Armatur

Die Armatur ist für so gut wie alle Prozesse in der chemischen Industrie und der Wasser- und Abwasserbehandlung geeignet. Bild: Endress+Hauser

Für viele Prozesse der industriellen Verfahrenstechnik ist der pH-Wert eine entscheidende Größe. Entsprechend wichtig ist dessen sichere Erfassung. Damit die Messungen zuverlässig sind, müssen pH-Elektroden regelmäßig gewartet und die gesamte Messstelle überprüft werden. Eingesetzt werden dafür manuelle und pneumatisch bediente Prozesswechselarmaturen. Endress+Hauser stellte dazu bereits die Prozesswechselarmatur Cleanfit CPA875 für hygienische Anwendungen vor. Nun folgt das zweite Familienmitglied, die Cleanfit CPA871 für die Prozessindustrie. Sicherheit und Zuverlässigkeit standen im Fokus der Entwicklung, insbesondere beim täglichen Umgang.

manueller Drehantrieb

Durch den Drehantrieb lässt sich die manuell betriebene Ausführung einfacher und sicher ausfahren. Bild: Endress+Hauser

Wenn Wechselarmaturen von der Service- in die Messposition verfahren werden, ohne dass der Sensor eingebaut wurde, besteht die Gefahr, dass Messmedium austritt. Dies kann Mensch und Umwelt erheblich gefährden. Aus diesem Grund wurden die Armaturen mit einem Sicherheitsmechanismus versehen, der das Einfahren der Armatur ohne den Sensor verhindert.

Die schwarze Schutzhaube der Armatur hat mehrere Funktionen: Sie schützt den Sensor und verhindert dessen Ausbau, wenn sich die Armatur in der Messposition befindet. Der untere Rand der Haube wird in diesem Moment vom Armaturenkörper fest eingeschlossen und kann so nicht entfernt werden.

Die Schutzhaube gewährleistet außerdem, dass das Signalkabel nicht in der Armatur abgeknickt wird. Das Gleiche gilt für den Schlauch bei flüssig gefüllten Elektroden, bei denen Kaliumchlorid nachgeführt wird. Markierungen auf der Sensorführung kennzeichnen die Serviceposition, in welcher der Sensor zugänglich ist.

Manuelle Variante mit Spindelantrieb

Werkzeug

Das Werkzeug zum Ein- und Ausbau des Sensors ist in die Schutzkappe integriert. Bild: Endress+Hauser

Die manuell bedienbaren Varianten verfügen über einen Spindelantrieb, der es erlaubt, die Armatur per Hand bis gegen acht Bar zu verfahren, in und aus dem Prozess. Durch Drehen des Antriebs im Uhrzeigersinn verfährt die Armatur in die Messposition, entgegen dem Uhrzeigersinn bewegt sie sich in die Serviceposition. Eine Gravur am Armaturenkörper zeigt an, in welche Richtung sie verfährt. Die Konzeption des Spindelantriebs verhindert, dass der anliegende Prozessdruck sie ungewollt verfährt. Zusätzlich sichert ein mechanischer Rastbolzen die Armatur in der Messposition.

Die pneumatisch bedienten Varianten verfügen über eine Endlagenpositionssicherung bei Druckluftausfall: Die Armatur bleibt in der vorher angewählten Stellung und wird nicht durch den Prozessdruck aus der Mess- in eine Zwischenposition gedrückt. Eine weitere Gravur am Hubrohr symbolisiert die Position. Wenn das Dreieck vollständig sichtbar ist, befindet sich die Armatur korrekt in der Serviceposition. Sowohl die handbedienten als auch die pneumatisch bedienten Armaturen können mit einer induktiven Endlagenmeldung ausgerüstet werden: Sie signalisiert dem Betreiber den aktuellen Zustand.

Um gute Messwerte zu erhalten, müssen in einigen Prozessen die Sensoren in bestimmten Orientierungen zur Strömung hin ausgerichtet werden. Diese Einstellung darf sich beim Verfahren der Armatur nicht ändern. Deshalb verfügen diese über eine Verdrehsicherung. Die Orientierung der Sensorführung kann so eingestellt werden, dass während der Reinigung in der Servicekammer eine gute Anströmung erreicht wird.

