CITplus - Die störungsfreie Rückflußverhinderung stellt für Rückschlagventile in der chemischen Prozessindustrie eine große Herausforderung dar: Durch mechanische und chemische Beanspruchung der Ventilkomponenten unterliegen die Ventile einem erheblichen Verschleiß. Dass dieses Problem durch ein innovatives Ventilkonzept zu meistern ist, beweist die neue Generation Rückschlagventile von GF Piping Systems beim Einsatz im Aufbereitungsprozess in der chemischen Industrie.

Bei der Entwicklung der neuen Rückschlagventile standen zwei Problemstellungen im Vordergrund: Wie lässt sich eine bestens etab­lierte Produktgattung noch sicherer gestalten? Wie reduzieren wir den Verschleiß der bewegten Teile und minimieren den Wartungsaufwand? Die Lösung besteht aus einem völlig neu entwickelten Design für das Innenleben des Ventils.

Praxisnahe Feldtests während der Entwicklung
Jede Neuentwicklung muss in erster Linie die Anforderungen der Praxis erfüllen. Deshalb war die kontinuierliche Prüfung der Ventile unter möglichst praxisnahen Bedingungen einer der wichtigsten Meilensteine des Entwicklungsprojekts. Neben den Laborprüfungen setzte man die Ventile in Feldtests bei unterschiedlichen Kunden ein, um durch eine intensive Zusammenarbeit von Anwender und Hersteller noch während dem Entwicklungsprozess realitätsnahe Prüfungsergebnisse zu gewinnen.
GF Piping Systems stellte die neuen Rückschlagventile in verschiedenen Ausführungen bereits zwei Jahre vor der Serienreife einem Kunden aus der chemischen Prozessindustrie für Feldtests im Abwasserneutralisationsprozess zur Verfügung.

Schlüsselprozess ­Abwasseraufbereitung
Die Abwasseraufbereitung ist ein wichtiger Prozess zur Einhaltung der Wasserqualität. Damit das Abwasser in die Kanalisation eingeleitet werden kann, müssen strenge Vorschriften eingehalten werden. Die Gesetze verlangen in den heutigen Aufbereitungsanlagen modernste Technologien.
Abfall entsteht in jeder Industrie. Er wird entweder als Feststoff, als Metall, als Säure, Base, Lauge oder als organischer Stoff eingestuft. Im Fall von Abwasser basiert die Klassifizierung auf einem Aufbereitungsprozess, der mit Instrumenten überwacht werden sollte. Der Prozess beginnt, wenn das Wasser die Aufbereitungsanlage erreicht und endet, wenn es sauber aufbereitet die Anlage verlässt. Die Anlage neutralisiert chemisch belastete Abwässer mittels Säuren oder Laugen. Der gewünschte pH-Bereich lässt sich durch die Anlagesteuerung vorgeben und wird bei der Endkontrolle in der Kanalleitung überprüft und festgehalten.
Bei der Aufbereitung werden die Abwässer aus großen Tanks in die Anlage gepumpt. Für den Schutz der Pumpen sorgen Rückschlagventile. Hier glänzt die neue Generation Rückschlagventile durch ihre Materialvielfalt und der damit gewonnenen chemischen Beständigkeit: Die gusseisernen Rückschlagventile, die der Kunde bisher einsetzte, waren sehr starkem Verschleiß ausgesetzt. Die Ventile versagten regelmäßig im Abstand von einigen Monaten und der Prozess musste für die Wartungsarbeiten jeweils ausserplanmäßig unterbrochen werden.

Anwendererfahrungen fließen in ­Neuentwicklung ein
Der Anwender des Prozesses wünschte eine Lösung, um den Verschleiß der Rückschlagventile zu reduzieren. Dadurch sollte die Lebensdauer der Anlage erhöht und der Wartungsaufwand verringert werden. Dies war der perfekte Ansatzpunkt, die Erfahrungen des Anwenders in den Entwicklungsprozess einfließen zu lassen.
Rückschlagventile im speziellen unterliegen verschiedenen Verschleißfaktoren: mechanische Beanspruchung durch hohe Durchflussgeschwindigkeiten, Druckschläge in der Rohrleitung sowie chemischer Angriff auf die Ventilkomponenten wie beispielsweise Elastomerdichtungen. Die Auswirkungen sind verheerend für die Prozesssteuerung - angefangen von einer kleinen Leckage, verursacht durch ein Quellen der Elastomerdichtung, bis hin zum Verklemmen der Ventilkomponenten und dem daraus resultierenden Komplettausfall des Ventils.

Schließkörper mit neuem Design
Genau diese Erfahrungen sind in die Ventilentwicklung eingeflossen. Der Schließkörper wurde hydrodynamisch optimiert. Damit minimierten GFPS den Druckverlust und erhöhten den Durchfluss des Ventils im Vergleich zur bisherigen Generation um 25 %. Mehr noch: Ein Verklemmen des Schließkörpers ist praktisch ausgeschlossen, da der Kegel zweifach gelagert ist. Dadurch ist die Prozesssicherheit in der Aufbereitungsanlage sichergestellt.
Ein weiterer positiver Effekt der neuen Kontur des Kegels: Das Ventil lässt sich ab sofort optional mit einer Rückstellfeder ausrüste und kann so für völlig neuartige Anwendungen eingesetzt werden. Mit der Rückstellfeder bestückt, kann das Rückschlagventil praktisch in jeder Position lageunabhängig eingebaut werden. Um eine möglichst lange Lebensdauer der Ventile mit Feder zu gewährleisten, ist die Feder zudem in drei verschiedenen Werkstoffen erhältlich: Edelstahl (V2A), Nimonic 90 und mit Halar (ECTFE) ummantelter Edelstahl.
Ein zweiter wichtiger Faktor für die Ausfallsicherheit eines Rückschlagventils sind die Elastomerdichtungen. Hierbei setzt GF Piping Systems auf eine Weiterentwicklung der bewährten Profildichtung aus der Vorgängergeneration. Die erstklassige chemische Beständigkeit der Elastomere (EPDM und FPM) bewährt sich auch in den neuen Ventilen. Zusätzlich optimierten wir das Profil der Dichtung. Zusammen mit dem Kegeldesign ist eine 100 %ige Dichtheit gewährleistet: Das Profil der Fläche des Kegels, die auf den Dichtring trifft, ist kugelförmig. Dadurch ist bei leichter Auslenkung des Kegels sichergestellt, dass das Ventil keinerlei Leckage zulässt und somit die Pumpe vor dem Rücklauf des Prozessmediums schützt.

Neues Ventil bewährt sich im Feldtest
Insgesamt wurde das Ventil in dieser Anwendung über 25.000 Stunden getestet. Mehr als 11.000 erfolgreich absolvierte Teststunden nach der letzten Konstruktionsanpassung bestätigen die Sicherheit, Effizienz und Wirtschaftlichkeit des neuen Ventils.