Armaturen Training Level 2

Armaturen Training Level 2

In diesem Lern-Modul werden die 6 Hauptkomponenten einer Gar-Seal Armatur, die verfügbaren Scheiben- und Auskleidungsmaterialien, die 4 angebotenen Typen, die Materialprüfung und das Zubehör beschrieben. Anschließend werden die Vorteile unserer Armatur und des pneumatischen Antriebs erläutert. Während der separaten, praktischen Schulung vor Ort werden wir die Armaturen auseinandernehmen und das Reparaturset installieren, häufige Anwendungen, bei denen diese Armaturen eingesetzt werden, betrachten, Armaturen von Mitbewerbern prüfen und eine Fehleranalyse durchführen.

Hauptkomponenten einer kunststoffausgekleideten Absperrklappe von Garlock

Eine kunststoffausgekleidete Absperrklappe von Garlock besteht aus 6 Hauptkomponenten: dem Gehäuse, der Spindel, der Spindeldichtung, den Stützelastomeren, der Scheibe und der Auskleidung.

Die Spindel

  • Rostfreier Stahl
    • Größen 2-12" = CA6NM (1.4313)
    • Größen 14-24" = 420SS (1.4021)
  • Andere Werkstoffe auf Anfrage erhältlich

Die Spindeldichtung

  • PTFE-Träger mit Viton-O-Ringen
  • Andere Gummi-O-Ringe auf Anfrage erhältlich

Die Klappenscheibe

  • Gekapselte Metallkern-Scheiben
    • Metallkern:
      • Größen 2-2,5" aus CF8M (1.4408) Edelstahl
      • Größen 3-24" aus A526 (0.7040) Sphäroguss
    • Verfügbare Kapselungen:
      • PTFE
      • UMPE
      • Abrasionsbeständiges PTFE
      • Antistatisches PTFE
  • 100% Metall-Scheiben
    • Rostfreier Stahl 316L (1.4581)
    • Hastelloy C22 (2.4602)
    • Titan Gr. 2 (3.7035)
    • Andere Materialien auf Anfrage erhältlich

Das Gehäuse

  • Konstruktion
    • Erhältlich in den Größen 150# 2-24" (PN 10/16 DN 50-600)
    • Erhältlich in 2 Optionen: Lug oder Wafer
  • Materialien
    • Sphäroguss A395 (0.7043) (Standard)
    • Stahlguss A216 WCB (1.0619)
    • Edelstahl 316 (1.4581)
    • Andere Materialien sind auf Anfrage erhältlich

Die Auskleidung

  • PTFE (Standard)
  • UMPE (ultrahochmolekulares Polyethylen)
  • Abriebfestes PTFE (kohlenstoffverstärktes PTFE)
  • Antistatisches PTFE (graphitverstärktes PTFE)

Die Spindeldichtung

  • PTFE-Träger mit Viton-O-Ringen
  • Andere Gummi-O-Ring-Materialien auf Anfrage erhältlich

Die Stützelastomere

  • Silikon (Standard)
  • Viton, EPDM, Neopren und Kalraz auf Anfrage erhältlich

Scheiben und Liner Materialien

PTFE 

  • Das Standardmaterial, wenn keine anderen Eigenschaften erforderlich sind
  • Porenfreies Material, isostatisch aus neuem PTFE geformt
  • PTFE mit hoher Dichte >2,16g/cm3
  • Garantierte Auskleidungsdicke von mindestens 3 mm (0,125"), plus hohe Kristallinität
  • FDA-konform
  • Betriebstemperatur: -40⁰C bis 200⁰C (-40⁰F bis 400⁰F)

Materialeigenschaften

UMPE

  • Beste Option für Abriebfestigkeit
  • Geringere Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit im Vergleich zu PTFE
  • Optionale FDA-Konformität
  • Betriebstemperatur: -40⁰C bis 85⁰C (-40⁰F bis 185⁰F)

Materialeigenschaften

Abrasionsbeständiges PTFE

  • Kohlenstoff-verstärktes PTFE
  • Wird verwendet, wenn Temperatur- oder Chemikalienbeständigkeit mit Schleifmitteln erforderlich ist
  • Nicht FDA-konform
  • Betriebstemperatur: -40⁰C bis 200⁰C (-40⁰F bis 400⁰F)

Materialeigenschaften

Antistatisches PTFE

  • Graphit-verstärktes PTFE
  • Für explosive Medien, Auskleidung ist leitfähig
  • ATEX-konform
  • Oberflächenwiderstand < 106Ω
  • Durchgangswiderstand < 106Ω cm
  • FDA-konform
  • Betriebstemperatur: -40⁰C bis 200⁰C (-40⁰F bis 400⁰F)

Materialeigenschaften

Garlock Modelle kunststoffausgekleideter Armaturen

Die kunststoffausgekleideten Armaturen von Garlock gibt es in 4 Ausführungen: GAR-SEAL®, SAFETY-SEAL®, STERILE-SEAL® und MOBILE-SEAL®. Alle Armaturen werden mit Nasen- oder Zwischenflanschgehäuse und in verschiedenen Materialoptionen angeboten.

