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32008Flanschventil-Baukastensystem fürein breites AnwendungsspektrumFlange valves: one modular system for all applicationsJasmin Müller, GSR Ventiltechnik GmbH & Co. KG, Vlothoerschienen in Industriearmaturen Heft 3, September 2008Vulkan-Verlag GmbH, EssenAnsprechpartner: W. Mönning Tel. 0201/82002-25, E-Mail: w.moenning@vulkan-verlag.de

FACHBERICHTEFlanschventil-Baukastensystem fürein breites AnwendungsspektrumFlange valves: one modular system for all applicationsJasmin MüllerDas Anwendungsspektrum von Flanschventilen ist außerordentlich breit: Es reicht von derMechatronik über die Fluidtechnik bis zu verschiedensten Einsatzfeldern in der Prozess- undEnergietechnik. Der folgende Beitrag beschreibt ein Baukastensystem, das ein führender Herstellervon Flanschventilen entwickelt hat, um eine optimale Anpassung der Ventile an den individuellenEinsatzfall zu ermöglichen.The extremely wide application spectrum for flange valves ranges from MEMS and fluid technologyto multiple aspects of processing technology and power engineering. This article describes amodular system, which was developed by a leading manufacturer of flange valves in order toenable an optimal adjustment of the valves to the individual application.Standardprodukt oder individuelleKonstruktion? Diese Frage stellt sichhäufig, wenn Komponenten für anspruchsvolleMaschinen und Anlagenbenötigt werden. Wenn sich der Anlagenherstellerfür ein Standardproduktentscheidet, kann er mit günstigen Kostenrechnen und muss damit leben, dassdie Komponente nicht exakt den Anforderungenentspricht. Favorisiert er hingegenein individuell entwickeltes Produkt,ist der Engineering-Aufwand groß,die Kosten dementsprechend höher,und zur Verfügbarkeit und Prozesssicherheitlassen sich zunächst keine Aussagentreffen, weil keine Erfahrungenmit eben dieser Komponente vorliegen.Da das System über Jahre gewachsenist, deckt GSR mit dieser modularenBauweise inzwischen auch „exotische“Einsatzfälle ab. Waren es ursprünglicheher kleine Nennweiten und Anwendungenin der konventionellen Fluidtechnik,so reicht das Spektrum heuteauch bis zu Sonderbereichen, zum Beispielfür Hochtemperatur- und Hochdruck-Anwendungen.SeewasserbeständigeAusführungen sind ebenfallserhältlich.Das Beste aus beiden WeltenBeide Vorgehensweisen bieten also ihreVor- und Nachteile. Die GSR Ventiltechnikhat ein Produktkonzept entwickelt,das dem Anwender das „Besteaus beiden Welten“ bietet (Bild 1): EinBaukastensystem für Flanschventile erlaubtdie Konfiguration von Ventilen füranspruchsvolle Anwendungen.Bild 1: Flanschventile aus einem BaukastensystemFig. 1: Overview flange valves, different control typesIndustriearmaturen · Heft 3/2008 ·September 2

FACHBERICHTEAnsteuerung: Freie WahlBasis des Baukastensystems sind Ventilbaureihenmit Kolben-, Membran- undTellerdichtungen, die in verschiedenenDruckbereichen zur Verfügung stehen.Dabei werden Nennweiten von DN 15bis DN 300 und Maximaldrücke von16 bis 160 bar erreicht. Diese Bauprinzipienkönnen mit unterschiedlichenArten der Ansteuerung kombiniert werden.Hier gehören unter anderem Variantenmit Direkt-, Servo- und Zwangssteuerungsowie mit manueller, elektrischerund pneumatischer Verstellungzum Programm des Ventilbaukastens.Die Gehäuse sind jeweils aus Messing,Edelstahl oder Guss (GG-25 oder GS-C25) gefertigt. Selbstverständlich werdenauch verschiedene Dichtungsmaterialienwie NBR, EPDM, FKM und PTFEangeboten.Hohes SicherheitsniveauDa die Ventile immer in anspruchsvollen,oft auch in kritischen Anwendungsbereicheneingesetzt werden, bietensie ein hohes Maß an Sicherheit. Sosind die zwangsgesteuerten Magnetventileab einer Nennweite von DN 32serienmäßig mit einer regulierbarenSchließdämpfung ausgestattet, die Flüssigkeitsschlägebeim Schließen desVentils vermeidet. Bei den