vgbe energy journal 11 (2022) - International Journal for Generation and Storage of Electricity and Heat

Stellventil 4.0 – Konzept. Regelarmatur ganz einfach
Ansatz als Anschlag
(Begrenzung)
x
becherförmiges Trennteil
und verspannt, ohne nennenswerte Schwächung
der drucktragenden Außenhaut.
2.3 Ziel der Idee:
Ziel ist es eine Gehäuseform zu finden, die
möglichst viele Ungänzen von Armaturengehäusen
vermeidet. Die Gehäuseform ist so
gestaltet, dass überwiegend nur Teile verwendet
werden,
––
die normmäßig vorliegen,
––
die leicht prüffähig sind
––
die möglichst in vielen verschiedenen
Werkstoffen und technischen Qualitäten
am Markt vorliegen.
––
Eine Doppelwandigkeit leicht zu erzielen
ist
Es hat sich herausgestellt, dass Anlagenteile
wie Armaturen und deren Gehäuse aufgrund
der konstruktiven Gestaltung für eine
Doppelwandigkeit nur schwer und mit großem
Aufwand wirtschaftlich zu prüfen sind.
- Selbst die klassischen Armaturengehäuse)
Armaturenform sind umständlich und
schwierig zu prüfen. Fehler sind aufgrund
der Formgebung kaum zu vermeiden.
Ziel ist es eine Konstruktion zu finden, die
alle im Kapitel 2.1. aufgeführten Punkte 1
bis 5 sowie die Anforderungen 1 bis 8 vereinfacht.
_ 1
Fig. Bild 13. Trennstück 3d-Ansicht.
z
y
Bohrung zur Aufnahme eines Sitzes
(verbindet) Druckraum 1 mit 2 außen
2_
Das einwandige Bauteil (Armaturengehäuse)
sollte geometrisch so einfach gestaltet
sein, dass dieses Armaturengehäuse mit einem
geometrisch ähnlichen Bauteil einfach
umhüllt werden kann, so dass ein doppelwandiges
(mehrwandiges) Gehäuse ohne
großen Bauaufwand kostengünstig entsteht.
Andere Bauformen neben T-Stück
wie Kugel oder Rohr bieten sich ebenfalls an
(T-Stück in T-Stück; Kugel in Kugel; Rohr in
Rohr usw.). Bei diesem Konzept wird darauf
geachtet, dass möglichst Bauteile die normgerecht
gefertigt sind und in und in größeren
Stückzahlen hergestellt werden, zu einem
Teil (dem Gehäuse) verbaut werden
können.
Das Ziel der Idee, des Konzeptes Stellventil
4.0. ist eine neuen Konstruktionsbauweise
unter Verwendung von handelsüblichen
Bauteilen, bevorzugt Formteile wie Rohrbögen,
Abzweigungen, Rohre, Flansche, Böden,
Formteile, Deckelböden. Ein weiterer
sich daraus ergebener Vorteil ist die Beschaffung
der Teile in den unterschiedlichsten
Werkstoffen. Die Armaturengehäuse
werden aus den Rohrleitungsteilen und somit
aus den zugelassenen Rohrleitungswerkstoffen
hergestellt.
Dieses Konzept ist beispielhaft in B i l d 14
mittels eines T-Stücks dargestellt.
Ein T-Stück bildet das Gehäuse. In das T-
Stück wird das sogenannte Trennstück gesteckt
und verspannt, so dass es zu keiner
Schwächung der Außenhaut kommt.
T-Stücke sind vorgepresst und in vielen
Werkstoffen erhältlich und deutlich gewichtsoptimierte
Bauteile.
Es sollen nicht nur einwandige Gehäuse erzeugt
werden, sondern ebenfalls doppelwandige
unter anderem für die Kryotechnik
mit hohen Anforderungen an die Materialbeschaffenheit.
(B i l d 1 5 )
Kryotechnische Bauteile werden in der Regel
mit hohem Vakuum zwecks guter Isolierung
gebaut. Vakuumbauteile werden mit
dem Heliumlecktest auf Dichtigkeit überprüft.
Die geforderten Leckraten sind so
niedrig, dass diese mit der gezeigten Konstruktion
erreicht werden können. Um eine
Doppelwandigkeit für ein hohes Vakuum zu
erzeugen, bietet sich das beispielhaft in Abbildung
gezeigte T-Stück ebenfalls an.
Die vorgepressten Formteile (Bauteile) haben
den Vorteil, dass sie am Markt handelsüblich
in diversen Werkstoffen verfügbar
sind. Bei der Doppelwandung haben die zuvor
genannten Bauteile den Vorteil, dass
diese infolge ihrer Geometrie ähnlich sind
und ineinander verschachtelt werden können
und bei Verschachtelungen ein Hohlraum
beispielsweise für eine Vakuumisolierung
entsteht. Beispielsweise müssen die
Werkstoffe beim Einsatz für Wasserstoff gegen
Wasserstoffversprödung geeignet sein.
Ferner müssen die Werkstoffe beim Einsatz
bei tiefen Temperaturen hohe Zähigkeiten
aufweisen oder beim Einsatz im Kraftwerk
hohe Festigkeitskennwerte erreichen.
Bei formgepressten T-Stücken kann die Festigkeitsberechnung
mit einem geringeren
Sicherheitsbeiwert gegenüber Guss berechnet
werden. Wird das Gußgehäuse mit dem
T-Stück mit eingebautem Trennteil verglichen
ergibt sich eine Materialeinsparung
von bis zu 35 %. Der verringerte Prüfaufwand
und die daraus resultierende Verringerung
der Prüfkosten reduzieren sich im
Vergleich zum Guss ebenfalls erheblich.
Bild 14. Einwandiges Armaturengehäuse mit Trennstück.
Bild 15. Doppelwandiges Armaturengehäuse.
50 | vgbe energy journal 11 · 2022