Die GAR-SEAL® Armatur

  • Die Standardarmatur für allgemeine Anwendungen
  • Wird dort eingesetzt, wo korrosive, abrasive und toxische Medien zuverlässig kontrolliert werden müssen
  • Einsatz in der chemischen, petrochemischen, Chlor-, Papier- und Galvanikindustrie
  • Erhältlich mit allen Materialoptionen außer antistatischem PTFE, das nur in der SAFETY-SEAL®-Armatur erhältlich ist

Die SAFETY-SEAL® Armatur

  • Für Anwendungen, bei denen statische Aufladung abgeleitet werden muss
  • Wird dort eingesetzt, wo korrosive, abrasive und toxische Medien zuverlässig kontrolliert und elektrostatische Aufladungen vermieden werden müssen
  • Einsatz in der Chemie- und Lebensmittelindustrie
  • Armatur ist ATEX- und FDA-konform
  • Wird mit einem Erdungsband geliefert, das alle Teile des Ventils miteinander verbindet
  • Erhältlich mit allen Materialoptionen; die Auskleidung muss jedoch aus antistatischem PTFE bestehen, und der Teller kann aus antistatischem PTFE oder Metall sein

Die STERILE-SEAL® Armatur

  • Einzigartiges Ventil für Anwendungen, die eine beheizte Teller- und Spindeldichtung erfordern
  • Wird dort eingesetzt, wo sterile Prozesse in der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie aufrechterhalten werden müssen, oder bei Anwendungen, bei denen die Dichtungen von Teller und Spindel heiß bleiben müssen
  • Dieses völlig einzigartige Ventil hat einen Dampfeinlass im Hals, einen Auslass am Boden und einen speziell angefertigten Schaft, der es dem Dampf ermöglicht, die gesamte Länge des Ventils zu durchlaufen, ohne in den Prozess einzudringen
  • Der Dampf erwärmt die umliegenden Bereiche und sterilisiert das Ventil von innen heraus
  • Erhältlich mit allen Materialoptionen außer dem antistatischen PTFE, das nur in der SAFETY-SEAL® erhältlich ist

Die MOBILE-SEAL® Armatur

  • Einsatz in europäischen Straßentankwagen, Eisenbahnwaggons, Silos und anderen Transport- und Lagerbehältern, bei denen hohe chemische Beständigkeit, Zuverlässigkeit und Sicherheit erforderlich sind
  • Die Armatur ist nach EN 14432 zugelassen
  • Wird mit einem Erdungsband geliefert, das alle Teile des Ventils miteinander verbindet
  • Erhältlich in den Größen DN 50-100 (2-4")
  • Erhältlich mit allen Materialoptionen
  • Vacuum Testing Valves for Strength
  • Valves are tested for body strength, body tightness, and seat tightness (bubble tight) according to EN 12266-1 or API 598
  • SAFETY-SEAL valves are tested for conductivity
  • PTFE and UMPE disc and liners are spark tested at 35,000 volts for density

Materialprüfung

  • Alle Armaturen sind nach der europäischen Druckgeräterichtlinie (PED 97/23/EC Modul H1) gekennzeichnet
  • Für alle Armaturen liegen Materialprüfberichte vor, Prüfung nach EN 10204
  • Alle Scheiben und Auskleidungen werden auf ihre Dicke geprüft
  • Alle Absperrklappen für den Vakuumservice werden auf ihre Festigkeit geprüft
  • Alle Armaturen werden auf Gehäusefestigkeit, Gehäusedichtheit und Sitzdichtheit (blasendicht) gemäß EN 12266-1 oder API 598 geprüft
  • Alle SAFETY-SEAL-Armaturen werden auf ihre Leitfähigkeit geprüft
  • Alle PTFE- und UMPE-Scheiben und -Auskleidungen werden bei 35.000 Volt auf ihre Dichte geprüft

Armaturen-Zubehör

Vakuum-Anwendungen

  • Wir bieten dickere Auskleidungen an, um die Widerstandsfähigkeit gegenüber Vakuum zu erhöhen oder für Vollvakuumanwendungen.
  • Die Dicke der Auskleidung variiert je nach Ventilgröße von 3 mm bis 10 mm (3 mm ist der Standard).
  • Um die benötigte Dicke der Auskleidung zu berechnen, müssen wir die Absperrklappengröße 2-24" (DN 50-600), die Temperatur und die Höhe des Vakuums kennen.

