| von Robert Coldewey, Verkaufsleiter Techno-G BV, MPE-Group

  • Kugel-Segment-Hähne liegen im Trend.
  • Durch gezielte Modifikationen ist es möglich, die früher als Sonderarmatur eingestufte Armatur in einer Vielzahl von Applikationen einzusetzen.
  • Eine entscheidende Entwicklung ist, dass der Nenndurchmesser einer Baugröße nun auch dem tatsächlichen Durchmesser gemäß DIN entspricht. Der Querschnitt wurde um bis zu 24 % erweitert.
  • Bei der Blockflansch-Montage kann das Segment jetzt über den Armaturenflansch, sogar über den Apparateblockflansch hinaus und bis in den Rotationsradius eines darüber liegenden Mischorgans hineinragen.

Durch gezielte Modifikationen wurde es möglich, den früher auch bei den Anwendern als Sonderarmatur eingestuften Kugel-Segment-Hahn in weiteren Applikationen einzusetzen. So werden von nun an die Nenndurchmesser einer jeweiligen Baugröße auch dem tatsächlichen Durchmesser gemäß DIN entsprechen, wodurch für die Anwender folgende Vorteile entstehen:

  • Um den Materialfluss gerade für schwer fließfähige Schüttgüter zu begünstigen, wurde der Querschnitt der Öffnungen um bis zu 24% erweitert.
  • Wird ein Reaktor über ein Fallrohr mit Schüttgut befüllt oder ein Trockner entleert, kann von nun an der Materialfluss den KSH passieren, ohne dass zuvor hinderliche Umlaufkanten, Einlaufschrägen oder Barrieren konstruktiv angepasst werden müssen. Die Innendurchmesser der Armaturenein- und Auslaufflansche können gemäß den gängigen Normen ausgeführt werden. Das Herzstück der Armatur, die aufblasbare Dichtung, wurde ebenfalls im Durchmesser erweitert und diesem Bedarf angepasst.
  • Am wirkungsvollsten greift die Neuerung beim Einsatz an Apparaten, bei denen der KSH an einen Blockflansch zu montieren ist. Bei dieser Konstellation lässt sich die nicht durchmischte Zone zwischen Segment und Mischerorgan erheblich und je nach Platzverhältnissen sogar komplett reduzieren. Abhängig von der Nennweite kann das Segment jetzt über den Armaturenflansch, sogar über den Apparateblockflansch hinaus und bis in den Rotationsradius des darüber liegenden Mischorgans hineinragen, wobei die Kontur des Segments der Kontur des rotierenden Mischorgans angepasst werden muss.
  • Bei einer erhöhten Anforderung an die Hygiene erlaubt der erweiterte Durchmesser die Abdichtung mit einem nach Hygenic-Design-Grundsätzen angeordneten O-Ring. Dieser schließt direkt mit den beiden Umlaufkanten bündig ab: der des KSH-Flansches und der des Apparategegenflansches.

 

Um die Kosten zu reduzieren, wurden O-Ringe und Montagematerial standardisiert – dies vereinfacht außerdem die Ersatzteilbevorratung. Auch die Anforderungen der TA-Luft und Atex wurden berücksichtigt und sind dokumentiert.

Aufblasbare Dichtung schließt zuverlässig

Das mittlerweile Jahrzehnte alte und bewährte Prinzip der aufblasbaren Dichtung bleibt Dreh- und Angelpunkt der Prozessarmatur. Die Hauptdichtung zwischen dem Segment und dem Gehäuse sorgt dafür, dass sowohl absolutes Vakuum als auch Drücke – im Einzelfall bis 10bar – gehalten werden und der Hahn ohne Bedenken gegen den Produktstrom schließen kann. Die produktseitige Hauptdichtung liegt immer unterhalb und in entgegengesetzter Richtung zum Produktstrom. Dadurch sinkt der Verschleiß, die Standzeit steigt. Die eigentliche Dichtfläche besteht aus fünf bis sieben kräftigen, kurzen Lippen, die zum Schließen auf das Segment drücken. Die Dichtung wird in verschiedenen Materialien (FKM, FFKM, EPDM und Silikon) angeboten und kann entsprechend den Prozessanforderungen gewählt werden. Beim KSH weniger gefragt ist dagegen die nicht aufblasbare Dichtung aus PTFE, die in dem Marktsegment der Feinchemie und Pharmazie einen geschätzten Marktanteil von 5% hat. Durch die maßgenaue Fertigung ist es möglich, den Spalt zwischen Kalotte und Gehäuse auf ein konstantes Minimum zu halten. Dadurch werden das Eindringen kleinerer Partikel bzw. Ablagerungen im Bereich der aufblasbaren Dichtung kontrolliert.

Der Arbeitszyklus der Armatur sieht wie folgt aus: Zum Schließen schwenkt das Kugelsegment um 90° nach oben in die vertikale Stellung gegen die Behälteröffnung. Erst danach wird die aufblasbare Dichtung mit einem Druck von 3 bis 6 bar beaufschlagt. Die elastische Dichtung wird aufgebläht, und die Prozessräume oberhalb und unterhalb des Segments werden somit druck- und vakuumdicht voneinander abgetrennt. Eventuell eingeschlossene Partikel zwischen Dichtring und Kalotte werden von den Dichtlippen fest umschlossen. Vor dem Öffnen des KSH wird die aufblasbare Dichtung zunächst entspannt, erst dann schwenkt das Segment berührungsfrei wieder um 90° in das Gehäuse zurück und gibt den Durchgang frei.

cGMP-konforme Konstruktion

Die cGMP-gerechte Konstruktion ermöglicht eine sichere und zuverlässige Reinigung ohne die Armatur zerlegen zu müssen. Von der Hartnäckigkeit der abzureinigenden Produkte hängt ab, ob der KSH gespült, geflutet oder mittels CIP-Düsen abgestrahlt wird. Sei es die obere, konvexe Seite des Segments oder die untere eher ebene Seite, jede Stelle in der Armatur muss mit dem Düsenstrahl oder wenigstens durch Spülen erreicht werden. Der Innenraum kann über ein Schauglas inspiziert werden.

Um das CIP-Medium auch bei geschlossenem Segment restlos entleeren zu können, werden zum Schließen bzw. Öffnen pneumatische oder elektrische Drehantriebe eingesetzt. Optional sind Ausführungen mit beheiztem Kugelsegment verfügbar. Beschichtete oder polierte Oberflächen, Sondermaterialien oder Zubehör zur Auflockerung des Austrages sind ebenso erhältlich wie eine Bauform als Seitenaustragsarmatur.

 

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