Neue Konstruktion für Flachplattenschieber erweitert Einsatzmöglichkeiten

Dicht an der Platte

11.05.2007 Energiereiche Strömungen stellen in verfahrenstechnischen Anlagen hohe Anforderungen an die eingesetzten Armaturen. Ein besonders kritisches Element ist bei Flachplattenschiebern die Dichtungskonstruktion. Durch eine Kombination aus Metalldichtung und aufblasbaren Elastomeren lassen sich auch schwierige Anwendungen meistern.

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Flachplattenschieber spielen in der Prozessindustrie eine wichtige Rolle. Sie werden zum Regeln oder Absperren energiereicher Medien wie beispielsweise Dampf, Wasser, Gas, Öl oder fließfähigen Feststoffen eingesetzt und müssen unterschiedlichen Druckbelastungen, Kavitation oder abrasiven und aggressiven Stoffgemischen standhalten. Das Abschlussorgan beim Flachplattenschieber ist eine planparallele, durchgehende Schieberplatte. Im geöffneten Zustand fluchtet ihre Bohrung mit der Rohrachse, zum Erreichen der Sperrstellung erfolgt der Arbeitshub in die Gegenrichtung. Im Gegensatz zu anderen Armaturenbauarten, deren Absperr- und Dichtelemente der Strömungsbelastung ausgesetzt sind, ist die Dichtpartie bei dieser Bauart auch in der Offenstellung weitgehend vor Schmutzbelastung geschützt, da sie außerhalb der Mediumströmung liegt. Diese Vorteile führen zu einer hohen Zuverlässigkeit des Flachplattenschiebers im Dauerbetrieb. Die Konstruktion des Schiebergehäuses besteht aus dem Mittelteil mit Dichtsystem, dem Oberteil mit Spindellagerung, -abdichtung und Antriebsaufbau sowie dem Unterteil mit Revisionsöffnung. Abhängig von Prozessbedingungen sind Spül- und Kontrollstutzen angeordnet. Der Anschluss an die Rohrleitung erfolgt im Mittelteil.

Dichtpartie weitgehendvor Schmutz geschützt

Um den gestiegenen Anforderungen der Prozessindustrie in Bezug auf Dichtheit und Funktionssicherheit gerecht zu werden, wurde das Schieberprinzip weiterentwickelt. Denn die Vorteile können nur zur Geltung kommen, wenn maßgebliche Konstruktionselemente – speziell die Dichtpartie – gegenüber herkömmlichen Ausführungen verbessert werden. Das gilt besonders für den Einplattenschieber Tecslide von Tec Artec. Er hat ein dreiteiliges, modular aufgebautes Gehäuse mit besonders kurzer Baulänge (nach DIN/ISO/ANSI). Die Rohrleitungsflansche wurden direkt an das blockförmige Gehäuse angeschlossen, das durch seine Biegesteifigkeit weitgehend unempfindlich gegen den Einfluss von Rohrlasten ist.

Dichtungsvarianten an Betriebsbedingungen angepasst

Die beidseitig und symmetrisch angeordneten Dichtelemente liegen schwimmend im Mittelteil des Schiebergehäuses. Durch den hohen Freiheitsgrad gegen den Gehäusesitz justieren sie sich zwangsläufig nach der Plattenfläche, so dass äußere Kräfte sowie einseitige Temperatur- und Druckwechsel die Funktionssicherheit des Schiebers nicht beeinflussen.

Die Dichtelemente werden durch ein Steuermedium so beaufschlagt, dass sie in den Arbeitspositionen an die Schieberplatte gepresst werden. Dadurch steigt die Sicherheit für Funktion und Dichtheit. Das Steuermedium – pneumatisch oder hydraulisch – wird positionsabhängig angesteuert und dem Gehäuse von außen zugeführt. Diese Funktion ist unabhängig von der Dichtkraft, die vom Druck des Mediums auf die geschlossene Schieberplatte ausgeübt wird. Vor dem Umstellen des Schiebers wird der Steuerdruck entlastet, so dass die Dichtelemente beim Verfahren der Platte ohne Anpressung sind und dadurch nur minimale Reib- und Verschleißkräfte auf die Schieberplatte einwirken.

