KSB-Absperrklappe: Bewährter Einsatz seit 50 Jahren

Seit Langem bewährt: Absperrklappen von KSB sind seit mehr als 50 Jahren eine Erfolgsgeschichte. Sie sind weit verbreitet, denn der Einsatz von Absperrklappen bringt viele technische Vorteile.

Effizienter Betrieb dank KSB-Absperrklappe

Kurze Baulänge, geringes Gewicht und Beständigkeit gegenüber vielen Medien – eine weichdichtende Absperrklappe bietet viele Vorzüge. Darüber hinaus sorgen die strömungsgünstige Konstruktion und die einfache Automatisierbarkeit einer KSB-Absperrklappe für den effizienten Betrieb Ihrer Pumpen und Pumpensysteme. KSB-Absperrklappen sind äußerst vielseitig einsetzbare Industriearmaturen.

KSB-Absperrklappe: Original-Qualität von einem der führenden Hersteller

Wenngleich sich weichdichtende Klappen verschiedener Fabrikate ähneln, variiert ihre Ausstattung im Detail oft deutlich. Die Unterschiede von Absperrklappen zeigen sich vorwiegend in konstruktiven Details, wie der Formgebung des Ringbalges und der Scheibe sowie der Wellen-Scheiben-Verbindung. Lange Standzeiten und hohe Schaltspiele lassen sich nur mit qualitativ hochwertigen Konstruktionen, wie sie eine KSB-Absperrklappe bietet, erzielen.

Zentrisch gelagerte Absperrklappe

Grundsätzlich wird zwischen zentrisch und exzentrisch gelagerten Absperrklappen unterschieden. Von einer zentrisch gelagerten Absperrklappe spricht man, wenn sich bei einer weichdichtenden Absperrklappe die Klappenscheibe quer zur Strömungsrichtung des Mediums 90 Grad um die eigene Achse dreht.  Der Drehpunkt liegt in der Mitte des Sitzes und somit auch im Zentrum der Rohrleitung. In geschlossenem Zustand dichtet die Klappenscheibe gegen den sie umgebenden Ringbalg ab. Dieser ist aus Elastomer oder Plastomer gefertigt. In Offen-Stellung umströmt das Medium die Klappenscheibe von beiden Seiten. Der Vorteil einer zentrisch gelagerten Absperrklappe wie der Mammouth HG von KSB: ihre vielseitigen Einsatzmöglichkeiten, z.B. zum Einklemmen zwischen Flanschen, zum Abflanschen oder auch als „Endarmatur“. Zentrische Absperrklappe Mammouth HG Bewährte KSB-Qualität: Die zentrisch gelagerte Absperrklappe Mammouth HG lässt sich vielseitig einsetzen. © KSB Aktiengesellschaft

Die Anwendungsgebiete von zentrisch gelagerten Absperrklappen im Überblick:

Eine zentrisch gelagerte Absperrklappe ist robust und anpassungsfähig und lässt sich vorwiegend in folgenden Anwendungsgebieten einsetzen:

  • Wasserwirtschaft und Trinkwasserversorgung
  • Wasseraufbereitung
  • Meerwasser-Entsalzung
  • Kühlwassertransport
  • Heißwasserkreisläufe
  • Schiffbau
  • Kläranlagen ab der zweiten Reinigungsstufe
  • Chemie- und Verfahrenstechnik
  • Stahlindustrie
  • Biokraftstoffherstellung
  • Zuckerindustrie
  • Papier- und Zellstoff-Industrie
  • Oberflächentechnik
  • Nahrungs- und Genussmittelindustrie
  • Getränkeindustrie
  • Bergbau

Die weichdichtende zentrische Absperr- und Energiesparklappe BOAX-S/-SF verringert die Energiekosten in Heizungsanlagen und ist dabei besonders für den Einsatz in gewerblich genutzten Gebäuden geeignet. Absperrklappe BOAX-S/-SF Die Absperrklappe BOAX-S/-SF senkt die Energiekosten in Heizungsanlagen. © KSB Aktiengesellschaft

Die wartungsfreie zentrische Absperrklappe Isoria von KSB AMRI eignet sich als Absperr- und Regelarmatur in allen Industriebereichen, wie Energiewirtschaft, Wasserversorgung, Schiffsbau, Stahlindustrie, Chemische Industrie u.v.m. Absperrklappe Isoria von KSB AMRI Die Absperrklappe Isoria von KSB AMRI arbeitet zuverlässig, betriebssicher und überzeugt durch absolute Dichtheit. © KSB Aktiengesellschaft

