Rückschläge vermeiden

Rückschlagventil für Prozesssicherheit bei Chemikalienaufbereitung

Anlagenbau
Chemie
Pharma
Ausrüster
Planer
Betreiber
Einkäufer
Manager

01.06.2012 Eine intelligente Ventillösung verhindert den Medienrückfluss in Rohrleitungssystemen. In der Industrie werden dadurch zahlreiche Anwendungen für mehr Wartungsfreundlichkeit, Sicherheit und Effizienzsteigerungen möglich. Möglich machen dies ein optimierter Schließkörper, eine neue Kontur des Kegels sowie ein verbessertes Profil der Elastomerdichtungen.

Anzeige

Entscheider-Facts Für Betreiber


  • Die Ventile kamen in Feldtests bei unterschiedlichen Kunden zum Einsatz, um während des Entwicklungsprozesses realitätsnahe Prüfungsergebnisse zu gewinnen.
  • Bei der Entwicklung der Rückschlagventile stand im Vordergrund, wie sich der Verschleiß der bewegten Teile und der Wartungsaufwand reduzieren lassen. Die Lösung: ein neu entwickeltes Design für das Innenleben.
  • Das Ventil lässt sich optional mit einer Rückstellfeder ausrüsten, sich so für neue Anwendungen einsetzen und lageunabhängig einbauen.
  • Für die Ausfallsicherheit sind die Elastomerdichtungen (EPDM und FPM) entscheidend. Auch ihr Profil wurde verbessert.

In der chemischen Prozessindustrie ist es für Rückschlagventile eine große Herausforderung, störungsfrei den Rückfluss zu verhindern: Durch mechanische und chemische Beanspruchung der Ventilkomponenten unterliegen die Ventile einem erheblichen Verschleiß. Dieses Problem lässt sich durch das Ventilkonzept einer neuen Generation Rückschlagventile beim Einsatz im Aufbereitungsprozess in der chemischen Industrie lösen. Der Hersteller bedient verschiedene Anwendungen und Industrien, darunter chemische Prozessindustrie, Food & Beverage sowie Gasversorgung und Wasseraufbereitung. In der chemischen Prozessindustrie liegt der Fokus auf der Chemikalienproduktion, dem Chemikalienhandel und der Oberflächenbearbeitung.

Jede Neuentwicklung muss in erster Linie die Anforderungen der Praxis erfüllen. Deshalb stand die kontinuierliche Prüfung der Ventile unter möglichst praxisnahen Bedingungen im Fokus des Entwicklungsprojekts. Neben den Laborprüfungen kamen die Ventile in Feldtests bei unterschiedlichen Kunden zum Einsatz, um durch eine intensive Zusammenarbeit von Anwender und Hersteller noch während des Entwicklungsprozesses realitätsnahe Prüfungsergebnisse zu gewinnen. Der Hersteller stellte die Rückschlagventile in verschiedenen Ausführungen bereits zwei Jahre vor der Serienreife einem Kunden aus der chemischen Prozessindustrie für Feldtests im Abwasserneutralisationsprozess zur Verfügung. Bei der Entwicklung der Rückschlagventile stand unter anderem die Problemstellung im Vordergrund, wie sich der Verschleiß der bewegten Teile und der Wartungsaufwand reduzieren lassen. Die Lösung besteht aus einem neu entwickelten Design für das Innenleben des Ventils. Durch das neue Design ist der Verschleiß auf ein Minimum reduziert, was für den Anwender eine Kostenersparnis sowie mehr Sicherheit für den Prozess mit sich bringt.

Schlüsselprozess Abwasseraufbereitung

Die Abwasseraufbereitung ist ein wichtiger Prozess, um die Wasserqualität einzuhalten. Damit das Abwasser in die Kanalisation eingeleitet werden kann, sind strenge Vorschriften einzuhalten. Die Gesetze verlangen in den heutigen Aufbereitungsanlagen moderne Technologien.

Abfall entsteht in jeder Industrie. Er wird entweder als Feststoff, als Metall, als Säure, Base, Lauge oder als organischer Stoff eingestuft. Im Fall von Abwasser basiert die Klassifizierung auf einem Aufbereitungsprozess, den Instrumente überwachen. Der Prozess beginnt, wenn das Wasser die Aufbereitungsanlage erreicht und endet, wenn es sauber aufbereitet die Anlage verlässt. Die Anlage neutralisiert chemisch belastete Abwässer mittels Säuren oder Laugen. Der gewünschte pH-Bereich lässt sich durch die Anlagesteuerung vorgeben und wird bei der Endkontrolle in der Kanalleitung überprüft und festgehalten.

