Komponenten Armaturen Absolute Dichtheit bei kritischen Prozessen In vielen Industriezweigen, wie z. B. in der chemischen- und petrochemischen Industrie oder auch in der Lagerung von Medien in Tanklagern, sind heutzutage doppelte Absperrungen in Rohrleitungssystemen technisch notwendig bzw. regulatorisch vorgeschrieben. Auf der anderen Seite existieren explizit bei Rohrleitungssystemen mit Pumpen Betriebszustände, bei denen die Rohrleitung je nach Systemzustand mal aus der einen und mal aus der anderen Richtung durchströmt wird. Auch diese Rohrleitungen müssen zu Wartungszwecken absolut dicht absperrbar sein. somit in der Festlegung der „einzelnen Druckquelle“. Im Gegensatz zur DIB, bei der die beiden Dichtelemente in Reihe dichten müssen, muss eine DBB-Armatur nur von den Armaturen nach innen dicht sein. Somit lässt sich der Unterschied beider Definitionen auf die Gestaltung des Dichtelementes der rückseitig angeströmten Seite der Armatur eingrenzen. Die ZWICK Armaturen GmbH folgt mit Ihrer DBB-Konstruktion der TRI-BLOCK Serie, wie viele andere internationale Armaturenhersteller auch, dem regulatorischen Ansatz der OSHA. Im Gegensatz zu anderen am Markt erhältlichen Technologien mit zwei hintereinander geschalteten Armaturen, besteht die Armaturen-Serie des Anbieters aus Ennepetal aus einem Gehäuse mit einer Baulänge konform Solche Anwendungen werden üblicherweise als „Double Isolation and Bleed“ (DIB) bzw. „Double Block and Bleed“ (DBB) bezeichnet. Die Verwendung dieser Begrifflichkeiten wird vielfach fälschlich eingesetzt, da die Definition nicht eindeutig ist. Die genaue Definition dieser Anwendung ist heutzutage durch verschiedene Standards, wie z. B. API, ISO, OSHA und Werksstandards wie z. B. SHELL gegeben. Das Problem hierbei ist jedoch, dass die genaue Definition, je nach herangezogener Norm, voneinander abweicht. Nach API 6D und ISO 14323 ist eine DBB-Armatur definiert als einzelne Armatur mit zwei Dichtelementen, welche bei geschlossener Armatur von beiden Enden dicht ist, zusätzlich muss eine Anzapfmöglichkeit (Bleed port) zwischen den beiden Dichtelementen vorhanden sein. 1 Hiernach ist bereits ein einzelner Kugelhahn, der die Kugel auf beiden Seiten abdichtet und eine Anzapfung des Kugelraums besitzt, konform der Definition nach API 6D. Im Gegensatz hierzu wird nach API eine DIB-Anwendung als eine einzelne Armatur mit zwei Dichtelementen, wobei jedes Dichtelement in geschlossener Position dichtend sein muss, gegen eine einzelne Druckquelle und zusätzliche eine Anzapfstelle zwischen den Dichtelementen besitzt, definiert. 2 Der große Unterschied zwischen den beiden Definitionen liegt Abb. 1: DBB- und DIB-Konfiguration, die Pfeile stellen die zu dichtende Druckrichtung konform der Definition nach API an Im Gegensatz hierzu steht die Definition für DBB-Anwendungen der OSHA. Hiernach müssen DBB-Anwendungen grundsätzlich mit zwei separaten Armaturen, mit je einem Dichtungselement und der Möglichkeit der Anzapfung des Zwischenraumes zwischen den beiden Dichtelementen realisiert werden. 3 ANSI B16.10. Abweichend hierzu können auf Kundenwunsch auch andere Baulängen realisiert werden. Hierdurch ist es möglich, andere Armaturen, wie z. B. einzelne Kugelhähne, durch eine TRI-BLOCK zu substituieren, ohne Rohrleitungsanpassungen vorzunehmen zu müssen. Das redundante Dich- Abb. 2: Schnittdarstellung der TRI-BLOCK, mit einem Bleed port mit Verbindungsflansch 94 PROZESSTECHNIK & KOMPONENTEN 2021
