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Schüttgut-Absperrarmaturen

Mit Absperrarmaturen Schüttgut managen

| Autor/ Redakteur: Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Bittermann / Jörg Kempf

Wie gut oder – besser gesagt – wie anlagengerecht eine Absperrarmatur ist, das zeigt sich oft erst nach einer gewissen Einsatzzeit. Oft erweisen sich zunächst unscheinbare konstruktive Details als letztlich entscheidend für ein erfolgreiches Konzept.

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Metallische Absperrklappe (Bild: Ebro)
Metallische Absperrklappe (Bild: Ebro)

Das Absperren oder Trennen eines Produktstromes ist eine zentrale Aufgabe in jeder Schüttgutanlage. Schieber und Klappen sind dabei am stärksten vertreten. Sie müssen möglichst dicht absperren, sollten jedoch sanft schließen. Denn wird die Geschwindigkeit des Schüttguts schlagartig zu Null, leidet die Anlage durch Stoßbeanspruchungen.

Für Schieber sprechen ihr geringer Strömungswiderstand und die kurze Baulänge (allerdings ist der große Hub ungünstig, erfordert er doch lange Betätigungszeiten). Absperrschieber haben gegenüber anderen Bauarten den Vorteil, dass die Nennweite im Ventilsitz wesentlich größer ist und somit eine höhere Durchflussleistung gewährleistet. Schieber können zudem unabhängig von der Druckdifferenz betätigt werden. In der Offenstellung wird der gesamte Strömungsquerschnitt freigegeben, das sichert einen geringen Druckverlust.

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Klappen weisen einen vergleichsweise geringen Raumbedarf auf und punkten durch kurze Betätigungszeiten. Ein nicht unwichtiger Vorteil: Klappen sind kostengünstiger als Schieber, da sie konstruktiv einfacher aufgebaut sind. Und: Sie sind als Absperr- und Regelarmatur einsetzbar. Klappen haben jedoch einen gewichtigen Nachteil: Man kann sie nicht generell bei stehender Schüttgutsäule öffnen bzw. in der vollen, fließenden Schüttgutsäule schließen (siehe Interview).

Ob Klappe oder Schieber: Speziell die Abdichtungsteile sollten besonders verschleißfest ausgeführt sein.

Ergänzendes zum Thema
Interview: Anforderungen an Absperrschieber und -klappen

Als integrierter Technologiekonzern realisiert Coperion individuelle Lösungen u.a. für die Handhabung von Schüttgut. Die Redaktion sprach mit Martin Stephan, Head of Product Management Bulk Materials Components, über die Anforderungen an Absperrschieber bzw. Absperrklappen.

PROCESS: Herr Stephan, wo sehen Sie als Anlagenbauer beim Handling von Schüttgut den typischen Einsatzbereich eines Schiebers, wo der Klappe?

Stephan: In unseren Anlagen setzen wir zum Öffnen und Absperren von Schüttgutströmen bevorzugt Schieber ein. Dabei öffnen die Schieber bei stehender Produktsäule auf dem Schieberblatt und müssen dementsprechend auch unter voller, fließender Produktsäule schließen – das Schieberblatt fährt dann in die Säule hinein. Im Gegensatz dazu verwenden wir Klappen im Wesentlichen zur Druckabsperrung, sowohl reingasseitig wie auch schüttgutseitig. Denn Klappen können grundsätzlich nicht bei stehender Schüttgutsäule öffnen bzw. in der vollen, fließenden Schüttgutsäule schließen.

PROCESS: Ist das in allen Anwendungsbereichen so?

Stephan: Keine Regel ohne Ausnahme. Im Lebensmittelbereich werden Klappen auch anstelle von Schiebern für das Absperren von Schüttgutströmen eingesetzt, da in Klappen grundsätzlich weniger Produkt zurückbleibt – das vermindert die Gefahr einer Cross-Kontamination oder Produktverunreinigung. Da die Fallleitungen im Lebensmittelbereich selten DN 300 überschreiten, arbeiten Klappen bei den typischen Lebensmittelprodukten meist noch zufriedenstellend auch in der vollen Produktsäule.

PROCESS: Was sollte ein Betreiber generell bei der Beurteilung einer Schüttgut-Armatur wissen?

Stephan: Die Armatur muss nach außen und im Durchgang gegen Gas und Produkt dicht und von innen nach außen druckfest sein. Insbesondere die Druckfestigkeit im Durchgang bei geschlossener Armatur ist von Bedeutung: Hier müssen Druckkräfte resultierend aus der Gewichtskraft des Schüttgutes und vor allem Druckkräfte hervorgerufen durch eine Fluidisierung (sofern vorhanden) aufgenommen werden. Für abrasive Schüttgüter sind Schieber grundsätzlich besser geeignet, da das Blatt aus der Fließzone herausgefahren wird. Bei Klappen steht die geöffnete Scheibe parallel zum Schüttgutstrom und ist diesem ausgesetzt. Auch die Dichtung ist dem Produktstrom ausgesetzt, während bei Schiebern die Durchgangsdichtung im Produktschatten liegt. Beim Einsatz in der Lebensmittelfertigung und bei hochreinen Anwendungen in der Kunststofftechnik sollte der Betreiber insbesondere die Punkte verbleibende Restmenge, Reinigungsfähigkeit und Zerlegbarkeit prüfen.

Armaturen: kostengünstig automatisieren

Zwei Anforderungsprofile einer Armaturen-Automation sind zu unterscheiden: Zum einen die reine Auf/Zu-Steuerung, bei der die Armatur nur in ihre jeweilige Endlage zu fahren ist; zum anderen den Regelbetrieb, wo mit einem Sollwert über die Veränderung der Armaturenstellung der Rohrleitungs-Durchfluss überwacht wird. Zu beachten ist, dass die Automatisierungskosten einer Armatur nicht nur von der Wahl der Bauart selbst, sondern auch von den Betätigungsarten (elektrisch, pneumatisch, hydraulisch) abhängen.

Einen weiteren Aspekt gilt es zu beachten: 90°-Armaturen (Klappe) benötigen im Vergleich zu den Linear-Armaturen (Schieber) eine vergleichsweise geringe Stellkraft – der Antrieb fällt deshalb entsprechend kleiner und kostengünstiger aus.

Hoerbiger liefert individuelle Lösungen zur Automatisierung von Dreh-, Schwenk- und Linearantrieben von Armaturen. Dazu zählen Piezo-Schaltventile mit oder ohne Atex-Ausstattung sowie eigensichere Piezo-E/P-Module mit Proportional- oder Schaltventilfunktion. Ein wichtiger Vorteil der Piezo-Technologie beim Einsatz in Ex-gefährdeter Umgebung: Sicheres Hot Swapping (‚heißes Tauschen‘) im laufenden Betrieb durch die eigensichere Bauweise.

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