Absperrklappen von KSB – Seit Langem bewährt

Absperrklappen. Kurz erklärt.

So funktionieren Absperrklappen

Absperrklappen dienen zur Steuerung des Durchflusses von Fluiden oder Gasen in Rohrleitungen. Sie zeichnen sich wie alle Klappenarmaturen durch ihre geringe Einbaulänge und ihren einfachen Aufbau aus. Ebenso wie andere Absperrarmaturen werden sie eingesetzt, um den Durchfluss innerhalb der Rohrleitung komplett zu stoppen. KSB-Absperrarmaturen lassen sich aber auch als Regel- oder Drosselorgan einsetzen – unter Berücksichtigung der Betriebsgrenzen und hydraulischen Daten.

Grundsätzlich wird zwischen zentrisch und exzentrisch gelagerten Absperrklappen unterschieden. 

Von einer zentrisch gelagerten Absperrklappe spricht man, wenn sich bei einer weichdichtenden Absperrklappe die Klappenscheibe quer zur Strömungsrichtung des Mediums, also 90 Grad um die eigene Achse, dreht. Der Drehpunkt liegt in der Mitte des Sitzes. In geschlossenem Zustand dichtet die Klappenscheibe gegen den sie umgebenden Ringbalg ab. Dieser ist aus Elastomer oder Plastomer gefertigt. In Offenstellung umströmt das Medium die Klappenscheibe von beiden Seiten. Der Vorteil einer zentrisch gelagerten Absperrklappe sind ihre vielseitigen Einsatzmöglichkeiten, z. B. zum Einklemmen zwischen Flanschen, zum Abflanschen oder auch als „Endarmatur“.

KSB stellt zentrisch gelagerte, weich dichtende Absperrklappen bis zu einer Nennweite von 4000 mm her. Die maximalen Druckstufen sind abhängig von der Nennweite und in bis zu 25 bar ausgeführt. Je nach Ringbalgqualität, Medium und Druck ist diese Konstruktion für Temperaturen bis zu 200 °C geeignet.

Zudem gibt es drei unterschiedliche Formen exzentrischer Absperrklappen:

• Einfach exzentrische Absperrklappe: Der Klappenscheibendrehpunkt ist entlang der Rohrleitungsachse aus der Ebene des Sitzes verschoben.
• Doppelt exzentrische Absperrklappe: Der Drehpunkt befindet sich zusätzlich nicht in der Rohrleitungsmitte.
• Dreifach exzentrische Absperrklappen: Die Rotationsachse des Sitzes befindet sich zusätzlich nicht parallel und nicht symmetrisch zur Rohrleitungsachse

Zentrisch gelagerte Absperrklappen sind ebenfalls in unterschiedlichen Varianten erhältlich. Es lassen sich zwei Hauptkonstruktionen unterscheiden:

• Scheibe und Welle der Absperrklappe bestehen aus zwei Teilen. Das erlaubt die Verwendung eines einteiligen Gehäuses mit einem Elastomer-Ringbalg.
• Scheibe und Welle bilden eine Einheit. Deshalb muss das Gehäuse zweiteilig sein. Der Ringbalg kann hier auch aus einem Plastomer bestehen, der mit einem Elastomer hinterlegt ist.

KSB-Absperrklappe – passende Gehäuseformen für jeden Bedarf 

• Absperrklappe mit Ringgehäuse: Diese Bauform ist nur zum Einklemmen geeignet.
• Absperrklappe mit Gehäuse inklusive Zentrieraugen: Diese Bauweise erlaubt ein kurzzeitiges einseitiges Abflanschen der Armatur.
• Absperrklappe mit U-förmigem Gehäuse: Die Durchgangslöcher und Gewinde ermöglichen ein einfaches Einklemmen oder Anflanschen der Armatur.
• Absperrklappe mit Anflanschgehäuse: Die Gewinde ermöglichen ein einfaches An- und Abschrauben der Armatur an einen Flansch. Bei einer Zwischenflanschklappe wird das Gehäuse nur auf Druck belastet, da der Kraftfluss von Flansch zu Flansch über die Verschraubung erfolgt. Die geflanschte Absperrklappe nimmt zusätzlich die Rohrleitungskräfte auf.

Bei allen Gehäuseformen der Absperrklappen sind Flanschanschlüsse nach verschiedenen Normen wie EN, ANSI, JIS möglich.

Einfache Automatisierbarkeit durch variablen Antrieb

Absperrklappen lassen sich manuell oder automatisiert betätigen. Dank ihrer „90-Grad-Schwenk-Bewegung“ und ihrer nach EN ISO 5211 genormten Wellenenden und Antriebsflanschen ist es nicht aufwändig, Absperrklappen zu automatisieren. Zur korrekten Auslegung eines geeigneten Antriebes für Absperrklappen müssen folgende Parameter bekannt sein:

• Drehmoment der Absperrklappe
• Medium schmierend oder nicht schmierend
• Gewünschte Betätigung: pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch
• Funktionsweise: „Auf-/ Zu-“, Steuer- oder Regelbetrieb

Das minimale Drehmoment für eine manuell betätigte Absperrklappe bestimmt die EN12570. Dabei ist die Größe des Betätigungselementes so zu wählen, dass die Armatur selbst bei maximalem Differenzdruck manuell geschlossen werden kann. Absperrklappen lassen sich manuell mit Handhebel oder Handrad betätigen. Bis Nennweite DN150 wird eine Absperrklappe meist mit Handhebel betätigt. Diese sind entweder stufenlos verstellbar oder mit Rasterscheibe ausgeführt und so montiert, dass sie die Stellung der Klappenscheibe anzeigen.

