Ventiltechnik Absperr- und Regelventile sind auch ohne Faltenbalg sicher abgedichtet

In Absperr- und Regelventilen von emissionskritischen verfahrenstechnischen Anlagen muss die Spindel so abgedichtet sein, dass die Leckageraten nach ISO 15848 oder TA-Luft/VDI 2440 nicht überschritten werden. Um aufwendige und kostenintensive Faltenbalgabdichtungen vermeiden zu können, hat Schubert & Salzer Control Systems ein selbstnachstellendes Packungs-Dichtsystem entwickelt.

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Schubert & Salzer Control Systems GmbH

Für den Betrieb verfahrenstechnischer Anlagen ist es meist notwendig, dass die Spindeldurchführungen der eingesetzten Ventile den Anforderungen der TA-Luft genügen müssen. Die aktualisierte Fassung der TA-Luft (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft) trat bereits zum 1. Oktober 2002 in Kraft und löste die aus dem Jahre 1986 stammende TA-Luft ab.

Sie ist ein an die Vollzugsbehörden gerichtetes Regelwerk zum Umweltschutz und konkretisiert die Anforderungen, die bei der Genehmigung von industriellen und gewerblichen Anlagen von den zuständigen Behörden zu beachten sind. Sie enthält vor allem Vorschriften zum Schutz der Bevölkerung vor unvertretbar hohen Schadstoffbelastungen, zum Beispiel aus Industrieanlagen. Die TA-Luft beschreibt Anforderungen zur Vorsorge gegen schädliche Umwelteinwirkungen und legt entsprechende Emissionswerte für alle relevanten Luftschadstoffe fest.

Spindeldurchführungen gilt ein besonderes Augenmerk

Bei der Betrachtung verfahrenstechnischer Anlagen gilt Absperr- und Regelventilen und insbesondere den Spindeldurchführungen dieser Armaturen ein besonderes Augenmerk. An diesen kritischen Stellen konnten in der Vergangenheit unter bestimmten Umständen Emissionen auftreten, die über den jetzt gültigen Grenzwerten lagen.

Dennoch bleibt die TA-Luft bei der Beschreibung der Anforderungen an die Spindelabdichtung wenig konkret. Hier heißt es lediglich: „Zur Abdichtung von Spindeldurchführungen von Absperr- und Regelorganen, wie Ventile und Schieber, sind hochwertig abgedichtete metallische Faltenbälge mit nachgeschalteter Sicherheitsstopfbuchse oder gleichwertige Dichtsysteme zu verwenden.“

Nachteile von Faltenbälgen fordern Alternativen

Zweifelsfrei ist die Faltenbalgabdichtung als hermetische Abdichtungsform von Ventilspindeln Stand der Technik. Die Bewegung der Ventilspindel wird dabei durch die Verformung eines speziell dafür ausgelegten Bauteils – des Faltenbalgs – aufgenommen. Doch die Nachteile für Anlagenplaner und Betreiber – wie höhere Kosten, konstruktiv hoch aufbauend, die Sicherung des Faltenbalgs gegen Verdrehen und die Gefahr der Produktablagerung in den Falten – zwingen zur Frage, was unter „gleichwertigen“ Dichtsystemen zu verstehen ist.

Die bestmögliche Alternative zur hermetischen Faltenbalgabdichtung ist die klassische Spindelabdichtung mit einer selbstnachstellenden oder auch einstellbaren Stopfbuchspackung. Um diese Spindelabdichtungen auch in Anlagen, die der TA-Luft unterliegen, einsetzen zu können, muss jedoch zuverlässig geklärt sein, ob diese als „gleichwertig“ eingestuft werden können.

Nach dem derzeitigen technischen Verständnis ist die von der TA-Luft geforderte „Gleichwertigkeit“ dann gegeben, wenn Leckraten gemäß den Vorgaben der Richtlinien ISO 15848 oder TA-Luft/VDI 2440 (Nov. 2000) eingehalten werden können. Die dort genannte Leckagerate darf maximal 1 3 10–4 mbar l/(s m) betragen und die Einhaltung dieser Vorgabe muss in einer Bauartprüfung nachgewiesen werden. Zum Vergleich: Diese Leckrate entspricht bei einem mit Helium befüllten Autoreifen einem Druckabfall von 0,1 bar in 200 Jahren. Ein weiteres in der VDI 2440 gefordertes Kriterium ist die konstruktive Auslegung des Dichtsystems, das die bestimmungsgemäße Funktion unter Betriebsbedingungen auf Dauer erwarten lässt.

Dachmanschetten-Packung dichtet Ventile ab

Mit Gleitschieber-, Schrägsitz- und Sterilventilen bietet Schubert & Salzer Control Systems, ein Spezialist für die Entwicklung innovativer Lösungen der Mess- und Regeltechnik für strömende und gasförmige Medien, eine sehr breite Palette von Absperr- und Regelventilen. Um Planern und Anlagenbetreibern Sicherheit zu geben und gleichzeitig kostengünstige Lösungen anbieten zu können, hat dieses mittelständische Unternehmen ein mit der TA-Luft konformes Dichtsystem für alle relevanten Baureihen entwickelt. Diese Konstruktion des Dichtsystems basiert auf einer federbelasteten Dachmanschetten-Packung (Bild 1).

Das Herzstück bilden die Dachmanschetten-Dichtringe, die aus einem kohlegefüllten PTFE-Compound gefertigt sind. Durch die Verwendung dieses reibungsminimierten PTFE-Compounds wird der unerwünschte Stick-Slip-Effekt verhindert und damit die Losbrechkraft für die Spindel minimiert. Die in das Dichtsystem integrierte Feder belastet diese Packung konstant, so dass sich eine dauerhaft gleichmäßige Dichtwirkung von selbst einstellt. Auch ein systembedingtes Setzen der Packung wird durch die Feder ausgeglichen. Führungsringe und statische Abdichtungen komplettieren das Spindeldichtsystem.

Durch den TÜV-Rheinland wurde diese Packungskonstruktion untersucht und es wurde ihr durch die Prüfingenieure bescheinigt, dass sie „in Bezug auf die Dichtwirkung als hochwertige Dichtung im Sinne der TA-Luft zu betrachten ist“. Diese Packungskonstruktion (Bild 2) setzt Schubert & Salzer Control Systems nun durchgängig für alle Absperr- und Regelventile mit Spindelantrieb ein.

Es befindet sich standardmäßig in allen Gleitschieber- (Bild 3) und Sitzventilen, die auch mit einem optionalen Faltenbalgdichtsystem verfügbar sind. Damit erfüllt praktisch das gesamte Absperr- und Regelventil-Programm von Schubert & Salzer Control Systems die Anforderungen der TA-Luft.MM

Dr. Rainer Lange ist Geschäftsführer der Schubert & Salzer Control Systems GmbH in 85053 Ingolstadt, Tel. (08 41) 9 65 45 65, r.lange@schubert-salzer.com

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