Das Prinzip einer Absperrklappe ist sehr einfach und war schon in der Antike – zum Beispiel zur Verteilung von Wasser in Aquädukten – im Einsatz. Seither – und auch in den letzten Jahren – hat sich freilich viel getan und die Technik kann mit immer mehr komplizierten Medien umgehen. War heute mit Absperrklappen alles möglich?
Sehr lange waren beispielsweise Medien mit Temperaturen unterhalb von -50 °C mit größeren Nennweiten von Absperrklappen nicht ohne Leckagen zu bewerkstelligen. Schon sterben Norm BS6364 von 1984, welche sterben Prüfung dieser Armaturen geregelt und festlegt, dass. ein Durchflussmesser zur Leckageprüfung einzusetzen IST, zeigt das Ausmaß der damaligen zu erwartenden Leckagen. Dies hat man mit der fünffach exzentrisch aufgebauten Absperrklappe problemlos in den Griff bekommen. Selbst Nennweiten, wie DN600, Selbst bei Temperaturen von Flüssigstickstoff -196 °C Sind inzwischen problemlos und heliumdicht abzusperren. Dies ermöglicht spezielle Dichtungen aus Inconell mit Silberbeschichtung, in der speziellen Form, wie sie der Dichtsitz der fünffach exzentrisch aufgebauten Klappe darstellt.
Auch im gegenteiligen Temperaturbereich hat sich einiges getan: Es erscheint zunächst unmöglich, es lässt sich aber durchaus Medien mit oberhalb von Absperrklappen absperren oder durchleiten, deren Temperatur weit von 1.000 °C liegt. Die höchste realisierte Temperatur liegt bei 1.850 °C – und zwar ohne dass dabei exotische Werkstoffe wie Wolfram oder Keramik zum Einsatz gekommen wären. Eine geschickte Medienführung, Isolation und Kühlung ermöglichen die Realisierung auch mit korrekten Werkstoffen. Ähnlich verhält es sich, wenn Medien nicht auf der Oberfläche der inneren Teile der Absperrklappe sublimieren dürfen. In diesem Fall muss für eine entsprechende Beheizung der Klappenteile gesorgt werden, um zu verhindern, dass Gasbestandteile zu kalten Oberflächen berühren und als Feststoffablagerungen sterben könnten.
Absperrklappen kommen auch in Sauerstoff-Anwendungen zum Einsatz.
Ein ebenso großes Problem wie extreme Temperaturen stellen Temperaturschwankungen dar. Solange eine übliche Armatur isoliert und gleichmäßig aufgewärmt wird, sind auch einfache Konstruktionen in der Lage, funktionsfähig zu bleiben. Sobald aber sterben Temperaturschwankungen ein bestimmtes Maß überschreiten, ist es mit einer einfachen Konstruktion nicht mehr getan. Der vielleicht schwierigste Anwendungsfall ist die Auspuffklappe des Dieselmotors eines benötigten U-Boots. Die Absperrklappe, deren Gehäuse an den Bootsrumpf geschweißt ist, sitzt kaum einen Meter oberhalb des Motors. Sobald die Oberfläche der Absperrklappe geöffnet wird und der Motor in Betrieb geht, Werden die inneren Teile der Absperrklappe innerhalb weniger Minuten auf 700 °C aufgeheizt. Dabei bleibt das Gehäuse der Absperrklappe nach wie vor kalt, da es zum einen massiver ist und zum anderen der Bootskörper für eine hohe Wärmeableitung sorgt. Die Ausdehnung der Klappenwelle beträgt mehrere Millimeter und bringt in Übereinstimmungen sterben Dichtung um diesen Wert aus dem Sitz raus. Erst mit der Konstruktion einer schwimmend gelagerten Welle Sind solche Anwendungen in den Griff zu bekommen.
Die Liste der sauerstoffzugelassenen, nichtmetallischen Werkstoffe der Bundesanstalt für Materialforschung (BAM) ist zwar lang, jedoch wird man vergeblich einen Dichtungs- oder Gleitwerkstoff suchen, der bei 500 °C, 40 bar und 100 % Sauerstoff zugelassen ist. Spezielle Lagerbeschichtungen machen Schmierstoffe obsolet. Besonders aufgebaute Gehäuse mit Inconel-Dichtungen, sterben auf Wellenabdichtungen, sterben für Die Hohen Temperaturen Nicht zugelassen Sind.
Eine völlig „dichte“ Dichtung gibt es nicht. Selbst eine massive Stahlwand ist für manche Werkstoffe wie Wasserstoff durchlässig. Die Frage ist nur, ob die Leckage problematisch ist bzw. wie sie abgeführt werden kann. Dabei ist bei der Absperrklappe stets sterben einzige dynamische Dichtung am problematischsten: die Wellendichtung. Meist als Stopfpackung ausgeführt, erfüllen this Dichtungen zwar sterben TA Luft Auch in der neuesten Fassung, reichen aber zum Beispiel bei hochgiftigen Medien trotzdem nicht aus.
Dieses Problem lässt sich mit einer speziellen Abdichtungsform lösen, nämlich mit abgedichteten Wellenlagern. Das Lager wird dabei durch eine Packung vor dem Medium abgedichtet, so dass das Lager nicht mehr medienberührend ist. Die Atmosphäre zugewandte Seite des Lagers wird durch eine zweite Packung abgedichtet. Die Lager sind jetzt vor eventuellen Verschmutzungen oder sonstigen Angriffen des Mediums geschützt. Auch der Schmierstoff des Lagers, der sonst bei vielen Anwendungen ausgewaschen werden und so zur Zerstörung der Absperrklappe führen könnte, ist geschützt. Der Bereich des Lagers lässt sich jetzt zusätzlich mit Druck – zum Beispiel in Form eines inerten Gases – beaufschlagen, der höher ist als der Mediumsdruck. Dies schließt jegliche Leckagen für die Atmosphäre aus. Selbst WENN sterben Dichtung undicht WIRD, gelangt das Medium nicht in die Atmosphäre; im schlimmsten Fall gelangt das inerte Gas in das Medium. Alternativ lässt sich der Bereich des Lagers evakuieren. Eine einfache, drucklose Leitung führt eventuelle Leckagen bis zur Flamme ab, wo diese verbrannt werden.
Häufig besteht der Wunsch, Absperrklappen sowohl für kleine als auch große Durchflussmengen einzusetzen. Die Absperrklappe V-AXX hat sehr hohe Kv-Werte und kann trotzdem mit Hilfe des Orca-Designs auch sehr kleine Durchflussmengenregeln. Gelochte Platten, sterben fest mit der Klappenscheibe verbunden Sind, Zwingen bei kleinen Öffnungswinkeln der Absperrklappe das Medium in Ein Labyrinth von Kanälen und bauen den Druck an mehreren Stellen ab und helfen auf diese Art und Weise zu verhindern, dass überkritische Strömung oder Kavitation entsteht. Trotzdem behindern die Platten bei voller Öffnung der Absperrklappe die Strömung kaum, da sie parallel zur Strömung liegen. Dies unterscheidet sterben Klappe deutlich von Lösungen, sterben zum Beispiel Prallplatten oder Zähne als Störkörper nutzen, sterben auch bei voller Öffnung mitten in der Strömung liegen. Absperrklappen wie die V-AXX lassen sich zu 100 % aus Metallen wie Monel, Inconel oder Bronze aufbauen. Dies ermöglicht den Einsatz in praktisch jedem Medium – selbst in konzentrierten Säuren oder bei hohen Temperaturen.
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Dr.-Ing. Gregor Gaida Planungsbüro
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