Sperrwasserfunktion gegen Verschmutzung

Prozesse, die zur Ansatzbildung am Messequipment neigen, bergen die Gefahr, beim Verfahren der Armatur die O-Ring-Dichtungen auf Dauer zu zerstören und die Spülkammer zu verschmutzen. Die Sperrwasserfunktion der Armatur verhindert dies. Dabei wird die Spülkammer über den Kammereinlauf mit Reinigungsmedium gefüllt. So kann Messmedium beim Verfahren der Armatur nicht verschleppt werden oder sich anlagern.

Die Anforderungen an Wechselarmaturen in den Industrien sind sehr unterschiedlich. Die Applikationsbedingungen beim Kunden entscheiden, welches Material für die mediumsberührenden Teile am besten geeignet ist. So macht es etwa wenig Sinn, für ein salzsäurehaltiges Medium bei niedrigen pH-Werten eine Edelstahlarmatur auszuwählen. Um möglichst viele Applikationen mit einem standardisierten Armaturentyp bedienen zu können, ist die CPA871 in den folgenden Standard-Werkstoffen erhältlich: 1.4404, PEEK, PVDF, PVDF leitfähig, Hastelloy C22 und Titan. Armaturen aus anderen Werkstoffen sind auf Anfrage erhältlich.

Die Funktionen chemische Stabilität und mechanische Stabilität sind bei Armaturen getrennt. Über durchgehende metallische Verbindungen gewährleistet die Armatur mechanische Stabilität. Die Servicekammer besteht außen aus einem metallischen Stützgehäuse, die eigentliche Servicekammer im Inneren ist mit dem jeweils gewählten Werkstoff ausgekleidet. Damit erreicht der Hersteller selbst für Polymerwerkstoffe eine hohe Stabilität. Dieser Innenkörper wiederum ist mit einem zum Werkstoff passenden Prozessanschluss verbunden. Bei Flanschen ist der Flansch selbst aus stabilem Metall gefertigt, die Dichtscheibe als medienberührendes Teil aus jeweils geeignetem Werkstoff.

Wartung und Dichtungswechsel

Alle medienberührenden Dichtungen sind durch je vier Schrauben zugänglich und ohne Spezialwerkzeug tauschbar: durch Lösen des Prozessanschlusses von der Servicekammer beziehungsweise Lösen der Servicekammer vom Antrieb. Nach der Wartung werden die Dichtungen auf Druckhaltigkeit des Systems überprüft. Die Armaturen sind so konstruiert, dass sowohl mit Gel als auch mit flüssigem Kaliumchlorid gefüllte pH-Elektroden verwendet werden können. Ein Umbau der Armatur ist beim Wechsel von einem auf den anderen Sensortyp nicht notwendig.

Die pH-Messungen unter Prozessbedingungen sind wegen der Reinigung der Sensoren oft wartungsintensiv. In regelmäßigen Abständen durchgeführt, sind diese jedoch die Voraussetzung für verlässliche Messwerte, da ein verschmutzter Sensor selbst bei häufiger Rekalibrierung keine zuverlässige Messung liefert. Die Automatisierung dieser Vorgänge erfordert Wechselarmaturen. In Kombination mit vollautomatischen Systemen wie Topcal CPC310, Topclean CPC30, der Reinigungseinheit Cleanfit Control und den Messumformern Liquiline CM444 erfüllen die Armaturen der neuen Cleanfit-Familie diese Aufgaben. do

Autor: Hermann Straub, Endress+Hauser Conducta

Technik im Detail

Die Servicekammer

Die Servicekammer: Das Material der medienberührenden Teile ist auf das Prozessmedium abgestimmt. Ein außenliegendes Stützgehäuse aus Metall sorgt für Stabilität. Bild: Endress+Hauser

Breites Einsatzspektrum

Weitere Merkmale der Cleanfit-CPA871-Armatur sind:

  • Integrierte Reinigung durch eine Sperrwasserfunktion
  • Eignung für Anwendungen in explosionsgefährdeter Umgebung
  • einfache Inbetriebnahme und Wartung
  • einsetzbar für manuelle sowie automatisierte Messstellen.