Bei der Aufbereitung werden die Abwässer aus großen Tanks in die Anlage gepumpt. Für den Schutz der Pumpen sorgen Rückschlagventile. Hier ermöglichen die Rückschlagventile durch ihre Materialvielfalt chemische Beständigkeit: Die gusseisernen Rückschlagventile, die der Kunde bisher einsetzte, waren sehr starkem Verschleiß ausgesetzt. Die Ventile versagten regelmäßig im Abstand von einigen Monaten, und der Prozess musste für die Wartungsarbeiten jeweils außerplanmäßig unterbrochen werden.

Kundenbedürfnis fließt in Neuentwicklung ein

Der Anwender des Prozesses ist auf den Hersteller zugetreten. Er wünschte eine Lösung, um den Verschleiß der Rückschlagventile zu reduzieren. Das sollte die Lebensdauer der Anlage erhöhen und den Wartungsaufwand verringern. Dies war ein passender Ansatzpunkt, um die Erfahrungen des Anwenders in den Entwicklungsprozess einfließen zu lassen: Rückschlagventile im speziellen unterliegen verschiedenen Verschleißfaktoren. Mechanische Beanspruchung durch hohe Durchflussgeschwindigkeiten, Druckschläge in der Rohrleitung sowie chemischer Angriff auf die Ventilkomponenten wie Elastomerdichtungen sind einige davon. Ihre Auswirkungen sind verheerend für die Prozesssteuerung – angefangen von einer kleinen Leckage, verursacht durch ein Quellen der Elastomerdichtung, bis hin zum Verklemmen der Ventilkomponenten und dem daraus resultierenden Komplettausfall des Ventils.

Genau diese Erfahrungen sind in die Ventilentwicklung eingeflossen. Der Schließkörper wurde hydrodynamisch optimiert. Damit minimiert sich der Druckverlust, und der Durchfluss des Ventils erhöht sich im Vergleich zur bisherigen Generation um 25 Prozent. Zusätzlich ist ein Verklemmen des Schließkörpers praktisch ausgeschlossen, da der Kegel zweifach gelagert ist. Das stellt die Prozesssicherheit in der Aufbereitungsanlage sicher.

Ein weiterer positiver Effekt der neuen Kontur des Kegels: Das Ventil lässt sich optional mit der Rückstellfeder im Typ 562 ausrüsten und lässt sich so für neue Anwendungen einsetzen. Mit der Rückstellfeder bestückt, lässt sich das Rückschlagventil praktisch in jeder Position lageunabhängig einbauen. Um eine möglichst lange Lebensdauer der Ventile mit Feder zu ermöglichen, ist die Feder zudem in drei verschiedenen Werkstoffen erhältlich: Edelstahl (V2A), Nimonic 90 und mit Halar (ECTFE) ummantelter Edelstahl.

Ein zweiter wichtiger Faktor für die Ausfallsicherheit eines Rückschlagventils sind die Elastomerdichtungen. Hierbei setzt der Hersteller auf eine Weiterentwicklung der Profildichtung aus der Vorgängergeneration. Die chemische Beständigkeit der Elastomere (EPDM und FPM) bewährt sich auch in den neuen Ventilen. Zusätzlich hat der Hersteller das Profil der Dichtung verbessert. Zusammen mit dem Kegeldesign ist hundertprozentige Dichtheit möglich: Das Profil der Fläche des Kegels, die auf den Dichtring trifft, ist kugelförmig. Das stellt bei leichter Auslenkung des Kegels sicher, dass das Ventil keine Leckage zulässt und somit die Pumpe vor dem Rücklauf des Prozessmediums schützt.

Das Ventil lässt sich medienunabhängig einsetzen – es eignet sich für alle Säuren und Laugen. In der Regel kommt es im Prozess nach der Pumpe zum Einsatz und ist bei den Druckstufen PN10 bzw. PN16 (je nach Werkstoff) einsetzbar.

Im Feldtest verifiziert

Viele der Ventileigenschaften konnten durch Feldtests verifiziert und verbessert werden. Das Ergebnis, die neu entwickelte Rückschlagventilgeneration, schützt heute die Pumpen im Wasseraufbereitungsprozess des Kunden unter schwierigsten Bedingungen sicher und zuverlässig. Insgesamt wurde das Ventil in dieser Anwendung über 25.000 Stunden getestet. Mehr als 11.000 erfolgreich absolvierte Teststunden nach der letzten Konstruktionsanpassung bestätigen die Sicherheit, Effizienz und Wirtschaftlichkeit des neuen Ventils.n

Achema 2012 Halle 8.0 – E64

Zur Produktwebsite beim Hersteller geht‘s hier.

Heftausgabe: Juni 2012

Über den Autor

Dominik Scherer, Product Manager Valves, Georg Fischer Piping Systems
Loader-Icon