servogesteuertenVentilen wird für höhere Drücke(25 bis 150 bar) anstelle einer Membraneein robuster Kolben als Dichtelementverwendet. Mit solchen konstruktivenDetails wird die Voraussetzung fürextrem lange Standzeiten und einen zuverlässigenBetrieb der Ventile geschaffen.Breites Programm an OptionenDieses Programm, aus dem sich rund40 verschiedene Baureihen generierenlassen, deckt schon sehr viele Anwendungsbereicheab – von Abfüllanlagen,Brauereien und Chemieanlagen überRaffinieren und die Kraftwerkstechnikbis zur Wasseraufbereitung und Trinkwasserversorgung.Richtig vielseitigwird der Baukasten aber erst durch diezahlreichen Optionen, aus denen derAnwender auswählen kann.Dazu gehören zum Beispiel Endschalterfür die Überwachung der Ventilposition.Selbst bei dieser Einzel-Option hat derAnwender die Wahl und kann sich zwischenverschiedenen Detektionsprinzipien(kapazitiv, induktiv oder Reed-Kontakt)entscheiden. Außerdem gibt es dieMöglichkeit, mit einem Endschalter die„Aus“-Stellung abzufragen sowie mitzwei Endschaltern die „Ein“- und die„Aus“-Stellung.Gleiches gilt für den elektrischen Anschluss.Hier stehen Varianten für allegängigen Stromnetze von 12 bis 240V in Gleich- und Wechselstrom und mitKabel- oder Klemmkastenanschluss zurWahl. Wenn diese Auswahl nicht denindividuellen Anwendungsfall abdeckt,wird ein Anschluss für Sonderspannunggeliefert. Weitere Optionen sind zumBeispiel NPT-Gewinde, Gehäuse in ölundfettfreier sowie in buntmetallfreierAusführung und Versionen mit besondererOberflächenbehandlung für die Freiluftmontage.Zum Teil richten sich die Optionen ansehr spezifische Einsatzfälle. Das giltzum Beispiel für die so genannte Ölbremse(Bild 2). Mit diesem Zusatzmodulwerden vor allem Ventile ausgerüstet,die die Gaszufuhr von großen Gasbrennernregeln. Solche Brenner sindunter anderem an den Durchlauf-Härteöfenin der Stahlindustrie installiert.Die Ölbremse gewährleistet hier, dassdie Flamme nicht erstickt bzw. vom einströmendenGas ausgeblasen wird. Sieschafft also die Voraussetzung für einenstörungsfreien Brennerbetrieb und dientzugleich als Sicherheitseinrichtung.Die wesentliche Komponente der Ölbremseist ein pneumatisch gesteuertesPilotventil, das mit der Anlagensteuerungverbunden ist. Das Ventil öffnetlangsam und unterbricht im Gefahrenfallinnerhalb von 0,5 Sekunden denDurchfluss. Diese ebenso einfache wiewirkungsvolle Option ist für derartigeEinsätze zertifiziert und bei Ventilen biszu einer Nennweite von DN 150 realisierbar.Integration in RegelkreiseMit einem Reglermodul, das als Optionzum Flanschventil-Baukasten gehört,kann man das jeweilige Ventil in Regelkreiseintegrieren und für die Durchflussmengen-Regelungnutzen. Das erlaubtbei vielen Anwendungen eine Beeinflussungdes Prozesses, zum Beispiel beiMisch- und Dosiervorgängen.Das Modul verfügt über eine Steuerungmit einem Istwert-Geber, der die Stellungder Spindel abfragt, und einerAuswerteeinheit, die Ist- und Sollwertabgleicht. Die Verbindung mit der Anlagensteuerungwird über Standard-Bild 2: Flanschventil mit ÖlbremseFig. 2: Flange valve with oil brakeOption für die Steuerung vonBrennern: ÖlbremseBild 3: Ventil für CNG-TankstellenFig. 3: Valve for CNG filling stations3Industriearmaturen · Heft 3/2008 ·September

FACHBERICHTEschnittstellen hergestellt, und das Modulerreicht eine Genauigkeit von etwa 5Prozent. Bei einem Fehler in der Steuerungschließt das Ventil selbsttätig undbleibt in Nullstellung, so dass das Modulauch zur Prozesssicherheit beiträgt.Baureihen für Hochtemperatur-AnwendungenBild 4: Ventilblock für CNGFig. 