Reparatursätze für Scheibeneinlagen*

  • Wir bieten kostengünstige Reparatursätze* als Alternative zum Austausch der gesamten Armatur an.
  • Die Kits* enthalten alle Verschleißteile: Scheibe, Laufbuchse, Ersatzelastomere, Spindeldichtungen, Dichtungen und Unterlegscheiben.
  • * Reparatursätze sind nur auf dem amerikanischen Kontinent erhältlich. In Europa und Asien können einzelne Teile nach Bedarf bestellt werden.

Griffe und Schalthebel

Zahnrad Bedienung

Das Standardprodukt verfügt über keine Verriegelungsfunktion. Diese ist jedoch erhältlich. Zahnräder werden für alle Größen angeboten.

Handgriff

Erhältlich für die Größen 2-8" (DN50-20). Mit abschließbarem Loch.

Blanke Spindel

Die Armaturen können ohne Zubehör verkauft werden.

Druckluftbetätiger und Zubehör

  • Wir bieten Scotch Yoke pneumatische Stellantriebe und elektrische Stellantriebe für alle Größen
  • Wir bieten sowohl doppelt- als auch einfachwirkende Antriebe an
  • Eine Montageplatte und eine Kupplung werden verwendet, um den Antrieb an der Armatur zu befestigen
  • Um einen Stellantrieb empfehlen zu können, benötigen wir folgende Informationen:
  • Die Größe der Armatur und das Material der Auskleidung
    • Typ des Stellantriebs: Pneumatisch oder elektrisch
    • Funktion des Stellantriebs: Doppeltwirkend, einfach federschließend oder einfach federöffnend
    • Wenn pneumatisch: Luftdruck für den Antrieb verfügbar
    • Wenn elektrisch: Spannung und Frequenz
    • Falls Zubehör benötigt wird: Endschalter, Stellungsregler, Magnetventil, etc.

Pneumatischer Aktuator Leistung

Garlocks primäres Angebot an Aktuatoren ist der pneumatische Scotch Yoke Aktuator; wir können jedoch auf Anfrage auch elektrische Aktuatoren anbieten. Dieser Abschnitt konzentriert sich auf die Vorteile von Scotch Yoke gegenüber Zahnstangenantrieb.

Zahnstangenantrieb

Beim Zahnstangenantrieb werden zum Öffnen und Schließen der Spindel eine Zahnstange und ein Ritzel verwendet. Dadurch wird ein gleichmäßiges, lineares Drehmoment zum Öffnen und Schließen der Armatur erzeugt. Dieser Stellantrieb kann sowohl zum Auf/Zu als auch zum Drosseln verwendet werden.

Scotch Yoke

Scotch Yoke arbeitet nach dem Nockenprinzip, bei dem das Drehmoment zum Öffnen und Schließen der Armatur variiert wird. Dieser Antrieb ist nicht in der Lage, eine Mittelstellung zu halten und kann daher nicht für Regelzwecke (z. B. Drosselung) verwendet werden.

Zahnstangenantrieb vs. Scotch Yoke Aktuatoren

Absperrklappen benötigen unterschiedliche Drehmomente, je nachdem, wo sich die Scheibe im Öffnungs-/Schließzyklus befindet. Wenn die Klappenscheibe sich gerade zu öffnen beginnt (0-10⁰) oder fast geschlossen ist (10-0⁰), ist das höchste Drehmoment erforderlich. Während der restlichen Bewegung der Scheibe ist ein wesentlich geringeres Drehmoment erforderlich.

Wenn die Seiten der Scheibe gegen die Laufbuchse drücken, ist mehr Kraft für die Bewegung erforderlich.

Scotch Yoke Stellantriebe sind genau auf den Drehmomentbedarf einer Absperrklappe abgestimmt; von 0-20⁰ und 20⁰-0 wird 50 % mehr Drehmoment aufgebracht als während des restlichen Zyklus. Dies sorgt für ein sanftes Öffnen und Schließen und verlängert die Lebensdauer des Stellantriebs und der Armaturenauskleidung.