KSB-Absperrklappe: passende Gehäuseformen für jeden Bedarf

Zentrisch gelagerte Absperrklappen sind in unterschiedlichen Varianten erhältlich. Es lassen sich zwei Hauptkonstruktionen unterscheiden:

Bei der ersten Ausführung bestehen Scheibe und Welle der Absperrklappe aus zwei Teilen. Das erlaubt die Verwendung eines einteiligen Gehäuses mit einem Elastomer-Ringbalg.

Die zweite Variante: Bei dieser Absperrklappe bilden Scheibe und Welle eine Einheit. Deshalb muss das Gehäuse zweiteilig sein. Der Ringbalg kann hier auch aus einem Plastomer bestehen, der mit einem Elastomer hinterlegt ist.

Die Bauweisen im Überblick:

  • Absperrklappe mit Ringgehäuse: Diese Bauform ist nur zum Einklemmen geeignet.
  • Absperrklappe mit  Gehäuse mit Zentrieraugen: Diese Bauweise erlaubt ein kurzzeitiges einseitiges Abflanschen der Armatur.
  • Absperrklappe mit U-förmigem Gehäuse: Die Durchgangslöcher und Gewinde ermöglichen eine einfaches Einklemmen oder Anflanschen der Armatur.
  • Absperrklappe mit Anflanschgehäuse: Die Gewinde ermöglichen ein einfaches An- und Abschrauben der Armatur an einen Flansch.

Bei einer Zwischenflanschklappe wird das Gehäuse nur auf Druck belastet, da der Kraftfluss von Flansch zu Flansch über die Verschraubung erfolgt. Die geflanschte Absperrklappe nimmt zusätzlich die Rohrleitungskräfte auf.

Bei allen Gehäuseformen der Absperrklappen sind Flanschanschlüsse nach verschiedenen Normen wie EN, ANSI, JIS möglich.

KSB stellt zentrisch gelagerte, weichdichtende Absperrklappen bis zu einer Nennweite von 4000 mm her. Die maximalen Druckstufen sind abhängig von der Nennweite und bis zu 25 bar ausgeführt. Je nach Ringbalgqualität, Medium und Druck ist diese Konstruktion für Temperaturen bis 200°C geeignet.

Geringer Druckverlust mit Absperrklappe

Die Druckverluste bei Absperrklappen sind wesentlich geringer als bei anderen Armaturenbauarten, bei denen der Volumenstrom zusätzlich noch umgelenkt wird. Zentrische Absperrklappen arbeiten daher energieeffizienter als Ventile. Der Grund dafür: ihre schlanke, strömungsgünstige Scheibenform.

Der größte Anteil an Absperrklappen in Anlagen arbeitet als “Auf-Zu“-Industriearmaturen. Absperrklappen lassen sich außerdem als Regel- oder Drosselorgan einsetzen, unter Berücksichtigung der Betriebsgrenzen und hydraulischen Daten. Bei der Scheiben-Wellen-Verbindung gibt es zwei unterschiedliche Prinzipien:

  • Absperrklappe mit mediumberührter Verbindung von Scheibe und Welle
    Bei diesem Prinzip sind Klappenscheibe und Welle verstiftet oder mit einer Schraube miteinander verbunden.
  • Absperrklappe mit formschlüssiger Verbindung von Scheibe und Welle
    Bei dieser höherwertigen Konstruktion kommt die Schnittstelle der Verbindung nicht mit dem Medium in Kontakt. Die  Verbindung erfolgt ausschließlich über einen Formschluss durch Zweiflach, Vierkant, oder über eine Passfeder- bzw. Keilwellenkonstruktion. So lässt sich Korrosion vermeiden. Im Vergleich zur Absperrklappe mit mediumberührter Verbindung von Scheibe und Welle ist die Bruchgefahr hier minimiert.

Bei einer Absperrklappe mit formschlüssiger Verbindung kommen nur die Klappenscheibe und der Ringbalg mit dem Medium in Kontakt. Dadurch lässt sich die Beständigkeit der Absperrklappen gegenüber einer Vielzahl von Medien einfach anpassen.

