KLINGER Innovation

Was ein Kugelhahn in der Fernwärme können muss

Der Monoball KHO von KLINGER Fluid Control wurde konstruiert, um im herausfordernden Einsatz bei Fernwärmeanwendungen zu bestehen. Hier kommt es nämlich besonders auf Langlebigkeit, Zuverlässigkeit und Robustheit an.

Zuverlässigkeit ist das oberste Gebot der Fernwärmeversorgung: Als Teil der kritischen Infrastruktur darf die dezentrale Erzeugung und Verteilung von Wärmeenergie weder langfristig ausfallen noch von ausgedehnten Wartungseinsätzen unterbrochen werden – schon gar nicht in der kalten Jahreszeit. Um die vielfältigen Herausforderungen der Fernwärmetechnik für Material und Maschinen möglichst gut zu meistern, setzen die Verantwortlichen auf Komponenten, die für die Strapazen tief unter der Erde konstruiert wurden. Dazu zählen auch die Kugelhähne aus der Monoball KHO Produktlinie von KLINGER Fluid Control.

Der Monoball KHO wird in vielfältigen Produktausführungen angeboten.

Im Beitrag erwähnte Kontakte:

Gerhard Gruber, Anwendungstechniker bei KLINGER Fluid Control

Hohe Anforderungen an Fernwärmearmaturen

„Auch wenn die Struktur von Fernwärmenetzen international variieren kann, der grundsätzliche Aufbau ist überall gleich. Daher wird der Monoball KHO auch überall eingesetzt“, sagt Gerhard Gruber. Bei KLINGER Fluid Control ist er als Anwendungstechniker mit den vielfältigen Anforderungen an Armaturen im Einsatz bei Fernwärmenetzen bestens vertraut.

„Die Rohrleitungssysteme transportieren heißes Wasser in einem Kreislauf, erhitzt wird es entweder von Biomasse, Erdgas, durch Müllverbrennung oder elektrisch. Die Temperatur wirkt auf das Rohrleitungssystem und führt dazu, dass sich die Rohre ausdehnen oder zusammenziehen. Diese Rohrleitungsdehnung oder Schrumpfung führt zu Zug, Druck oder Biegekräften, die wiederum auf die Prozessanschlüsse und Gehäuse der Armaturen wirken.“

Gerhard Gruber, Anwendungstechniker bei KLINGER Fluid Control, kennt die Anforderungen an Armaturen in der Fernwärme.

Zu dieser thermischen Belastung kommt auch noch der hohe Druck hinzu, mit dem das Wasser durch die Rohrleitungssysteme fließt.

Reibungsloser Durchfluss

Um diesen Belastungen standhalten zu können, wurde der KLINGER Monoball KHO besonders robust konstruiert: Alle Teile des Gehäuses sind aus Kohlenstoffstahl gegossen und die Körperschweißnähte sind über den gesamten Querschnitt durchgeschweißt. Das verringert die Gefahr von Spaltrisskorrosion. So lassen sich auch hohe Temperaturschwankungen und Rohrleitungskräfte kompensieren. „Je robuster das Kugelhahngehäuse und je sorgfältiger die Schweißnähte, desto langlebiger das gesamte System“, sagt Gruber. Er untermauert diesen Anspruch an den Monoball KHO mit Computersimulationen, die zeigen, welche Kräfte auf das Gehäuse wirken. Auch bei der Kugel an sich wurde mit der geraden Innengeometrie auf einen reibungslosen Durchfluss ohne Strömungsturbulenzen gesetzt: Der zylindrische Durchgang resultiert in einem nur sehr geringen Druckabfall, die Ausführung aus Edelstahl besteht auch gegen chemische Medien und mechanische Belastungen.

In dieser Computersimulation wirken hohe Kräfte auf die Armatur ein. Durch das spannungsoptimierte Gehäuse wirken aber nur sehr geringe Kräfte auf dessen sensible Stellen (blaue und grüne Felder).

Teure Wartungseinsätze vermeiden

Das ist in der Fernwärme deshalb wichtig, weil Wasser nicht gleich Wasser ist. „In den Netzen zirkuliert kein Leitungswasser, sondern aufbereitetes Wasser. Es wurde weich gemacht, entsalzt, de-ionisiert und ist mit verschiedenen Zusatzstoffen behandelt, die es länger haltbar macht. Außerdem kann es in älteren System dazu kommen, dass das Wasser nicht klar, sondern mit Feststoffen durchsetzt ist“, sagt Gruber. Feststoffe können die Armaturen verstopfen und zu Blockaden führen.  Das kann teure Wartungseinsätze nach sich ziehen, weil Fernwärmearmaturen in der Regel in Wartungsschächten oder unter der Erde vergraben schwer zugänglich sind. Es ist daher mit hohen Kosten zu rechnen, sollte eine Blockade oder – ebenso unerfreulich – eine Leckage auftreten.