Stellantriebe mit Zahnstange und Ritzel sind besser auf den Drehmomentbedarf von Kugelhähnen abgestimmt. Beim Einsatz an einer Absperrklappe können Sie einen Stellantrieb wählen, der das maximale oder das durchschnittliche Drehmoment der Armatur abdeckt. Wird das maximale Drehmoment gewählt, ist der Stellantrieb während 95 % des Betätigungszyklus überlastet. Wird das durchschnittliche Drehmoment gewählt, arbeitet der Stellantrieb bei geschlossener Klappe zu wenig, was zu einem beschleunigten Verschleiß des Stellantriebs führen kann.

Vorteile unseres Garlock-Antriebs

  • 60% effizienter (Energieeinsparung)
  • 30% leichter
  • Garantierte 2.000.000 Zyklen über die gesamte Lebensdauer

Zubehör für Aktuatoren

Leistung der Absperrklappen

Hauptbereiche für Klappenleckagen

“Bubble Tight”

  • Dies ist der Fall, wenn die Scheibe und der Liner keine dichte Abdichtung bilden.
  • Dies kann durch eine mangelhafte Herstellungsqualität verursacht werden - weitere Einzelheiten finden Sie im nächsten Abschnitt.
  • Es gibt zwei Haupttests für die Dichtheit von Scheibe und Liner:
    • Bubble Tight ist ein Test nach API 598 oder EN 12266-1, bei dem die Armatur geschlossen und auf einer Seite an einem Flansch befestigt ist. Auf die offene Seite des Ventils wird Wasser gegossen, und von der anderen Seite wird Luftdruck angelegt. Wenn Luftblasen durch das Wasser dringen, gilt das Ventil nicht als "blasendicht".
    • Der Spark Test zeigt die Dichte des Liners. Eine bestimmte Spannung wird an den Liner angelegt, und wenn sie durch den Liner hindurchgeht, ist die Dichte des Liners nicht gut, und Medien können ihn durchdringen. Je höher die getestete Spannung ist, desto besser ist die Qualität des Liners.
      • Garlock Spark testet jede einzelne Scheibe und jeden Liner mit 35.000 Volt.
  • Aus Ventilen, die nicht blasendicht sind, können Prozessmedien austreten, wenn das Ventil eigentlich geschlossen sein sollte.

Leckage an der Spindel

  • Dies ist der Fall, wenn das Medium innerhalb der Absperrklappe austritt und aus der Spindel kommt.
  • Dies kann durch eine schlechte Qualität der Auskleidung oder der Spindeldichtungen verursacht werden (mehr dazu im nächsten Abschnitt).
  • Es gibt zwei Hauptprüfungen für Spindelleckagen und eine Prüfung, die die Gesamtqualität einer Absperrklappe zeigt:
    • ISO 15848-1: Ein globaler Test für Spindelleckagen (flüchtige Emissionen) über 4.000 Betätigungszyklen.  Es gibt 3 Stufen der Leckage: A (beste), B und C (schlechteste).
    • Die GAR-SEAL® erfüllt die Leckagerate A.
    • TA-Luft: Ein deutscher Pass/Fail-Test für Spindeldichtigkeit. Um zu bestehen, müssen sie x10-4 Leckagen erreichen.
      • Die GAR-SEAL® erfüllt die Leckagerate 5x10-8-10.000 mal besser als die Anforderung!
    • EN 51508: Ein europäischer Test für die Gesamtsicherheit der Absperrklappe. Es ist ein sehr umfassender und zeitaufwändiger Test, der letztendlich zeigt, wie wahrscheinlich es ist, dass die Absperrklappe versagt. Es gibt 4 Sicherheitsstufen: SIL 1 bis SIL 4, wobei SIL 4 die beste Stufe ist.
      • Die GAR-SEAL® erfüllt SIL 3 (mittlere Ausfallwahrscheinlichkeit ≥10-4 bis <10-3).
  • Spindeldichtungen sind wichtig, weil sie verhindern, dass das Medium nach oben und aus der Spindel entweicht. Wenn das Medium aus der Spindel entweicht, kann dies ein Sicherheitsproblem darstellen; es kann zu flüchtigen Emissionen beitragen und Stellantriebe oder die Ausrüstung, die die Absperrklappe betreibt, beschädigen.

Herstellung von Absperrklappen

Es gibt drei Hauptformverfahren zur Herstellung von nichtmetallischen Scheiben und Auskleidungen: Formpressen, isostatisches Formpressen und Spritzgießen.

Formpressen

Dabei handelt es sich um ein weniger kostspieliges Verfahren, bei dem das PTFE von oben und unten gepresst wird. Dies kann zu unregelmäßigen mechanischen Eigenschaften und ungleichmäßiger Dichte führen, die sich auf die Dichtheit, Zuverlässigkeit und Permeationsbeständigkeit auswirken.

