Mit keramischem Verschleißschutz

Keramische Werkstoffe zeichnen sich besonders durch ihre hohe Härte und Druckfestigkeit aus. Bei niedrigen Anstrahlwinkeln korreliert die Verschleißfestigkeit direkt mit der Härte des belasteten Bauteils. Erst bei Winkeln über 15° sind zunehmend elastische Eigenschaften der Werkstoffe gefordert. Auch solche Aufgaben können mit sorgfältiger Werkstoffauswahl und funktionsgerechter Bauweise bewältigt werden. Ventile mit keramischen Komponenten lassen sich wie oben erwähnt auch unter korrosiven und abrasiven Bedingungen sinnvoll einsetzen und machen sogenannte Opferventile überflüssig.

Für den Schutz nach außen bieten sich bei diesen Ventilen nach wie vor metallische Gehäuse aus C 22.8 mit Halex-Vollschutz an. Als weitere Werkstoffe haben sich Hastelloy C4 (Hubrahmen, Hubstange, Federteller und andere Ringe), Viton (O-Ringe) und PTFE (Packung) bewährt. Bei den keramischen Materialien kommen Al2O3, ZrO2, das aus Gleitringdichtungen bekannte SiSiC sowie HPSiC und Si3N4 zum Einsatz. Seltener wird Borcarbid verarbeitet. Welches Material letztendlich verwendet wird, hängt im wesentlichen von der individuellen Aufgabenstellung ab. Grundsätzlich gilt: Vollkeramiken liefern wesentlich bessere Ergebnisse als keramische Beschichtungen.

Aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von keramischen und metallischen Werkstoffen ist eine feste Fixierung der Keramikbauteile mit dem Gehäuse nur bei geringen Temperaturdifferenzen möglich. Für Kleinventile bieten sich Keramik-Metall-Lötverbindungen an, wie sie sich in der Elektronik bewährt haben.

Die Ventilbauart wird sehr stark durch die Prozeßanforderungen und -erfahrungen bestimmt. Neben den häufig angewendeten Kugelhähnen hat sich das Scheibenschieber-Prinzip bewährt, zumal in einer modifizierten Aufbauart eine klare Chargentrennung vorgesehen werden kann. Die direkte Probenahme aus dem Medienstrom ist durch entsprechende Konturierung der Scheibendurchbrüche möglich. Die Modifikation der Ventile wird erheblich erleichtert, da die bisherigen Baulängen beibehalten werden können.

Der Scheibenschieber SSV 2100 hat in seiner gängigen Baugröße einen Durchfluß von etwa 1,8 m3/h, wobei Mengenregelungen ab 60 l/h möglich sind. Der Schieber arbeitet mit drei Keramikscheiben und wird in Pfeilrichtung durchströmt (Abb. 1). Der Durchfluß wird über die mittlere Hubscheibe reguliert. Die plangeschliffenen Oberflächen der Keramikscheiben werden durch Federn aneinandergedrückt und garantieren so eine hohe Dichtigkeit. Im geschlossenen Zustand bleibt das Medium im Hohlraum der Hubscheibe eingeschlossen, es kommt also nicht mit dem Gehäuseraum in Berührung. Die Standardlösung des Scheibenschiebers eignet sich für Differenzdrücke bis zu 6 bar. Der Anbau der Antriebseinheit erfolgt nach Namur.

Weitere Informationen cav-309