Komponenten Armaturen tungskonzept dieser Serie beruht auf der tausendfach bewährten Dichtungstechnologie der dreifach exzentrischen Klappe mit rein metallischer Dichtung. Dadurch ist es möglich, bei allen Arten von Medien unabhängig vom Aggregatzustand, also ob gasförmig, dampfförmig oder flüssig, eine absolute Dichtheit konform Leckrate A nach DIN EN 12266 bzw. „Zero Leakage“ nach API 598 an beiden Dichtelementen in Vorzugrichtung zu erreichen. Somit ist der Anbieter in der Lage, mit einer einzelnen Armatur die Definition der OSHA für DBB Anwendungen vollständig zu erfüllen. In der Standardkonfiguration werden beide Klappenscheiben auf der Scheibenrückseite (FTC) druckbeaufschlagt, wodurch der Prozessdruck das Dichten zusätzlich unterstützt. Verstärkt wird dieser Effekt bei der Evakuierung der Zwischenkammer über den Bleed port. Falls prozessbedingt notwendig, kann über den Bleed port zusätzlich ein Sperrmedium, wie z. B. Stickstoff, in den Zwischenraum gefüllt werden, so dass das Prozessmedium nicht mit der Umgebungsluft in Berührung kommt. Standardmäßig ist die Armatur mit einem Bleed port auf der Unterseite ausgestattet. Auf Kundenwunsch kann die Ausführung, die Anzahl und Position der Bleed ports angepasst werden. Diese Armaturen-Serie ist verfügbar in den Nennweiten NPS 3 bis 48 in Class 150 bis Class 600 oder den äquivalenten DIN-EN Größen. Durch die adäquate Auswahl der Werkstoffe kann sie bei einer Prozesstemperatur von –50°C bis 425°C eingesetzt werden. Durch die konsequente Verwendung standardisierter Bauteile, wie zum Beispiel der Lagerbuchsen und der Packungen, ist sie in Standardkonfiguration konform Firesafe-Design nach DIN EN 10497 und ohne externe Emission konform TA-Luft II. Optional kann auch eine Konformität von ISO 15848 oder API 641 erreicht werden. Ein weiterer Vorteil dieser Serie ist im Antriebskonzept begründet. Hierbei kann zwischen zwei Systemen selektiert werden. Die erste Option beschreibt die Automatisierung jedes Dichtelementes durch einen eigenen Antrieb. Hierbei sind alle am Markt verfügbaren Antriebstechnologien, wie z. B. Getriebe mit Handrädern, elektrische, pneumatische oder hydraulische Antriebssysteme, einsetzbar. Theoretisch besteht auch die Möglichkeit, unterschiedliche Antriebstechnologien bei dieser Serie einzusetzen. Hierbei kann die vorher beschriebene Dichtheit bei maximal möglicher Druckdifferenz (Abhängig vom eingesetzten Werkstoff, der Mediums temperatur, usw.) erreicht werden. Die zweite Möglichkeit ist die Verwendung nur eines einzelnen Antriebssystems für beide Abb. 3: TRI-BLOCK Armatur mit zwei separaten elektrohydraulischen Antriebssystemen. Dichtelemente. Hierbei wird das erste Dichtelement direkt mit dem Antriebssystem gesteuert. Die Welle des zweiten Dichtelementes ist über die, von dem Anbieter patentierte, LINKAGE mit der ersten Welle verbunden, so dass mithilfe des einen Antriebs beide Dichtelemente betätigt werden können. Auch bei Abb. 4: TRI-BLOCK Armatur mit einem einzelnen pneumatischen Antrieb und LINKAGE-Verbindung der Antriebswellen. Der Antrieb ist durch eine Gehäuseverlängerung vor der Mediumstemperatur geschützt Einsatz dieser Verbindung werden die zuvor genannten Anforderungen an die Dichtheit erreicht. Diese Verbindung ist in der DBB-Konfiguration einsetzbar bis zu einem Differenzdruck von 40 bar, bei einer DIB-Konfiguration ist diese Antriebskonstruktion limitiert auf eine maximale Druckdifferenz von 25 bar. Vorteil hierbei ist die Einsetzbarkeit der Armatur speziell in beengtem Bauraum sowie die ökonomische Effizienz durch den Wegfall des zweiten Antriebssystems. Referenzen 1 Definition DBB nach API 6D: “a single valve with two seating surfaces that, in the closed position, provide a seal against pressure from both ends of the valve with a means of venting/ bleeding the cavity between the seating surfaces.” 2 Definition DIB nach API 6D: “a single valve with two seating surfaces, each of which, in the closed position, provides a seal against pressure from a single source, with the means of venting/ bleeding the cavity between the seating surfaces.“ 3 Definition DBB nach OSHA: “the closure of a line, duct, or pipe by closing and locking or tagging two inline valves and by opening and locking or tagging a drain or vent valve in the line between the two closed valves.“ Zwick Armaturen GmbH, Ennepetal, Deutschland PROZESSTECHNIK & KOMPONENTEN 2021 95