IsoStatische Formgebung

Bei diesem Verfahren ist die Form von Wasser umgeben, und das Wasser wird unter Druck gesetzt, so dass in alle Richtungen der gleiche Druck entsteht. Das Ergebnis ist eine homogene Struktur mit geringerer Porosität. Das Produkt hat eine gleichmäßige Dichte mit verbesserter Durchlässigkeit, was zu einem besser abdichtenden, länger haltbaren Ventil führt. Die folgenden Bilder zeigen die verschiedenen Verfahren und mikroskopische Aufnahmen des PTFE nach dem Gießen.

Alle Garlock PTFE-Absperrklappen sind isostatisch geformt.

Spritzgießen

Dieses Verfahren wird für PFA-Scheiben und -Auskleidungen verwendet. PFA ist schwieriger zu formen, was zu dünneren Materialien oder ungleichmäßigen Dichten führen kann.

Die Temperaturbeständigkeit von PFA ist etwas geringer als die von PTFE (320⁰F vs. 400⁰F (160⁰C vs. 200⁰C)), und die chemische Beständigkeit ist nicht ganz so gut. Die Permeationsbeständigkeit liegt sehr nahe beieinander - sie hängt von der Qualität des Formprozesses ab.

Die Qualität der Scheibe und der Auskleidung wirkt sich darauf aus, wie gut die Scheibe gegen die Auskleidung abdichtet (blasendicht) und wie gut die Auskleidung durchlässig ist, was zu einer Leckage am Schaft führt.

  • Stem Seal Weak Spots
  • Stem Seal Weak Spots

Spindeldichtung

Die schwächste Stelle einer Absperrklappe ist die Stelle, an der die Spindel durch die Auskleidung und den Teller geht.

Die meisten Absperrklappen haben mehrere Möglichkeiten, diesen Bereich abzudichten:

Alternative Spindeldichtung: O-Ringe

O-Ringe oder gekapselte O-Ringe. O-Ringe können mit der Zeit verschleißen oder abgeschliffen werden, wenn abrasive Medien an der Primärdichtung vorbeikommen.

Alternative Spindeldichtung: Federgelagerte Dichtungen

Federbelastet (ähnlich wie Belleville-Scheiben). Die Federn drücken die Elastomerdichtung entweder gegen die Auskleidung oder gegen den Schaft. Das Ergebnis ist ein dickerer Hals und Boden des Ventils.

Bei dieser Spindeldichtung kann die Reparatur von Ventiltellern und Auskleidungen auch schwieriger und teurer sein. Wenn die Feder beschädigt ist, kann die gesamte Belastung der Spindeldichtung verloren gehen; außerdem ist der Boden des Ventils nicht fest, so dass bei einer Spindelleckage die Flüssigkeit unten aus dem Ventil entweichen kann.

Alternative Spindeldichtung: Dynamische Dichtungen

Dynamisch selbstbelastende dreiteilige Spindeldichtung, die Kompressions-, Labyrinth- und Rotationsdichtungskonzepte in einem einzigartigen System kombiniert. Diese patentierte Spindeldichtung verwendet einen PTFE-Trägerring, der durch zwei Viton-O-Ringe vorgespannt wird.

Garlock-Absperrklappen verwenden die primäre Spindeldichtung (Scheibe gegen Laufbuchse) sowie die patentierte dynamisch selbstbelastende Spindeldichtung.

Zusätzliche Dichtungen

Einige Absperrklappen verfügen über zusätzliche Spindeldichtungen im Ventilhals für zusätzlichen Schutz. Zusätzliche Spindeldichtungen sind wichtig, da sie einen zusätzlichen Schutz bieten, falls das Medium die primären und sekundären Spindeldichtungen überwindet. Außerdem verhindern sie, dass externe Verunreinigungen in das Innere der Absperrklappe gelangen.

Einzelne O-Ring-Dichtung

Ein O-Ring drückt gegen die Spindel und das Gehäuse.

Mehrere O-Ringe

O-Ringe in verschiedenen Positionen, um gegen mehrere Dichtflächen zu drücken.

Garlock Armaturen verwenden mehrere O-Ringe in verschiedenen Positionen, um sowohl gegen den Schaft als auch gegen das Gehäuse abzudichten.

Garlock Dichtungslösungen für Rohre, Armaturen und Pumpen
Schulung: Absperrklappen, Level 2 Kurs. Sie können nun mit dem Prüfungsteil fortfahren.

Garlock PVP Training - Armaturen, Level 2 Test