Um die Betätigungskräfte zu reduzieren, sind die Absperrklappen mit einer größeren Nennweite mit Getrieben ausgestattet. Die Getriebe sind mit Fett gefüllt und benötigen keine Wartung. Über eine Stellungsanzeige wird der Anwender über die Position der Klappenscheibe informiert.
Sollen Absperrklappen häufiger oder aus der Ferne betätigt werden, kommen pneumatische, hydraulische oder Elektroantriebe zum Einsatz. Alle Varianten lassen sich sowohl im „Auf-/Zu“-Betrieb als auch im Regelbetrieb einsetzen.

Pneumatikantriebe für Absperrklappen

Pneumatikantriebe werden sehr häufig eingesetzt, da sie in explosionsgefährdeten Bereichen (zum Beispiel in Anlagen, in denen Druckluft als Hilfsenergie zur Verfügung steht) gegenüber Elektroantrieben viel sicherer sind.  Man unterscheidet doppeltwirkende und einfachwirkende Antriebe:

• Doppeltwirkende Antriebe: Die Armatur wird durch die Druckluft geöffnet und geschlossen.
• Einfachwirkende Antriebe: Hier betätigt die Druckluft nur eine Richtung der Armatur und spannt dabei ein Federpaket vor. In der anderen Richtung arbeiten die Rückstellkräfte der Federn. Man unterscheidet federkraftschließende und federkraftöffnende einfachwirkende Antriebe. Federkraftschließende oder öffnende Antriebe bringen die Klappenscheibe bei Luftausfall in eine gewünschte Sicherheitsstellung.

Magnetventile, Stellungsregler und mechanische oder induktive Endschalter lassen sich extern an die Antriebe anbauen. Es gibt außerdem innovative Komplettlösungen, bei denen alle Komponenten in einer Box untergebracht sind. Diese Box ist direkt mit dem Antrieb der Absperrklappe verbunden. Somit entfallen das Verschlauchen und Verdrahten des Zubehörs mit dem Antrieb.

Optimale Dichtheit durch Elastomere von KSB 

Der Ringbalg ist die wichtigste Komponente einer Absperrklappe. Er sorgt für Dichtheit an den Rohrflanschen, im Durchgang und an der Welle. Durch das Zusammenpressen des Ringbalges zwischen dem Gehäuse und den Rohrleitungsflanschen lässt sich die Dichtheit gegenüber den Flanschen erreichen.Um eine optimale chemische Beständigkeit des Ringbalges gegenüber dem Fördergut sicherzustellen, hat KSB eine Palette von Elastomeren entwickelt:

• EPDM: Beständigkeit gegen Wärme, Chemikalien, Heißwasser
• NBR: Beständigkeit gegen Kraftstoffe, Mineralöle, Schmierfette, pflanzliche und tierische Fette, Öle, Wasser, Bohremulsionen 
• Viton®: Öl- und Chemikalienbeständigkeit, hohe Wärmebeständigkeit, hohe Ozon-, Alterungs- und Witterungsbeständigkeit, hohe Flammwidrigkeit, geringe Gasdurchlässigkeit
• Hypalon®: Chemikalienbeständigkeit (besonders gegen oxidierend wirkende Medien)
• Silikon: Wärme-, Ozon-, Alterungs- und Chemikalienbeständigkeit (nahezu unveränderte mechanische Eigenschaften über den ganzen Temperatureinsatzbereich)
• Epichlorhydrin: Mineralöl-, Witterungs- und Ozonbeständigkeit
• HNBR: Öl- und Benzinbeständigkeit wie bei NBR, jedoch höhere Temperatur-, Alterungs- und Witterungsbeständigkeit (physikalische Eigenschaften auch bei hohen Temperaturen)
• Nitril carbooxyliert: Abrasionsbeständigkeit, pneumatische Förderung von Feststoffen, auch in der Lebensmittelindustrie
• PFA (Teflon®) Perfluoralkoxy-Copolymer: Eigenschaften ähnlich wie PTFE, jedoch dichteres Gefüge, Beständigkeit gegen Chemikalien (nahezu alle organischen und anorganischen)

Stärken und Einsatzgebiete der KSB-Absperrklappen

Eine zentrisch gelagerte Absperrklappe ist robust und anpassungsfähig und lässt sich vorwiegend in folgenden Anwendungsgebieten einsetzen:

• Wasserwirtschaft und Trinkwasserversorgung
• Wasseraufbereitung
• Meerwasserentsalzung
• Kühlwassertransport
• Heißwasserkreisläufe
• Schiffbau
• Kläranlagen ab der zweiten Reinigungsstufe
• Chemie- und Verfahrenstechnik
• Stahlindustrie
• Biokraftstoffherstellung
• Zuckerindustrie
• Papier- und Zellstoffindustrie
• Oberflächentechnik
• Nahrungs- und Genussmittelindustrie
• Getränkeindustrie
• Bergbau