Für den neu entwickelten Schieber stehen in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen angepasste Dichtungsvarianten zur Verfügung, wobei Anforderungen vom Hochvakuum bis in den Hochtemperaturbereich abgedeckt werden. Die Dichtpartie ist prinzipiell aus den Primärdichtungen (im Innen- und Außenbereich) und der Sekundärdichtung zusammengesetzt. Die Sekundärdichtung befindet sich zwischen den beiden Primärdichtungen. Letztere bestehen aus metallischen Dichtkanten, die durch ihre Anordnung und Gestaltung eine wichtige Schutzfunktion gegen Verschmutzung erfüllen. Durch die Konstruktion der Dichtpartie bleibt die Primärdichtung auch beim Verfahren des Schiebers in Schutzkontakt mit der Plattenfläche.
Die Sekundärdichtung ist beim Verfahren nicht an die Platte angepresst und wird in folgenden Standardvarianten angeboten: Profilringe aus Elastomerwerkstoffen, aufblasbare Elastomerdichtungen, metallische Dichtungen in vollverschweißter Ausführung und Inertgas als Sperrmedium zum Schutz gegen explosive Medien. Die Profilringe sind so gestaltet, dass das Steuermedium die Dichtung sowohl gegen die Platte presst als auch seine Dichtlippen gegen den Tragring zur Abdichtung spreizt. Mit der aufblasbaren Dichtung lassen sich unter anderem Anwendungen im Hochvakuum sicher beherrschen. Metallische Dichtungen kommen dann zum Einsatz, wenn die Temperaturgrenzen für den Einsatz von Elastomeren überschritten sind.

Die metallische Sekundärdichtung des Schiebers besteht aus einer vollverschweißten Baueinheit, die mit dem Gehäusemittelteil verschraubt ist und dadurch komplett ausgewechselt werden kann. Zum Abdichten gegen den Gehäusesitz werden temperaturbeständige, statische Dichtungen verwendet. Die metallischen Dichtkanten sind jeweils mit einer Metallmembran verschweißt, die wiederum mit dem Tragring der Dichtungseinheit verbunden ist. Die eigensicher im Tragring abgestützte Membran wird über den Steuerdruck, der über den Gehäuseanschluss zugeführt wird, vom Inneren der Dichtungseinheit her gespannt. Dadurch wird ein Arbeitshub ausgeführt, der in der Endstellung die metallische Dichtkante gegen die Schieberplatte presst. Nach dem Entlasten des Steuerdrucks ist die Dichtkante ohne Kontakt mit der Schieberplatte. Um ein Höchstmaß an Dichtheit zu erreichen, ist eine hohe Oberflächengüte für Dichtringe und die Plattenflächen erforderlich, was durch maschinelles Feinstläppen erreicht wird. Eine weitere Variante ist die Inertgaseinspeisung, die aus Sicherheitsgründen bei besonderen Anwendungsfällen (Explosionsschutz) statt der Sekundärdichtung eingesetzt wird.
Im Chemieanlagenbau werden zur Betätigung des Schiebers aus Sicherheitsgründen in den überwiegenden Fällen Pneumatikzylinder eingesetzt. Hierfür kann der Zylinder direkt mit der Schieberplatte gekoppelt werden, bei Anwendungen unter hoher Temperaturbelastung wird der Zylinder auf einer Zwischensäule aufgebaut.

Antriebskonstruktion für Hubbetätigung nicht notwendig

Die Primärdichtungen bestehen aus metallischen Dichtkanten, als Sekundärdichtung wird vorzugsweise eine aufblasbare Elastomerdichtung eingesetzt. Diese ist jedoch nicht im Gehäuse, sondern in der Tragkonstruktion von Brille und Blende eingebaut.

Die Konstruktion des Einplattenschiebers kommt ohne Kompensator im Rohranschlussstutzen aus und benötigt zum Anpressen oder Lösen eines Dichtsystems bei einem Hub keine aufwändige Antriebskonstruktion. Die Sekundärdichtung zieht sich nach der Druckentlastung von der Gehäusedichtfläche zurück und ist beim Verfahren des Schiebers geschützt. Da diese Schieber meist im Freien installiert sind, ist die integrierte Begleitheizung im Hohlraum der Dichtung von Vorteil. Sie schützt die Dichtpartie vor Frost und vermeidet, dass Produktverunreinigungen anbacken.

Fazit: Die Konstruktion deckt alle bekannten Anforderungen einschlägiger Anlagen ab, erfüllt die Sicherheitsvorschriften und bietet auf Grund der kompakten Ausführung eine robuste und unempfindliche Sicherheitsarmatur bei wesentlich reduziertem Bauaufwand.

Die metallische Sekundärdichtung des Schiebers besteht aus einer vollverschweißten Baueinheit und kann komplett ausgewechselt werden

Heftausgabe: Mai 2007

Über den Autor

Wolfgang Büch , freier Mitarbeiter, Tec Artec Valves
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