Verfahrenstechnik 2/2025

KOMPONENTEN UND

KOMPONENTEN UND SYSTEMEEINE ÄRA ENDET, EINE NEUE BEGINNTDIE EVOLUTION DER SICHERHEITSVENTILEIm Oktober 2024 wurde das letzte Sicherheitsventil KSE 2.0 an die Kundender Richter Chemie-Technik ausgeliefert. Dieses bewährte Produkt wurdeanschließend durch das Ventil der dritten Generation, KSE 3.0, ersetzt. Indiesem Beitrag lassen wir die eindrucksvolle Entwicklungsgeschichte aus demForschungsgebiet der Werkstoffe und Strömungstechnik Revue passieren.Nach der Gründung der Richter Chemie-Technik im Jahr1957 durch Johannes Richter und der Verlagerung desUnternehmens von Düsseldorf nach Kempen am Niederrhein,waren 1964 Sicherheitsventile für korrosiveMedien eine der ersten Armaturenbaureihen, die vom Unternehmenentwickelt und produziert worden sind. Dabei arbeitetender Entwicklungsingenieur und der Montageleiter von Richtermit Professor Naumann vom Aerodynamischen Institut derRWTH Aachen zusammen, um das strömungstechnische Designdes Ventilgehäuses zu gestalten. Es entstand die bauchige Gehäuseform.VENTILKÖRPER AUS PORZELLAN –KORROSIONSBESTÄNDIG, ABER EMPFINDLICHDiese Sicherheitsventile der Baureihe PSE waren im mediumberührtenBereich mit korrosionsbeständigem Hartporzellanausgekleidet. PSE steht für Porzellan-ausgekleidetes Sicherheits-Eckventil. Ein Ventilkörper aus Hartporzellan war zwischen zweiverschraubten Gehäusehälften aus Gusseisen montiert, und derSpalt dazwischen wurde mit Zement gefüllt. Die Baureihe PSEwar in den Nennweiten 25, 32, 40, 50 und 65 erhältlich und vomTÜV für Dämpfe und Gase geprüft. Nachteile der Porzellanauskleidungwaren jedoch die hohe Riss- und Bruchempfindlichkeitbei Stoßbelastung, Sturz oder ungleichmäßigem Anziehen vonFlanschverschraubungen.Daher suchte Richter nach einer Alternative zum Porzellanund fand diese im Polytetrafluorethylen, kurz PTFE. Dieses entdeckteder US-amerikanische Chemiker Roy J. Plunkett und eswurde in Folge unter dem Handelsnamen Teflon der FirmaDupont weltweit bekannt. PTFE ist ein vollfluorierter Kunststoff.Seine Kohlenstoffkette ist vollständig durch Fluoratome abgeschirmt.Dadurch zeichnet er sich durch eine universelle chemischeund höchste thermische Beständigkeit im Vergleich zu anderenKunststoffen aus.ES FOLGTE PTFE, BEKANNT ALS TEFLONIN DER VENTILREIHE KSE 1.0 UND 2.0Mit dem Ersatz von Porzellan durch PTFE entwickelte Richter daserste kunststoffausgekleidete Sicherheits-Eckventil (KSE). PTFEist ein Press- und Sinterwerkstoff. Im Herstellungsprozess wirdein Gummisack in das Ventilgehäuse eingesetzt und der Spalt mitPTFE-Pulver gefüllt. Das Pulver wird unter hohem Druck von 200bis 300 bar gepresst.Dieses Verfahren wird als isostatisches Verpressen bezeichnet.Anschließend wird die PTFE-Auskleidung im Ofen gesintert. Diebauchige Gehäuseform wurde vom Vorgängermodell PSE übernommen.26 VERFAHRENSTECHNIK 2025/02 www.verfahrenstechnik.de

