Blasenbildung, Versprödung, im Extremfall Leitungsbruch: Wasserstoff (H2) als äußerst reaktionsfreudiges Element verlangt dem Einfallsreichtum der Technik so einiges ab. „Die chemischen Eigenschaften des Wasserstoffs machen die Handhabung so herausfordernd, weil es im Kontakt mit Metallen in diese eindiffundieren kann“, sagt Gerhard Gruber, Technischer Anwendungsberater bei KLINGER Fluid Control. Das Unternehmen mit Sitz in Gumpoldskirchen, Österreich, konnte schon einiges an Erfahrung im Umgang mit dem heiklen Medium sammeln und seine Produkte – sowohl was Leckagerate als auch Lebensdauer betrifft – bedeutend verbessern.
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Gerhard Gruber, Anwendungstechniker bei KLINGER Fluid Control
Robustes Design für Wasserstoff
Das Ergebnis der Entwicklung heißt Ballostar KHSVI und verfügt über eine Reihe an entscheidenden Vorteilen, die den Kugelhahn geradezu prädestiniert für den Einsatz mit Wasserstoffanwendungen machen.
„Das Gehäuse des Kugelhahns besteht aus zwei Teilen, die mit nur einer Schweißnaht in Durchflussrichtung zusammengefügt sind. Beide Teile sind gegossen, was eine sehr robuste Konstruktion erlaubt.“
Gerhard Gruber ist Technischer Anwendungsberater bei KLINGER Fluid Control.
Wie robust, das lässt sich aus Computersimulationen herauslesen: Denn im spannungsoptimierten Gehäuse wirken nur geringe Kräfte auf die Armatur, was ihre Lebensdauer verbessert.
PTFE-Dichtungsmaterial für den Einsatz mit Wasserstoff bewährt
Auf Robustheit ist auch das Dichtsystem ausgelegt, das nicht federnd, sondern elastisch gelagert ist. Dadurch wird es unempfindlich gegen Temperatureinflüsse oder Rohrleitungsdrücke. „Wichtig ist auch, dass der Dichtring von drei Seiten fixiert wird, das verhindert das Wegbrechen des Dichtungsmaterials“, sagt Gruber. Beim Dichtungsmaterial setzt KLINGER Fluid Control übrigens auf PTFE, das sich im Einsatz mit Wasserstoff mittlerweile bestens bewährt hat.
Austenitische Stähle
Selbes gilt für das Armaturenmaterial: Austenitische Stähle sind das Mittel der Wahl, weil hier der Wasserstoff nicht eindiffundieren und zu Versprödung führen kann. Dem Gas wird auch keine Angriffsfläche geboten, indem bei der Innengeometrie der Armatur penibel darauf geachtet wurde, scharfen Kanten oder Ecken zu vermeiden, an denen der Wasserstoff ein leichtes Spiel bei der Penetration auf atomarer Ebene hätte. Bei der Konstruktion der chrombeschichteten Kugel stand im Vordergrund, keine Hindernisse für den Durchfluss des Mediums zu erzeugen. Voller und linearer Mediendurchfluss waren bei der Konstruktion des Kugelhahns oberste Priorität.
TA Luft-konform: Kugelhahn für H2
Bei einem flüchtigen Gas wie Wasserstoff steht die Dichtheit der Armatur ebenfalls ganz oben auf der Prioritätenliste. Beim Ballostar KHSVI wird sie gewährleistet, indem eine vierfache Bewegungsbolzen-Abdichtung mit O-Ringen eingebaut wurde – was auch den Emissions-Erfordernissen der Wasserstoffverwendung gerecht wird, wie sie etwa in der „TA Luft“ der Deutschen Bundesregierung vorgeschrieben werden. Für den praktischen Einsatz in Wasserstoffanwendungen eignet sich der Kugelhahn vor allem für den Transport und die Erzeugung von Wasserstoff bei niedrigen Druckverhältnissen bis 40 bar.
Fact box
Wussten Sie, dass …
- …die Spindel des Ballostar KHSVI Kugelhahns durchgängig aus Edelstahl gefertigt ist? Eine vierfache Bewegungsbolzen-Abdichtung mit O-Ringen garantiert die Leckagerate A. Die O-Ringe können getauscht werden und erfüllen die Vorgaben der TA-LUFT sowie der VDI2440-Richtline.
- … die Schweißnaht am Gehäuse des Ballostar KHSVI Kugelhahns zusätzlich mit einer Farbeindringprüfung von KLINGER Fluid Control überprüft werden kann? Damit wird sichergestellt, dass die Schweißnaht so wenig Wasserstoff wie nur möglich durchlässt.
- … auch die KLINGER Fluid Control Ballostar KHA Kugelhähne für die Wasserstoff-Elektrolyse und für Wasserstoff-Infrastruktur besonders gut geeignet sind? Mit Größen von DN15 bis DN125 lassen sie sich in gängigen Wasserstoff-Anwendungen einsetzen und erlauben einen bidirektionalen Durchfluss.
