Doppelexzentrische Absperrklappe mit speziellem Design für hohe Durchflusswerte

Die Geschichte der doppelexzentrischen Absperrklappen bei ERHARD, seit über 60 Jahren einer der Marktführer für diese Armaturenbauart, begann seinerzeit mit der sogenannten O-Ringklappe, die sich über die Jahre durch eine Vielzahl von technischen Verbesserungen, wie zum Beispiel der ERHARD-Polygonverbindung oder dem ERHARD-Schubkurbelgetriebe, zur ERHARD ROCO Premium, weiterentwickelt hat. Mit der neuen ROCO wave beschreitet ERHARD die nächste Evolutionsstufe. Besonders auffällig ist dabei das wellenförmige Klappenscheibendesign, das der Armatur auch ihren Namen gibt. Weitere Verbesserungen betreffen die Energieeffizienz, Lebensdauer und Wartungsfreundlichkeit.

WAVE-PHÄNOMEN DES ABSCHLUSSKÖRPERS

Die Entstehung der doch sehr ungewöhnlichen Kontur der Klappenscheibe der ROCO wave (Bild 1) geht auf eine Topologieuntersuchung zur Steifigkeitsoptimierung zurück. Diese Optimierung bezieht die, bei doppelexzentrischen Klappenscheiben üblichen, Klappenaugen in die Steifigkeitsbetrachtung mit ein. Die Klappenaugen bilden bei dem wave-Design zusammen mit den dazwischen liegenden halbkreisförmigen Verdickungen eine Art Rahmen, der die Steifigkeit der Klappenscheibe erhöht. Durch diese Neuerung war es möglich das störende Material zwischen den Klappenaugen zu entfernen. Störend deshalb, weil in diesem Bereich, die Einschnürung des Armaturengehäuses zu einer Verengung des freien Strömungsquerschnittes führt und somit die Strömung beeinträchtigt.

Durch das Entfernen des Materials an der Klappenscheibe wird diese Reduzierung wieder egalisiert, wodurch eine nahezu konstante Querschnittsfläche im kompletten Bereich der Armatur verwirklicht werden konnte. Zusammen mit den großen Sitzdurchmessern, hat dies zur Folge, dass die Absperrklappe ROCO wave hervorragende Durchflusswerte aufweist und sehr niedrige Betriebskosten der Pumpen ermöglicht. In Zeiten von steigenden Energiekosten ist dies ein nicht zu unterschätzendes Qualitätsmerkmal dieser neuen Generation.

Dieses Phänomen konnte mittlerweile nicht nur mit Hilfe von theoretischen Strömungssimulationen, sondern auch im Versuchsfeld der Firma ERHARD in der Praxis nachgewiesen werden.

Um auch bei Druckstufen ab PN 25 die hohen Ansprüche des ROCO wave-Designs, hohe Steifigkeit und niedrige Druckverluste, verwirklichen zu können, ist ab Nennweiten größer DN 600 ein Designsprung notwendig. Aufgrund dessen wird bei diesen Druckstufen und Nennweiten das so genannte Skeleton Design eingesetzt (Bild 2 und Bild 3). Durch die ausgeklügelte Struktur wird bei einer sehr hohen Steifigkeit ein möglichst großer Strömungsquerschnitt erreicht, der auch bei hohen Drücken, bei denen die Klappenscheiben bisher sehr massiv ausgeführt werden musste, einen hervorragenden Zeta-Wert ermöglicht.

KORROSIONSSCHUTZ UND TRINKWASSERQUALITÄT

Die robusteste und energieeffizienteste Armatur ist unbrauchbar, wenn die eingesetzten Materialien nicht optimal auf das abzusperrende Medium abgestimmt sind. Speziell zur Sicherung der Trinkwasserqualität werden bei der ROCO wave nur Werkstoffe eingesetzt, die nach den neuesten DVGW-Richtlinien geprüft wurden.