KOMPONENTEN UND SYSTEMEMit dem Ersatz vonPorzellan durch PTFEentwickelte Richter daserste kunststoffausgekleideteSicherheits-Eckventil(KSE); im Bild das ModellKSE 2.0 der zweitenGenerationDas KSE wurde 1979 vom TÜV geprüft und für korrosive Dämpfeund Gase zugelassen. Es erhielt das TÜV-Bauteilkennzeichen 625und wurde in den Nennweiten 25, 50 und 80 eingeführt. Zu Beginnder 90er-Jahre wurde die Sicherheitsventilbaureihe KSE weiterentwickelt,ergänzt um die Nennweite 100/150. Damit wurdedem Wunsch der Anwender entsprochen, auch größere Abblaseleistungenmit einem kunststoff-ausgekleideten Ventil zu realisieren,ohne zwei Ventile parallel schalten zu müssen. Die einzelnenNennweiten wurden sukzessive bis 1993 als KSE der zweitenGeneration, kurz KSE 2.0 mit TÜV – Bauteilkennzeichen 871 eingeführt.Dabei konnte der Einsatzbereich und die Abblaseleistungder Sicherheitsventile durch konsequente Weiterentwicklungvergrößert werden.BREITERES EINSATZSPEKTRUM VON GASENUND DÄMPFEN BIS HIN ZU FLÜSSIGKEITENDie Ventile der KSE-Generation 2.0 waren nicht nur zum Abblasenvon aggressiven Dämpfen und Gasen geeignet, sondernkonnten nun auch für Flüssigkeiten verwendet werden. Von Vorteilfür den Anwender ist die Einsatzmöglichkeit für alle genanntenMedienarten mit nur einer konstruktiven Ausführung: DieDIE ERFINDUNG DER TEFLON-FLUORPOLYMERE EROBERTEVIELE INDUSTRIELLE PRODUKTELagerhaltung wird auf ein Minimum an Ventilen beschränkt undes können auch Einsatzfälle beherrscht werden, bei denen dasMedium im Druckraum unterschiedliche Aggregatzustände annehmenkann.TECHNISCHE WEITERENTWICKLUNGENIN DER REIHE KSE 3.0Das KSE 2.0 wurde ab August 2024 durch das Ventil der drittenGeneration, KSE 3.0 abgelöst. Richtungsweisend für die Entwicklungszieledes neuen Sicherheitsventils war ein vorausgehenderVoice of Customer-Prozess. Ziel der Entwicklung war, erweitertenormative Anforderungen zu erfüllen, technische Verbesserungenzu implementieren, die Lagerhaltung zu optimieren und denMontage- und Wartungsaufwand zu verringern. Ein weiteres Zielwar die Änderung des Auskleidungswerkstoffes des Ventilgehäusesvon PTFE auf PFA. PFA (Perfluoralkoxy-Copolymer) ist thermoplastischverarbeitbar und transparent. Somit kann die PFA-Verarbeitung in der Auskleidungsabteilung von Richter durchge-führt werden, was die Lieferkette und Lieferzeit im Vergleich zurausgelagerten PTFE-Fertigung verkürzt. Die Transparenz erleichtertzudem die visuelle Qualitätsprüfung der Auskleidung.Für einen problemlosen Austausch sind die Schenkelmaße desneuen PFA-ausgekleideten Sicherheitsventils identisch zum Vorgängermodell.Die optimierte Strömungstechnik wurde durchCFD-Simulationen und Prüfstandsmessungen bestätigt. Das KSE3.0 ist unempfindlicher gegenüber Gegendruck und reduziert dieDruckbelastung des PTFE-Faltenbalgs. Dank FEM-Optimierungwird nur noch ein Faltenbalg mit halbrunden Falten pro Nennweitebenötigt, was die Lagerhaltung vereinfacht und mehr Flexibilitätim Einsatzbereich bietet.OPTIMIERTES DESIGN, WENIGER VARIANTENDie Reduzierung der Bauteilvarianten betrifft nicht nur denFaltenbalg, sondern zeichnet die komplette Designkonstruktionaus: Es werden nur noch zwei Anlüfthauben-Größen für diegesamte Baureihe benötigt und nur eine Spannschraube fürjeweils zwei Ventilnennweiten, die den ganzen Druckbereichabdecken. Die Lagerführung und der Sicherungsring im Federtellerentfallen, genauso wie die Spindelführung mit Verschraubungund Verstiftung.Bei der Abdichtung des Ventiloberteils setzt das Unternehmenauf das tausendfach in Kugelhähnen bewährte Modell der Labyrinthabdichtung,welche ohne Nachziehen auch bei Druck- undTemperaturzyklen dauerhaft dichtet und keinen zusätzlichenWartungsaufwand im Betrieb verursacht. Grundsätzlich ist dasChemie-Sicherheitsventil für Temperaturbereiche von -60 bis180 °C in Abhängigkeit vom Ansprechüberdruck geeignet. Neu ist,dass für Temperaturen unterhalb von -10 °C keine Spezialausführungenmehr erforderlich sind.Bilder: Richterwww.richter-ct.comUNTERNEHMENRichter Chemie-Technik GmbHA Unit of IDEX CorporationOtto-Schott-Str. 2, 47906 KempenTel. 02152 146-0E-Mail: richter-info@idexcorp.comwww.verfahrenstechnik.de VERFAHRENSTECHNIK 2025/02 27