Druckentlastung, Bild: Fotolia

In der chemischen Prozesstechnik muss man Drücke kontrolliert ablassen können. Das ist entscheidend für die Qualität der verarbeitenden Stoffe als auch für die Sicherheit der Mitarbeiter. Bild: © rawiii, Fotolia

Der Schutz von Prozessmedien vor zu hohen Drücken ist in der chemischen Verfahrenstechnik entscheidend. Zum einen ist der Druck in Reaktoren und Behältern eines der wichtigsten Kriterien für die Qualität der verarbeiteten Stoffe, Produkte und Zwischenprodukte; zum anderen können unzulässige Überdrücke technische Einrichtungen nachhaltig beschädigen und die Gesundheit der Mitarbeiter gefährden.

Druckentlastungen schützen vor den Gefahren. Bei der Auswahl zählen neben Sicherheitsaspekten wie absolut zuverlässigem, präzisem und schnellem Ansprechen, auch wirtschaftliche Kriterien. Herkömmliche Druckentlastungen sind in vielen Einzelaspekten sehr gut aufgestellt, man muss in anderen Bereiche jedoch oft Abstriche machen. Beispielsweise sind Sicherheitsventile bewährt und weit verbreitet, reichen in maßgeblichen Eigenschaften wie Dichtigkeit, Durchflusscharakteristik oder Widerstandsfähigkeit gegen Vibrationen jedoch nicht an die Leistungsfähigkeit von Berstscheiben heran. Diese wiederum gewährleisten größtmöglichen Schutz vor Leckagen und sind äußerst wartungsarm, allerdings bersten sie beim Ansprechen irreversibel an ihren Sollbruchstellen.

Alternative Druckentlastung

Hebelmechanismus und Knickstab, Bild: Bormann & Neupert by BS&B
Hebelmechanismus und Knickstab befinden sich in einem vollständig gekapselten Edelstahlgehäuse. Bild: Bormann & Neupert by BS&B

Die BPRV-Knickstab-Druckentlastungen von Bormann & Neupert by BS&B vereinen die hohe Genauigkeit der Berstscheiben mit einer einfachen und schnellen Rückstellbarkeit und sparen so Zeit und Folgekosten. Sie verfügen über eine frei rotierende Ventilscheibe, die im regulären Betrieb den Durchflussquerschnitt bis zu 1.500 Millimeter sicher abdichtet. Diese Ventilscheibe ist über einen Hebelmechanismus so mit dem Knickstab, der der Armatur seinen Namen gibt, verbunden, dass der Prozessdruck auf ihn einwirkt. Bis zum Erreichen des Ansprechdrucks hält der Knickstab die Ventilscheibe zuverlässig in ihrer geschlossenen Position. Die Gestaltung des Hebelmechanismus sowie Länge, Durchmesser und Materialfestigkeit des Knickstabs legen den Ansprechdruck fest. Die Variabilität des Systems zeigt sich darin, dass auch Druckentlastungen für sehr niedrige Drücke unterhalb von 0,1 bar bei großen Nenndurchmessern problemlos realisierbar sind.

geöffneter Zustand, Bild: Bormann & Neupert by BS&B
Im geöffneten Zustand erkennt man, wie die hohle Ausführung der Ventilscheibe den Durchflussquerschnitt vergrößert. Die Durchflussleistung liegt über jener herkömmlicher Druckentlastungen gleicher Nenngröße. Bild: Bormann & Neupert by BS&B

In allen Druckbereichen sorgen Teflondichtungen an der Ventilscheibe und ihren Aufnahmen für größtmögliche technische Dichtigkeit im geschlossenen Zustand. Teflon hält den meisten korrosiven Medien dauerhaft Stand. Bei besonders anspruchsvollen und aggressiven Prozessbedingungen kann für die Dichtung der Ventilscheibe auf alternative Materialien ausgewichen werden. Die Wellenanschlüsse der Scheibe – je nach Größe und Ansprechdruck als Buchse oder Lager ausgeführt – sind so gestaltet, dass ihre Dichtungen auf der Auslassseite liegen und darum keinen Kontakt zum Prozessmedium haben. Erst wenn der kritische Druck erreicht wird, gibt der Knickstab kontrolliert nach: Die Ventilscheibe rotiert um 90 Grad und gibt sofort den vollen Entlastungsquerschnitt frei.

Die Durchflussleistung erreicht unmittelbar ihr Maximum und liegt über jener herkömmlicher Sicherheitsventile gleicher Nenngröße. Denn die Ventilscheibe ist hohl ausgeführt. Dank dieser Gestaltung wird der Bauraum, den die Scheibe im Querschnitt konstruktionsbedingt einnimmt, so weit wie möglich minimiert und der Volumenstrom möglichst wenig beeinflusst. Zugleich ist höchste Stabilität im geschlossenen Zustand gewährleistet.

In wenigen Minuten verschlossen

Nach dem Ansprechen offenbart sich dann der größte Unterschied der Knickstab-Druckentlastungen zu irreversiblen Armaturen: Die Rückstellung – also das Wiederverschließen – benötigt nur wenigen Minuten und erfolgt ausschließlich von außen.

Ein Ausbau oder spezielle Werkzeuge sind dazu nicht notwendig. Der Bediener bewegt lediglich die Ventilscheibe über den Hebelmechanismus in die geschlossene Position zurück und setzt einen neuen Knickstab ein. Eine Exposition gegenüber gesundheitsgefährdenden Prozessmedien ist dabei vollkommen ausgeschlossen. So sind diesbezüglich keine Sicherheitsvorkehrungen für den Arbeitsschutz notwendig.

Die von außen zugängliche Konstruktion des im Regulärbetrieb vollständig gekapselten Entlastungsmechanismus vereinfacht auch die regelmäßige Wartung oder Überprüfung vor Ort, ohne Demontage. Für ein noch schnelleres und unkomplizierteres Ersetzen des Knickstabs lassen sich auch Saf-T-Pin-Knickstabkartuschen, vormontierte und vorkalibrierte Einheiten zum Einschieben, verwenden.

Ein versehentliches Verstellen des Ansprechdrucks ist bei beiden Varianten prinzipiell ausgeschlossen. Der Hebelmechanismus, der den Prozessdruck auf die Ventilscheibe zum Knickstab überträgt, wird immer vorab auf den geforderten Ansprechdruck kalibriert und verplombt. Das gewährleistet die langfristig hohe Genauigkeit der Armatur. Sie durchläuft ohne Materialermüdung viele tausend Prozesszyklen bis zum maximalen Verhältnis von Betriebsdruck zu Berstdruck von bis zu 95 Prozent. So sind Knickstab-Druckentlastungen auch prädestiniert für stark schwankende Betriebsdrücke und schwer zugängliche Einbausituationen. hei

 

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