4: Multiport valve for CNG stationsIn vielen Einsatzbereichen hochwertigerVentile sind heiße Medien zu fördernbzw. es werden hohe Umgebungstemperaturenerreicht. Dies gilt für die Kraftwerkstechnikebenso wie für die Stahlverarbeitung,die Härtetechnik oder dieDampferzeugung. Für solche Einsätzewurde der Flanschventil-Baukasten ummehrere Baureihen erweitert, die beiTemperaturen bis 250, 300, 350 und400 °C eingesetzt werden können. Dabeistehen zwangsgesteuerte, direktgesteuerteund direktdruckgesteuerte Versionenzur Wahl.Breites Programm auch für denEx-SchutzNicht nur in der Chemieindustrie sinddie Risiken des Explosionsschutzes zubeachten. Auch in der Energieerzeugungwerden Gase verwendet, die entzündlichsind. Für das Handling dieserMedien stellt der Ventilbaukasten einumfassendes Programm an Ventilen fürdie Gas-Ex-Zonen 1 und 2 zur Verfügung.In diesem sicherheitssensiblenBereich verfügt GSR über langjährigeErfahrung, die kontinuierlich ausgebautwird. Für den Offshore-Bereich werdenauch Ex-Ventile in seewasserbeständigerAusführung gefertigt.Bild 5:Rapid Reaction Valve® für Drücke bis900 barFig. 5:Rapid Reaction Valve® for pressuresup to 900 barWachsender Markt: Gas- undWasserstoff-HandlingEin wichtiger und wachsender Marktsind zum Beispiel Versorgungsventilefür CNG-Tankstellen in Ex-Ausführung(Bilder 3 und 4). Auch in den Verteilnetzender Erdgasversorgung kommenGSR-Ventile zum Einsatz. Hier benötigtman vor allem Ventile mit hohen Sitzgrößenund robuster Technik, die fürDrücke bis 350 bar geeignet sind undauch unter rauen Umgebungsbedingungeneine lange Lebensdauer erreichen.In diesem anspruchsvollen Bereich wirddie gesamte Prozesskette der Ventiltechnikvom Kompressor bis zur Zapfsäuleabgedeckt.Entwicklungsprojekt: Wasserstoff-Ventilefür BrennstoffzellenAktuell befassen sich die GSR-Ingenieuremit einer Energiequelle der Zukunft:Wenn Wasserstoff entweder Brennstoffzellenoder Verbrennungsmotoren antreibensoll, werden Ventile für Drückebis 900 bar benötigt. Diese Ventile lassensich zwar nicht aus den Standardkomponentendes Baukastens fertigen,sondern man benötigt ein speziellesGehäuse für derartige Drücke (Bild 5).Aber die Optionsmodule lassen sichdann teilweise wieder verwenden.Gut geeignet auch fürNischenanwendungenDiese Übersicht und die genannten Anwendungsbeispielezeigen, dass dervorgestellte Ventil-Baukasten eine sehrgroße Bandbreite von Einsatzfällen abdeckt.Auch für Nischenanwendungenlassen sich so mit vertretbarem Engineering-Aufwand„maßgeschneiderte“ Ventilekonfigurieren. Voraussetzungen dafürsind neben dem Baukastensystem allerdingsauch eine kompetenteanwendungstechnische Beratung undeine hoch flexible Fertigung.Hohe Fertigungstiefe, flexibleProduktionWer eine breite Produktpalette mit vielenOptionen bietet, der muss flexibelproduzieren können. Diese Voraussetzungerfüllt GSR: Auch bei Losgröße 1wird wirtschaftlich gefertigt und dank einerhohen Fertigungstiefe sind die Lie-Industriearmaturen · Heft 3/2008 ·September 4

FACHBERICHTEferzeiten relativ kurz. Allerdings mussman die Einzelfertigung oft nicht in Anspruchnehmen, weil das individuelleVentil ja aus dem Baukasten konfiguriertwird. Individuell ist somit in vielen Fällen„nur“ die Montage. Das bietet auchden Vorteil, dass Ersatzteile schnell zurHand sind, und das auch nach langenEinsatzzeiten: Häufig liefert GSR ausdem Lager Ersatz- und Verschleißteile fürVentile, die vor 15 Jahren gefertigt wurdenund noch immer ohne nennenswerteStörungen im Einsatz sind.Beratung als VoraussetzungBei der Auswahl des optimalen Ventilsaus dem Baukasten werden Kundenumfassend unterstützt. Hier spielen dieMedien und die Prozesse ebenso wiedie Randbedingungen und die Sicherheitsvorschriftenund Zertifizierungen einewichtige Rolle.Der Wunsch der Kunden nach kompetenterBeratung wird weltweit erfüllt. Imchinesischen Markt zum Beispiel, dertrotz sehr starken einheimischen Wettbewerbsder größte Auslandsmarkt fürGSR ist, beraten in Deutschland ausgebildeteIngenieure die Kunden.Jasmin MüllerGSR VentiltechnikGmbH & Co. KG,VlothoTel.: +49 5228 779 356jmueller@ventiltechnik.de5Industriearmaturen · Heft 3/2008 ·September