Positionsabfrage unter erschwerten Bedingungen

Der Autor: Rainer Lumme Produktmanager Extreme, steute Schaltgeräte

Die GSR Ventiltechnik in Vlotho entwickelt, fertigt und vertreibt Ventile und Armaturen für nahezu alle Anwendungsbereiche. Der Schwerpunkt liegt dabei auf kundenspezifischen Lösungen für unterschiedlichste Medien, Drücke und Einsatzbereiche. Allein das Serienprogramm umfasst eine vierstellige Anzahl von Ventilen. Darüber hinaus haben die GSR-Ingenieure in den vergangenen vierzig Jahren mehr als 3000 Spezialventile entwickelt. Dabei können sie auf ein Baukastensystem zurückgreifen, das die Realisierung auch außergewöhnlicher Wünsche in kurzer Zeit und zu günstigen Kosten erlaubt. Auch die große Fertigungstiefe trägt zur Flexibilität des Unternehmens bei. „Wir nutzen modernste Maschinen und können sowohl Einzelanfertigungen als auch größere Serien kurzfristig und in hoher Qualität herstellen,“ erläutert Michael Beer, der die Leitung Technik und Produktion bei GSR Ventiltechnik innehat.

Das Unternehmen stellt zum Beispiel Flanschventile aus verschiedenen Werkstoffen in unterschiedlichen Baugrößen für diverse Druck- und Temperaturbereiche zur Verfügung. Das Spektrum ist beachtlich: Standard-Flanschventile in mehreren Bauarten – etwa als Kolben-, Membran- und Tellerventil – für Drücke bis 160 bar und Nennweiten von DN 15 bis DN 300 stehen zur Verfügung. Diese Ventile lassen sich jeweils mit manueller, elektrischer und pneumatischer Ansteuerung ausstatten. Darüber hinaus gibt es eine große Palette an Optionen. Dazu gehören ein abgedichteter Ankerraum, eine regulierbare Schließdämpfung und eine elektrische Stellungsabfrage an einer oder an beiden Ventilstellungen. Auch Hochdruck-Magnetventile gehören zum Programm. Aktuell führt GSR 900 bar-Ventile für die Wasserstoff-Infrastruktur der Zukunft im Markt ein.

Das gesamte GSR-Flanschventilprogramm gibt es auch in explosionsgeschützter Ausführung. Konstruktionsleiter Dirk Klinksiek: „Wenn die Ventile explosionsfähige Medien fördern oder aber in gasexplosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, sind sie gemäß Zone 1 zertifiziert. Wir verwenden in diesem Fall für die Antriebe vergossene explosionsgeschützte Spulen aus eigener Fertigung; die Ventile werden dann über Hubmagneten elektro-magnetisch geschaltet.“

Gerade in diesem sicherheitssensiblen Einsatzfeld wählen die Anlagenbauer oder Anwender häufig die Option der elektrischen Stellungsabfrage. Für diese Aufgabe verwendet GSR Ex-Magnetschalter von steute Schaltgeräte. Michael Beer nennt die Auswahlkriterien aus GSR-Sicht: „Wir benötigen für diese Aufgabe einen außerordentlich robusten, ausfallsicheren Sensor, der zudem einen hohen Schaltabstand aufweisen muss.“

Der hohe Schaltabstand ist erforderlich, weil es zu den Konstruktionsprinzipien von GSR gehört, keine Spindel aus dem Medien- bzw. Druckraum hinauszuführen. Vielmehr soll der Druckraum gekapselt sein, damit man höchste Dichtheit über lange Zeiträume gewährleisten kann. Daher muss der Magnetschalter durch eine Edelstahlhülse hindurch wirken, die in dem ebenfalls aus Edelstahl bestehenden Ventilgehäuse befestigt wird. Dirk Klinksiek: „Das bietet zugleich den Vorteil, dass man die Sensoren bei laufendem Betrieb des Ventils einstellen und auch austauschen kann.“

Dank des Magnetprinzips wird der geforderte Schaltabstand auf kleinem Bauraum erreicht. Ein induktiver Sensor würde hier eine größere aktive Fläche benötigen. Ein mechanischer Positionsschalter bietet in dieser Anwendung Nachteile, weil er eine direkte Verbindung zur Antriebsspindel benötigt und somit die dauerhafte Dichtheit des Ventils gefährden würde.

Ein weiterer Vorteil des Magnetschalters besteht darin, dass man auf der Innenseite des Ventils, das heißt an der Spindel, keinen speziellen Betätiger braucht. Michael Beer: „Wir verwenden einen konventionellen Dauermagneten, den man als Standardteil zukaufen kann.“

Diese Art der Abfrage bewährt sich auch über lange Zeiträume und unter rauen Bedingungen, wie sie in Ex-Bereichen auftreten können. Genau diese anspruchsvollen Einsatzkriterien sind es, für die steute seit Jahrzehnten elektromechanische und berührungslos wirkende Schaltgeräte entwickelt und fertigt. Der Geschäftsbereich Extreme bietet neben Schaltern und Sensoren für explosionsgefährdete Bereiche auch Schaltgeräte, die über besondere Schutzarten wie IP 69 K verfügen oder für den Einsatz in der Schiffstechnik sowie in Offshore-Anwendungen zugelassen sind.

GSR hat sich für den EEx RC 12 aus dem steute-Programm entschieden, der als Magnet-Sicherheitssensor für raue Umgebungsbedingungen entwickelt wurde. Der zylinderförmige Sensor mit einem Durchmesser von 12 mm ist mit einer speziellen, tieftemperaturfesten Anschlussleitung ausgerüstet. Die Vergusskapselung des Gehäuses schafft die Voraussetzung für ex-gerechten Betrieb ohne das Risiko des Eindringens von explosiven Gasen ins Sensorgehäuse. Das Gerät ist für Einsätze in den Gas-Ex-Zonen 1 und 2 sowie den Staub-Ex-Zonen 21 und 22 zugelassen und entsprechend zertifiziert.

Standardmäßig wird der EEx RC 12 mit vernickeltem Messinggehäuse geliefert, auch eine Variante mit Edelstahlgehäuse gehört zum Programm. Beide Ausführungen sind beständig gegen Chemikalien und Korrosion sowie extrem schlagfest. Und sie können auch bei Minustemperaturen bis herab zu -40 °C eingesetzt werden: ein wichtiger Aspekt für GSR, denn die Ventile werden nicht selten für Außeneinsätze verwendet.

Dass GSR von dem EEx RC 12 hohe Verfügbarkeit erwartet, versteht sich angesichts des Einsatzbereiches von selbst: Wenn ein Kunde die Stellungsabfrage ordert, handelt es sich oft um Ventile, die aus Gründen der Prozesssicherheit kontinuierlich überwacht werden sollen, und die Signale werden zumeist an eine Leitwarte übermittelt. Ein Defekt hätte also sofort zumindest einen Alarm zur Folge, und den will man vermeiden. Der verwendete Ex-Magnetsensor ist für solche Einsätze die richtige Wahl, denn er eignet sich auch für solche Anwendungen der Automatisierungstechnik, die besonders hohe Anforderungen an die Verfügbarkeit stellen. Bei GSR kann man dies nur bestätigen: Trotz der oft rauen Einsatzbedingungen gibt es auch nach jahrelangem Einsatz des EEx RC 12 keine Reklamationen oder Ersatzbestellungen.

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