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Armaturen Kugelhahn-Konstruktion bleibt auch unter hohen Drücken leichtgängig

| Redakteur: Rebecca Vogt

AS-Schneider hat auf seine Dissolution-Kugelhahn-Konstruktion ein Patent erhalten. Der Hersteller legt damit eine Lösung vor, die es Anwendern ermöglichen soll, auch bei Drücken von bis zu 420 bar leckagefrei abzudichten und gleichzeitig den Kugelhahn leicht betätigbar zu halten.

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Beim metallisch dichtenden Kugelhahn von AS-Schneider sind Kugel und Kugelsitze mit Hardalloy und Carbidverbindungen beschichtet.
Beim metallisch dichtenden Kugelhahn von AS-Schneider sind Kugel und Kugelsitze mit Hardalloy und Carbidverbindungen beschichtet.
(Bild: Armaturenfabrik Franz Schneider)

Gerade im Umfeld extremer Betriebsbedingungen stehen Anlagenbauer oft vor der Herausforderung die hierfür passende Armaturenapplikation zu bestimmen. AS-Schneider empfiehlt für verfahrenstechnische Anlagen – sofern abrasive Produkte, hohe Temperaturen und Drücke vorliegen – den Einsatz metallisch dichtender Kugelhähne. Extreme Betriebsbedingungen mit Temperaturen von bis zu 450 °C und Drücken von bis zu 420 bar erfordern dem Hersteller nach bei Kugelhähnen eine spezielle Dichtungstechnik. Normale, weichdichtende Kugelhähne seien solchen Anforderungen nicht gewachsen. Ihre Kunststoffdichtungen würden versagen.

Dichtheit und Betätigungsmoment bei Kugelhähnen

Dabei stellt sich die Frage, ob Dichtheit im Widerspruch zum leichten Betätigungsmoment steht. Um darauf eine Antwort geben zu können, muss das Funktionsprinzip eines Kugelhahns erklärt werden: Um die Dichtheit der Kugel zum Kugelsitz sicherzustellen, reicht eine relativ geringe Anpresskraft aus, da aufgrund des Konstruktionsprinzips mit ansteigendem Druck die Anpresskraft automatisch erhöht wird. Um jedoch die Dichtheit der Kugelsitze zum Gehäuse hin zu ermöglichen, sind für hohe Drücke auch hohe Kräfte erforderlich, um die Graphitdichtung entsprechend zu verpressen. Diese Kräfte werden oft durch ein Einschraubstück oder durch den Zusammenbau des Kugelhahngehäuses mithilfe von Schraubverbindungen auf die Einbauteile aufgebracht.

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Bei einer konventionellen Bauweise erfolgt die Krafteinleitung für die Graphitdichtungen am Kugelsitz zum Gehäuse direkt über die Kugel, wodurch bei steigender Verpressung dieser Dichtung auch die Anpresskraft des Kugelsitzes auf die Kugel erhöht wird. Diese erhöhte Anpresskraft wirkt sich negativ auf das Betätigungsmoment aus. Die Kugel läuft sehr schwer. Daher liegt die Obergrenze von metallisch dichtenden Kugelhähnen bei vielen Herstellern bei 100 bar – dann ist die Grenze des maximal Schaltbaren erreicht.

Reduziert man die Krafteinwirkung, wird zwar die Betätigung einfacher, jedoch reicht dann die Verpressung der Graphitdichtung am Sitzhalter nicht aus, um zuverlässig bis zu einem Druck von 420 bar abzudichten. In der Folge entsteht eine Leckage um den Kugelsitz herum, wie AS-Schneider erklärt.

Verteilung der Kräfte als Schlüssel

Um dieses Problem zu lösen, entwickelte das Unternehmen eine Dissolution-Kugelhahn-Konstruktion. Die patentierte Konstruktion biete eine optimale Verteilung von Kräften und Belastungen im Kugelhahn, sodass diese laut Hersteller nur dort auftreten, wo sie auch tatsächlich benötigt werden. Auf diese Weise könne der Kugelhahn auch unter hohen Drücken von bis zu 420 bar problemlos leichtgängig betätigt werden, heißt es.

Bei der neu entwickelten Konstruktion werden die zur Abdichtung zwischen Kugelsitz und Gehäuse benötigten hohen Kräfte nur auf die entsprechenden Graphitelemente geleitet. Die Kugel selbst wird lediglich durch Tellerfedern belastet, die eine geringe definierte Mindestanpressung der Kugel an den Kugelsitz erzielen. Das Bedienmoment lasse sich somit deutlich reduzieren, wodurch der Bediener den Kugelhahn leicht betätigen könne. Gleichzeitig biete die Konstruktion höchste Dichtheit und Langlebigkeit, so der Hersteller.

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