Die zentrale Komponente des Reglers ohne Hilfsenergie (ROH) ist ein Ventil, das den Strom eines flüssigen oder gasförmigen Mediums drosselt. Das Gerät reagiert auf eine Zustands­änderung und passt automatisch die Ventilstellung an. Es braucht dafür keine Energie von außen, denn die Stellkraft kommt direkt aus dem zu regelnden Medium.

Bei der Regelung von Druck, Differenzdruck und Volumenstrom nutzt der ROH die Änderung des Mediumdrucks. Der Druck wirkt auf die Membran des Antriebs; an der Sollwertfeder, die dagegenhält, wird der Sollwert eingestellt. Je nach Anwendung öffnet oder schließt das Ventil, wenn der Sollwert über- oder unterschritten wird.

Der Temperaturregler arbeiten nach dem Prinzip der Flüssigkeitsausdehnung, mit Hilfe von Aktivkohle nach dem Adsorptionsprinzip oder nach dem Dampfdruckprinzip. Die Temperatur des Mediums erzeugt im Temperaturfühler einen spezifischen Druck, der durch ein Verbindungsrohr auf den Antrieb übertragen wird. Mit der Temperatur ändert sich dieser Druck und versetzt so den Antrieb in Bewegung. Auch hier wird je nach Auswahl des Reglers das Ventil geöffnet oder geschlossen, wenn der eingestellte Sollwert über- oder unterschritten wird.
„Der Sollwert eines ROH wird während der Inbetriebnahme einfach mechanisch eingestellt. Danach kann man das Gerät über sehr lange Zeit sich selbst überlassen“, erklärt Wolfgang Hesse, Anwendungsexperte und ROH-Spezialist bei Samson. „Wir kennen Fälle aus der jüngsten Vergangenheit, wo anlässlich einer Generalüberholung über 50 Jahre alte funktionierende Samson-Regler entdeckt wurden. Sie hatten ihre Arbeit seit dem Einbau zuverlässig und ohne Wartung verrichtet.“

Für Notsysteme und Ex-Zonen geeignet

Langlebigkeit und Zuverlässigkeit des ROH beruhen auf mehreren bauartbedingten Stärken. Die erste ist die direkte Rückkopplung zwischen dem Zustand des zu regelnden Mediums und der Stellgröße – ein äußerst robustes Wirkprinzip. Das Medium übermittelt die für die Regelung benötigte Information an den Aktor rein physikalisch; es gibt keinen Zwischenträger und keine „Übersetzung“ in ein elektronisches oder pneumatisches Signal.

Das bedeutet natürlich auch, dass weder ein pneumatischer noch ein elektrischer Anschluss für solche Regler benötigt wird. Mit den ROH können redundante Regelungen aufgebaut werden. Die Geräte arbeiten auch bei Stromausfall ungestört weiter. Der Verzicht auf Leitungen und Kabel ermöglicht bei räumlich ausgedehnten Anlagen zudem beträchtliche Einsparungen. Nicht zuletzt ist bei ROH der Explosionsschutz gleichsam mit eingebaut. Ohne Elektrik und Elektronik gibt es keinen Zündenergie, die durch aufwendige Maßnahmen reduziert oder isoliert werden müsste. Die Armaturen können ohne Einschränkungen in allen Ex-Zonen eingesetzt werden. Als autonome Geräte bieten ROH auch einfache, kostengünstige und zuverlässige Lösungen für Notsysteme. Das heißt, auch Sicherheits­technik zur Überwachung von Temperatur und Druck ist im Programm.
Die ROH steigern die Anlagenverfügbarkeit und leisten zugleich auf mehreren Ebenen einen Beitrag zur Kostensenkung: bei Materialeinsatz, Installation, Wartung sowie Energieverbrauch – und damit auch zur Verkleinerung des CO2-Fußabdrucks. „Es ist jedoch entscheidend, dass die Geräte spezifisch für die jeweilige Anwendung ausgelegt sind“, betont Wolfgang Hesse. „Und natürlich muss die Qualität der verwendeten Komponenten stimmen.“

Kombination von Reglern

Eine ROH kann aus mehreren miteinander kombinierten Reglern bestehen. In diesen Fällen werden mehrere Ist-Werte erfasst und gleichzeitig als Regelgrößen aktiviert. Der hessische Hersteller bietet praktisch alle Kombinationsmöglichkeiten an, darunter die Verbindung von Differenzdruck- und Temperaturregler mit Volumenstrombegrenzung oder von Temperatur­regler, Sicherheitstemperaturbegrenzer und Druckbegrenzer. Bei diesen Geräten beeinflusst jeweils nur der Antrieb mit dem größten Signal die Ventilstellung. Das Zusammenführen mehrerer Regelaufgaben in einer Armatur spart Platz, Installationsaufwand und Betriebskosten.

Für einige Anwendungen kann es auch sinnvoll sein, den ROH mit einem oder mehreren Hilfssteuerventilen (Pilotventilen) zu kombinieren. Im Bypass zum Hauptventils installiert, bestimmt ein Pilotventil die Funktion des ROH und steigert die Regelgenauigkeit. Bei großen Nennweiten lässt sich damit die Dimension des Antriebs deutlich reduzieren. Wie bei den direkt gesteuerten ROH für mehrere Regelgrößen gibt es auch bei den hilfsgesteuerten ROH die Möglichkeit, mehrere Größen mit einer Armatur zu regeln. Dies wird durch den Einsatz mehrerer Pilotventile erreicht. Elektrische verstellbare Pilotventile erlauben die Netzanbindung des ROH, einschließlich der Verstellung des Sollwerts von der Leitwarte aus.
Heute verfügt Samson im weltweiten Vergleich über ein sehr umfassendes Portfolio solcher Armaturen für die Prozessindustrie, Fernwärme und Fernkälte. Es umfasst Druck-, Differenzdruck-, Volumenstrom- und Temperaturregler, sowie ROH zur Überwachung von Druck- und Temperatur, sowie kombinierte Geräte, die mehrere der genannten Funktionen vereinen.

Autor: Zsolt Pekker, freier Fachjournalist für Samson