Ringbälge von Absperrklappen

Der Ringbalg ist die wichtigste Komponente einer Absperrklappe. Er sorgt für Dichtheit an den Rohrflanschen, im Durchgang und an der Welle. Ein Ringbalg kann lose in das Gehäuse eingelegt, direkt in das Gehäuse integriert oder auf einen zusätzlichen im Gehäuse befestigten Stützring aufvulkanisiert sein. Der lose eingelegte Ringbalg der Absperrklappe bietet dabei den Vorteil, dass er sich einfach austauschen lässt.

Um eine gleichmäßige Dichtheit am oberen und unteren Wellendurchgang über den gesamten 90-Grad-Stellweg zu erhalten, haben die Ringbälge an dieser Stelle eine sphärische Ausformung. Die Klappenscheibe ist kugelförmig bearbeitet und liegt somit passgenau an der Ausformung des Ringbalgs an. Das Ergebnis: zuverlässige Dichtheit nach außen.

Die Dichtheit im Durchgang beruht auf dem gleichen Prinzip der Rückstellkräfte: Die Eindringtiefe der Klappenscheibe in den Ringbalg variiert in Abhängigkeit vom Differenzdruck und den mechanischen Eigenschaften des Elastomer-Ringbalges. Dabei verhindert die Elastizität des Ringbalges, dass es beim Schließen der Klappenscheibe zu dessen Beschädigung kommt. Ein konischer Anstieg des Ringbalges bis hin zur Dichtungslinie verringert die anfallende Walk- und Verformungsarbeit. Die Folge: höhere Standzeiten und geringere Betätigungsmomente der Absperrklappen.

Durch das Zusammenpressen des Ringbalges zwischen dem Gehäuse und den Rohrleitungsflanschen lässt sich die Dichtheit gegenüber den Flanschen erreichen. Um eine optimale chemische Beständigkeit des Ringbalges gegenüber dem Fördergut sicherzustellen, hat KSB eine Palette von Elastomeren für Absperrklappen entwickelt.

  • EPDM: gute Beständigkeit gegen Wärme, Chemikalien, Heißwasser
  • NBR: gute Beständigkeit gegen Kraftstoffe, Mineralöle, Schmierfette, pflanzliche, tierische Fette, Öle, Wasser, Bohremulsionen
  • Viton®: gute Öl- und Chemikalienbeständigkeit, hohe Wärmebeständigkeit, hohe Ozon-, Alterungs- und Witterungsbeständigkeit, hohe Flammwidrigkeit, geringe Gasdurchlässigkeit
  • Hypalon®: gute Chemikalienbeständigkeit (besonders gegen oxidierend wirkende Medien) zum Beispiel Schwimmbadwasser
  • Silikon: wärme-, ozon-, alterungs- und chemikalienbeständig; nahezu unveränderte mechanische Eigenschaften über den ganzen Temperatureinsatzbereich
  • Epichlorhydrin: mineralöl-, witterungs- und ozonbeständig
  • HNBR: gute Öl- und Benzinbeständigkeit wie bei NBR, jedoch höhere Temperatur-, Alterungs- und Witterungsbeständigkeit; Ausgezeichnete physikalische Eigenschaften auch bei hohen Temperaturen
  • Nitril karbooxyliert: gute Abrasionbeständigkeit, pneumatische Förderung von Feststoffen, auch in der Lebensmittel-Industrie
  • PFA (Teflon®) Perfluoralkoxy-Copolymer: Eigenschaften ähnlich wie PTFE, jedoch dichteres Gefüge, beständig gegen nahezu alle organischen und anorganischen Chemikalien, für hochkorrosive Medien

Klappenscheiben einer Absperrklappe

Neben den Standard-Werkstoffen für Klappenscheiben wie Sphäroguss, Edelstahl, Alubronze sind für Absperrklappen auch Scheiben mit Hartgummibeschichtung im Einsatz, insbesondere in der Wasseraufbereitung. Diese haben die gleiche Beständigkeit wie Scheiben aus Aluminiumbronze oder Duplex-Stahl. Vor dem Hintergrund steigender Rohstoffpreise für Edel- und Buntmetalle gewinnt diese kostengünstigere Lösung immer mehr an Bedeutung. Die Hartgummibeschichtung wird durch Vulkanisierung in einem Autoklaven aufgebracht.

