Durch einen gitterartigen Einsatz unterdrückt die Argus GmbH die Lärmentwicklung in Regelhähnen ohne den Durchsatz zu schmälern. Der Einbau wirkt genau an den Stellen der Strömung, wo die störenden Geräusche entstehen.
Bernd Fechner ist Sales Director Business Development bei der Argus GmbH in Ettlingen, Ellen-Christine Reiff ist Fachjournalistin bei RBS in Stutensee
Bei Medien mit höheren Viskositäten oder Feststoffanteilen sind Kugelhähne oft die besseren Stellglieder: Im geöffneten Zustand ist ihr Strömungswiderstand nicht größer als der eines Rohrleitungsstücks. Beim Öffnen und Schließen, also dem Regelbereich, entstehen allerdings hohe Strömungsgeschwindigkeiten, weil der Volumenstrom einen engen Spalt passieren muss. Um den dadurch verursachten Verschleiß an den Kugelkanten zu minimieren, sind metallische Dichtsysteme entwickelt worden, die wirksame Abhilfe liefern. Auch ausgangsseitige Drosselblenden haben sich als Gegenmaßnahmen bewährt. Somit ist den Regelhähnen bisher nur ein Problem geblieben: Die Geräuschentwicklung in der Armatur. Die Argus GmbH in Ettlingen hat dafür jetzt einen Antilärmeinsatz entwickelt, der den Durchsatz kaum verringert.
Messungen haben gezeigt, dass der Lärm bei 30%iger bis 60%iger Öffnung des Regelhahns am größten ist. Dies leuchtet ein, denn schon bei relativ kleinem Öffnungswinkel sind Massedurchsatz und Druckabfall relativ hoch. Beide Parameter gehen wesentlich in theoretische Lärmvorausberechnungen ein. Steigt der Stellwinkel weiter an, nimmt zwar der Massedurchsatz noch mehr zu, der Druckverlust sinkt jedoch auf ein Minimum. In Nähe der Vollöffnung ist damit die Lärmerzeugung wieder deutlich reduziert.
Als optimales Mittel gegen den Lärm im Regelbereich haben sich gitterartige Einbauten erwiesen, die genau an den Stellen der Regelarmatur platziert sind, in denen die geräuscherzeugenden Entspannungsvorgänge der Strömung vorherrschen. Ist der Hahn mehr als 60 % geöffnet, wird die Durchsatzmenge nur unwesentlich verringert, weil die Gitterstrukturen die Strömung dann nur noch wenig beeinflussen. Einbauten an allen anderen Stellen würden lediglich die maximale Durchsatzmenge, nicht aber die Schallemission senken. Im Ergebnis reduzieren die Gittereinbauten die Geräuschentwicklung effektiv um 8 bis 15 dB(A), je nach Betriebszustand. Hohe Durchsätze und großer Regelbereich bleiben erhalten.
Die Schalldruckabsenkungen für die geräuschoptimierten Regelhähne stehen mit theoretischen Vorausberechnungen in Einklang, was durch exakte Laboruntersuchungen bestätigt wurde. Bemerkenswert ist außerdem, dass sich die Hähne abgesehen vom „Antilärm-Einbau“ praktisch nicht vom Standardprogramm unterscheiden.
Arbeitsbereich des Regelhahns geht über 70%-Öffnung hinaus
Aus den Untersuchungen ergibt sich noch eine weitere Erkenntnis: Während bei herkömmlichen Stellgliedern für die maximale Durchsatzmenge eine höchstens 70%ige Öffnung zugrundegelegt wird, lässt sich ein Regelkugelhahn deutlich weiter öffnen. Bei konventioneller Auslegung ergibt sich dann eine große Reserve für die maximal mögliche Durchsatzmenge.
Die Regelhähne werden komplett mit Regelgliedern und Stellantrieben angeboten. Je nach Anwendung stehen pneumatische, hydraulische oder elektrische Antriebe in unterschiedlichen Ausführungen zur Wahl. Maßgeschneiderte, applikationsspezifische Problemlösungen sind dadurch einfach zu realisieren.
Die Geräuschoptimierung könnte den Einsatzbereich des Regelhahns weiter vergrößérn. Obwohl Kugelhähne vor allem bei der Regelung großer Gas-, Dampf- oder Flüssigkeitsmengen international Bedeutung erlangt haben, werden sie in der Prozesstechnik noch viel zu wenig als Regelarmaturen wahrgenommen. Doch passend ausgelegt bieten sie sogar für die Durchflussmengenregelung von kritischen Medien ideale Voraussetzungen, zum Beispiel bei Schüttgütern und hochviskosen oder abrasiven Stoffen.
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