Fernwärmearmaturen sind oft schwer zugänglich in Wartungsschächten verbaut.

Geringe Betriebskosten

Für die höchstmögliche Dichtheit ist der Monoball KHO mit einem Dichtsystem ausgestattet, das elastisch, robust und unempfindlich gegen Verunreinigungen und Druckstöße funktioniert. Er erfüllt die beste Leckagerate A und weist gleichzeitig eine lange Lebensdauer auf. Die beidseitige Druckbeaufschlagung ermöglicht einen Durchfluss in beide Richtungen. Auch das Dichtsystem mindert die Durchflussrate nicht – das Medium kann gerade durchfließen und wird nicht verwirbelt. „Dadurch erreichen wir eine niedrige Pumpenleistung, es wird also weniger Energie benötigt, um das Medium durch den Kugelhahn zu befördern. Der geringere elektrische Verbrauch schlägt sich so auf lange Sicht gesehen in geringeren Betriebskosten für den Kunden nieder“, sagt Gruber.

Wartung von Kugelhähnen

Angesichts der großen Zeitspannen, über die Fernwärmenetze in Betrieb stehen, summieren sich solche Ersparnisse über die Jahre hinweg. Der langfristige Zeithorizont hat aber auch Einfluss auf die Funktionalität der Armaturen selbst: Kugelhähne in Fernwärmenetzen werden nur selten betätigt, in der Regel einmal pro Jahr, wie Gruber berichtet. Der Monoball KHO wird daher mit einer Funktionsgarantie ausgeliefert, die kein Blockieren und ein konstantes Betätigungsmoment umfasst. Dennoch wird von KLINGER Fluid Control empfohlen, die Armatur zumindest einmal im Jahr zu betätigen.

Gerüstet für den Langzeiteinsatz

Der Monoball KHO kann entweder von Hand betrieben werden oder von mechanischen, elektrischen oder pneumatischen Antrieben. Flexible Getriebeverlängerungen erlauben etwa auch den Einbau an schwer zugänglichen Stellen oder unter der Erde. Für den unterirdischen Einsatz erfüllt der Monoball KHO übrigens die Fernwärmenorm EN 488:2020. Sie legt fest, wie Verbundmantelrohre und Armaturen für den Erdeinbau zu prüfen sind. Zu diesem Zweck hat KLINGER Fluid Control einen eigenen Prüfstand errichtet, in dem die Kugelhähne eingespannt werden. „Darin wird versucht, die Produkte zu verbiegen. Es wird an ihnen gezogen, gedrückt und gebogen, mit Kräften, die direkt aus der Norm entnommen wurden“, sagt Gruber. Es sind dieselben Kräfte, die auch im realen Einsatz unter der Erde auf die Armaturen wirken können – und das über Jahrzehnte lang. Der Monoball KFO von KLINGER Fluid Control ist für diesen Langzeiteinsatz bestens gerüstet.

KLINGER Fluid Control war eines der ersten Unternehmen, die einen Abnahmeprüfstand nach EN488 errichtet haben.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

In welchen Bereichen der Fernwärme kann der Monoball KHO eingesetzt werden?

Das Einsatzgebiet des Monoball KHO umfasst Einspeisewerke, das Primärnetz und oberirdische Verlegung, Umspannwerke und das Sekundärnetz, sowie die unterirdische Installation.

In welchen Ausführungen ist der Monoball KHO verfügbar?

In der Standardausführung umfasst der Monoball KHO den Nennweitenbereich DN15 bis DN125 und 20R25 bis 150R125 sowie die Druckstufen PN16 und PN40. Die Ausführung ISO TOP Flansch verfügt über einen ISO Top-Flansch nach EN ISO5211. Der Monoball KHO Schweißende/Gewinde mit Kappe und Kette ist mit einem Gewindeanschluss nach ISO 228-1 mit Kappe und Kette sowie einem Anschweißende gemäß AGFW FW401 – Teil 5 ausgestattet. Mit dem Monoball KHO-U im Nennweitenbereich DN25 bis DN250 bzw. 32R25 bis 300R250 wird eine Ausführung für den Erdeinbau angeboten. Alle Armaturen können auch mit Isolierung ausgestattet werden.

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