Knickstab-Druckentlastungen

Überdruck kontrolliert herauslassen

Der Schutz von Prozessmedien vor zu hohen Drücken ist eine immer wiederkehrende Herausforderung für Anlagenbetreiber in der chemischen Verfahrenstechnik. Die BPRV-Knickstab-Druckentlastungen von Bormann & Neupert by BS&B bietet hier eine Alternative zu herkömmliche Druckentlastungen wie Berstscheiben oder Sicherheitsventile.

Hebelmechanismus und Knickstab befinden sich in einem vollständig gekapselten Edelstahlgehäuse (links).

Druckentlastungen schützen vor den Gefahren durch unzulässige Überdrücke. Bei der Auswahl zählen aber in der Regel neben Sicherheitsaspekten wie absolut zuverlässigem, präzisem und schnellem Ansprechen auch wirtschaftliche Kriterien. Herkömmliche Druckentlastungen sind in vielen Einzelaspekten sehr gut aufgestellt, das geht jedoch oft mit Einschränkungen in anderen Bereichen einher: Sicherheitsventile etwa sind bewährt und weit verbreitet; in zahlreichen maßgeblichen Eigenschaften wie Dichtigkeit, Durchflusscharakteristik oder Widerstandsfähigkeit gegen Vibrationen, reichen sie jedoch nicht an die Leistungsfähigkeit von Berstscheiben heran. Diese wiederum gewährleisten größtmöglichen Schutz vor Leckagen und sind äußerst wartungsarm, beim Ansprechen bersten sie allerdings an ihren Sollbruchstellen irreversibel.

Alternatives Prinzip der Druckentlastung

Im geöffneten Zustand erkennt man, wie die hohle Ausführung der Ventilscheibe den Durchflussquerschnitt vergrößert. Die Durchflussleistung liegt über jener herkömmlicher Druckentlastungen gleicher Nenngröße.

Die BPRV-Knickstab-Druckentlastungen von Bormann & Neupert by BS&B vereinen die hohe Genauigkeit der Berstscheiben mit einer einfachen und schnellen Rückstellbarkeit und sparen so Zeit und Folgekosten. Sie verfügen über eine frei rotierende Ventilscheibe, die im regulären Betrieb den Durchflussquerschnitt – bis zu 1.500 Millimeter – sicher abdichtet. Diese Ventilscheibe ist über einen Hebelmechanismus so mit dem Knickstab, der der Armatur seinen Namen gibt, verbunden, dass der Prozessdruck auf ihn einwirkt. Bis zum Erreichen des Ansprechdrucks hält dieser Knickstab die Ventilscheibe zuverlässig in ihrer geschlossenen Position. Die Gestaltung des Hebelmechanismus sowie die Länge, der Durchmesser und die Materialfestigkeit des Knickstabs legen den Ansprechdruck fest. Die Variabilität des Systems zeigt sich darin, dass auch Druckentlastungen für sehr niedrige Drücke unterhalb von 0,1 bar bei großen Nenndurchmessern problemlos realisierbar sind.

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Knickstabgesteuert und schnellwirkend

In allen Druckbereichen sorgen Teflondichtungen an der Ventilscheibe und ihren Aufnahmen für größtmögliche technische Dichtigkeit im geschlossenen Zustand; Teflon hält den meisten korrosiven Medien dauerhaft Stand. Bei besonders anspruchsvollen und aggressiven Prozessbedingungen kann für die Dichtung der Ventilscheibe auf alternative Materialien ausgewichen werden. Die Wellenanschlüsse der Scheibe – je nach Größe und Ansprechdruck als Buchse oder Lager ausgeführt – sind so gestaltet, dass ihre Dichtungen auf der Auslassseite liegen und darum keinen Kontakt zum Prozessmedium haben. Erst wenn der kritische Druck erreicht wird, gibt der Knickstab kontrolliert nach: Die Ventilscheibe rotiert um 90 Grad und gibt sofort den vollen Entlastungsquerschnitt frei.

Die Durchflussleistung erreicht unmittelbar ihr Maximum und liegt dabei über jener herkömmlicher Sicherheitsventile gleicher Nenngröße. Denn die Ventilscheibe ist hohl ausgeführt. Dank dieser Gestaltung wird der Bauraum, den die Scheibe im Querschnitt konstruktionsbedingt einnimmt, so weit wie möglich minimiert und der Volumenstrom möglichst wenig beeinflusst. Zugleich ist höchste Stabilität im geschlossenen Zustand gewährleistet.

Schnelles Rückstellen ohne Exposition

Nach dem Ansprechen offenbart sich dann der größte Unterschied der Knickstab-Druckentlastungen zu irreversiblen Armaturen: Die Rückstellung – also das Wiederverschließen – benötigt nur wenigen Minuten und erfolgt ausschließlich von außen. Ein Ausbau oder spezielle Werkzeuge sind dazu nicht notwendig. Der Bediener bewegt lediglich die Ventilscheibe über den Hebelmechanismus in die geschlossene Position zurück und setzt einen neuen Knickstab ein. Eine Exposition gegenüber gesundheitsgefährdenden Prozessmedien ist dabei vollkommen ausgeschlossen. So sind diesbezüglich keine Sicherheitsvorkehrungen für den Arbeitsschutz notwendig.

Die von außen zugängliche Konstruktion des im Regulärbetrieb vollständig gekapselten Entlastungsmechanismus vereinfacht auch die regelmäßige Wartung oder Überprüfung vor Ort ohne Demontage. Für ein noch schnelleres und unkomplizierteres Ersetzen des Knickstabs lassen sich auch Saf-T-Pin-Knickstabkartuschen – vormontierte und vorkalibrierte Einheiten zum Einschieben – verwenden.

Ein versehentliches Verstellen des Ansprechdrucks ist bei beiden Varianten prinzipiell ausgeschlossen. Der Hebelmechanismus, der den Prozessdruck auf die Ventilscheibe zum Knickstab überträgt, wird immer vorab auf den geforderten Ansprechdruck kalibriert und verplombt. Das gewährleistet die langfristig hohe Genauigkeit der Armatur. Sie durchläuft ohne Materialermüdung viele tausend Prozesszyklen bis zum maximalen Verhältnis von Betriebsdruck zu Berstdruck von bis zu 95 Prozent. So sind Knickstab-Druckentlastungen auch prädestiniert für stark schwankende Betriebsdrücke und schwer zugängliche Einbausituationen. Dipl.-Ing. Anja Fischbeck/kf

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