Zur Erhöhung der Trinkwasserqualität gehört auch die Vermeidung von Korrosion. Der korrosionsgefährdete Werkstoff von Gehäuse und Klappenscheibe wird zu 100 % vor dem Medium geschützt, wodurch keine Korrosion entstehen kann. Als Standardschutz wird bei der ROCO wave die bewährte Epoxy-Kunststoff-Beschichtung, sowie für höhere Ansprüche, das speziell für Armaturen entwickelte ERHARD-ProEmail verwendet. Für abrasive Medien, Säuren oder Laugen, die höhere beziehungsweise andere Anforderungen an die Materialien stellen, werden für die ROCO wave weitere geeignete Wellenwerkstoffe und Beschichtungstypen, wie zum Beispiel die Vollgummierung, angeboten.
Der hochlegierte Sonderwerkstoff des Armaturensitzes bei nicht emaillierten Armaturen weist bereits in der Standardausführung eine sehr gute Beständigkeit gegen eine Vielzahl von aggressiven Medien auf. Daraus resultierend können die Kosten für spezielle Sonderanwendungen überschaubar gestaltet werden.
Kritische Bereiche, bei denen es auf höchste Genauigkeit ankommt und an denen daher eine Beschichtung störend wirken würde, werden mit ausgeklügelten Systemen, wie zum Beispiel der patentierten Lagerabdichtung, gegen Korrosion geschützt.
Ein weiterer Pluspunkt in Sachen Korrosion sind die vollständig gekapselten Klappenaugen, was durch den Einsatz der bewährten Polygontechnik möglich wird. Bei dieser Wellen-Naben-Verbindung sind keine zusätzlichen Sicherungselemente notwendig, die eine Kapselung auf Dauer nicht möglich machen würden. Auf-grund der hohen Druckbelastung bewegen sich die Sicherungselemente relativ zur Klappenscheibe, wodurch der Korrosionsschutz an den Schnittstellen zerstört wird. Eine langfristige korrosionsfreie Wellen-Naben-Verbindung kann somit nur ohne diese Schwachstellen realisiert werden.

DURCHGÄNGIGES DESIGN

Um zukünftige Aufträge einfacher bewältigen zu können und um Kunden die Armaturenauswahl zu erleichtern, wurde die komplette ROCO wave Produktreihe mit einem einheitlichem Konstruktionsprinzip verwirklicht. Die ROCO wave Absperrklappen sind von Nennweite DN 150 bis DN 1600 und von den Druckstufen PN 10 bis PN 40 identisch aufgebaut. Konstruktionssprünge werden nur eingesetzt, wenn dadurch eine weitere Optimierung erreicht wird. So zum Beispiel bei der Klappenscheibe, die bei den größeren Nennweiten und Druckstufen in der bereits erwähnten Skeleton-Bauweise hergestellt wird.
Das durchgängige Design wird auch beim Armaturenantrieb verwirklicht. Das von ERHARD bekannte Schub-kurbelgetriebe SKG wird zukünftig bis zu einem Nenndrehmoment von 250.000 Nm angeboten. Die hervorragenden Eigenschaften des SKGs finden sich zukünftig somit auch bei sehr großen Nennweiten und sehr hohen Druckstufen wieder.

Besonders hervorzuheben sind natürlich die kinematischen Eigenschaften des Schubkurbelgetriebes, da es durch sein bewährtes Knie-Hebel-System den Drehmomentbedarf der Armatur perfekt imitiert und somit genau dann ein hohes Drehmoment zur Verfügung stellt, wenn es benötigt wird und zwar am Ende des Schließ- beziehungsweise am Anfang des Öffnungsvorganges.
Mit der Drehmomenterhöhung geht eine langsamere Betätigungsgeschwindigkeit einher. Dadurch werden bei gleichbleibender Schließgeschwindigkeit im Vergleich zu einem gewöhnlichen Schneckenradgetriebe die Druckstöße deutlich verringert beziehungsweise kann bei gleichbleibendem Druckstoß die Schließgeschwindigkeit deutlich verringert werden. Wegen des durchgehend genormten Antriebsanschluss nach DIN EN ISO 5211 können für Armatureneinsätze, bei denen die speziellen Eigenschaften des Schubkurbelgetriebes nicht benötigt werden, auch andere Getriebe und Antriebe angebaut werden.

FAZIT

Die ROCO wave ist mit all ihren Neuerungen eine neue Generation von Absperrklappe, die aber auch durch den intelligenten Einsatz von Materialien und Fertigungsmöglichkeiten preislich in einem sehr interessanten Rahmen bleibt und durch ihre sehr guten Durchflusskennwerte ein sehr hohes Einsparpotential für den Anwender hat.
Die wichtigsten Eigenschaften im Überblick:
– Energiesparend durch optimierte Klappenscheibenkonstruktion
– Hoher Korrosionsstandard durch gekapselte Klappenaugen und abgedichtete Wellenlagerung
– Genormter Getriebeanschluss nach DIN EN ISO 5211
– durchgängiges Antriebssystem für optimale Betätigung ohne Druckstöße gegen Ausblasen abgesicherte Antriebswelle nach DIN EN 593
– Polygonverbindung zur sicheren Übertragung von Drehmomenten
– DVGW-Zulassung bis DN 1600

Autoren:

Dipl. -Wirtsch.-Ing. (FH) OLIVER APPEL Dipl.-Ing. (BA) ROBERT KAMPFL
ERHARD GmbH & Co. KG ERHARD GmbH & Co. KG
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