Bei Absperrklappen kommt auch der Werkstoff Halar® ECTFE immer öfter zur Anwendung. Bei diesem Werkstoff-Typ handelt es sich um ein Fluorpolymer, das auf die erhitzte Klappenscheibe aufgepudert wird und dann auf der Klappe aufschmilzt.

Jede einzelne Klappenscheibe durchläuft einen Hochspannungstest, um zwei Dinge sicherzustellen: Zum einen muss die Beschichtung eine Stärke zwischen 600 und 800 μmm haben, zum anderen muss sie fehlerlos sein. Da Halar® ECTFE hervorragend für leicht korrosive Medien geeignet ist, hat es sich bereits in der Verfahrenstechnik und in der Wasseraufbereitung bewährt.

Absperrklappen mit Plastomerauskleidung werden bei mittel- bis hochkorrosiven Medien eingesetzt. Bei diesen Absperrklappen ist sowohl die Klappenscheibe als auch der Ringbalg mit einer PFA-Ummantelung versehen.

Einfache Automatisierbarkeit einer Absperrklappe

Absperrklappen lassen sich manuell oder automatisiert betätigen. Dank ihrer  „90-Grad-Schwenk-Bewegung“ und ihrer nach EN ISO 5211 genormten Wellenenden und Antriebsflanschen ist es nicht aufwändig, Absperrklappen zu automatisieren. Zur korrekten Auslegung eines geeigneten Antriebes für Absperrklappen müssen folgende Parameter bekannt sein:

  • Drehmoment der Absperrklappe
  • Medium schmierend oder nicht schmierend
  • Gewünschte Betätigung: pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch
  • Funktionsweise:  „Auf-/ Zu-“, Steuer- oder Regelbetrieb

Das minimale Drehmoment für eine manuell betätigte Absperrklappe bestimmt die EN12570. Dabei ist die Größe des Betätigungselementes so zu wählen, dass die Armatur selbst bei maximalem Differenzdruck manuell geschlossen werden kann. Absperrklappen lassen sich manuell mit Handhebel oder Handrad betätigen. Bis Nennweite DN150 wird eine Absperrklappe meist mit Handhebel betätigt. Diese sind entweder stufenlos verstellbar oder mit Rasterscheibe ausgeführt und so montiert, dass sie die Stellung der Klappenscheibe anzeigen.

Um die Betätigungskräfte zu reduzieren, sind die Absperrklappen mit einer größeren Nennweite mit Getrieben ausgestattet. Die Getriebe sind mit Fett gefüllt und benötigen keine Wartung. Über eine Stellungsanzeige wird der Anwender über die Position der Klappenscheibe informiert.

Sollen Absperrklappen häufiger oder aus der Ferne betätigt werden, kommen pneumatische, hydraulische oder Elektroantriebe zum Einsatz. Alle Varianten lassen sich sowohl im „Auf-/Zu“-Betrieb als auch im Regelbetrieb einsetzen.

Pneumatikantriebe für Absperrklappen

Pneumatikantriebe werden sehr häufig eingesetzt, da sie in explosionsgefährdeten Bereichen (zum Beispiel in Anlagen, in denen Druckluft als Hilfsenergie zur Verfügung steht) gegenüber Elektroantrieben viel sicherer sind.  Man unterscheidet doppeltwirkende und einfachwirkende Antriebe:

  • Doppeltwirkende Antriebe:
    Die Armatur wird durch die Druckluft geöffnet und geschlossen.
  • Einfachwirkende Antriebe:
    Hier betätigt die Druckluft nur eine Richtung der Armatur und spannt dabei ein Federpaket vor. In der anderen Richtung arbeiten die Rückstellkräfte der Federn. Man unterscheidet federkraftschließende und federkraftöffnende einfachwirkende Antriebe. Federkraftschließende oder öffnende Antriebe bringen die Klappenscheibe bei Luftausfall in eine gewünschte Sicherheitsstellung.

Magnetventile, Stellungsregler und mechanische oder induktive Endschalter lassen sich extern an die Antriebe anbauen. Es gibt außerdem innovative Komplettlösungen, bei denen alle Komponenten in einer Box untergebracht sind. Diese Box ist direkt mit dem Antrieb der Absperrklappe verbunden. Somit entfällt das Verschlauchen und Verdrahten des Zubehörs mit dem Antrieb.

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