Trockenkupplungen sind eine wichtige Komponente in vielen Industriezweigen.
Insbesondere in der chemischen- und petrochemischen Industrie erfüllt sie Ihren Zweck und zeigt Vorteile auf.
Überall, wo es sich um für Mensch und Umwelt kritische und/oder sehr teure Medien handelt, kommt sie zum Einsatz.
- Medienverluste werden vermieden = Kostenersparnis
- Keine Medienverluste = Umweltschutz
- schnelles Ankuppeln und Abkuppeln auch unter Druck ist kein Thema mehr = Zeitersparnis
- sicheres An- und Abkuppeln = Arbeitssicherheit.
Trockenkupplungen ermöglichen eine schnelle und sichere Verbindung und Trennung im Fluidhandling zwischen Schlauchleitung (Hose-Unit) und Anlage (Tank-Unit) bei Flüssigkeiten und Gasen.
Trockenkupplungen sind in unterschiedlichen Ausführungen verfügbar. Grundsätzlich kann zwischen Schnellkupplungssystemen und industriellen Trockenkupplungen unterschieden werden.
Bei Schnellkupplungssystemen (als Beispiel Steckkupplungen) werden diese manuell schnell du sicher verbunden bzw. getrennt. Hierbei handelt es sich um pneumatische, hydraulische oder hydrogene Anwendungen. Klassisches Beispiel ist die Druckluft-Sicherheits-Steckkupplung, die in nahezu jedem Druckluftsystem eingesetzt wird.
Industrielle Trockenkupplungen hingegen werden häufig bei Schlauchleitungen und Tankanlagen mit Nennweiten ab ¾“ bis 6“ eingesetzt.
Je nach Hersteller und Applikation gibt es konstruktive Varianten:
Die Hersteller verwenden u.a. unterschiedliche Geometrien, so dass diese i.d.R. nicht untereinander kombinierbar sind. Diese Art wird z.B. in der Chemie und Pharmazie eingesetzt, sollte eine innenliegende Steuerkurve aufgrund möglicher Verunreinigungen z.B. Abrieb. hinderlich sein.
Trockenkupplung mit zum Beispiel beidseitig absperrendem Kugelhahn:
Diese Variation der Trockenkupplung setzt den vollen Entlastungsquerschnitt frei und somit können auch hochviskose und zum auskristallisieren neigende Medien trocken an- und abgekuppelt werden.
STANAG Kupplungen:
STANAG ist die Abkürzung für Standardisation Agreement, ein Standardisierungsübereinkommen der NATO-Vertragsstaaten über die Anwendung standardisierter Verfahren oder ähnlicher Ausrüstung.
STANAG werden vom NATO Standardisation Office (NSO) herausgegeben. Kupplungen dieser Art folgen also einem Standard der STANAG 3756 und sind unabhängig vom Hersteller untereinander kompatibel. Haupteinsatzgebiet ist das Fluidhandling von chemischen und petrochemischen Produkten, z.B. bei einer Kesselwagen-Entladung.
Trockenkupplungen können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden. In der Regel werden sie aus Edelstahl / Aluminium oder Messing gefertigt. Bei kritischen Medien und /oder Temperaturen können auch Sonderlegierungen wie z.B.: Hastelloy oder PEEK zum Einsatz kommen. Die Wahl des Materials hängt von der Beständigkeit gegenüber dem zu transportierten Medium in Anschauung der kompletten Applikation ab.
Die innenliegenden beweglichen Ventile werden in der Regel mittels O-Ringen abgedichtet.
Bei der Betrachtung der erforderlichen chemischen Beständigkeit ist daher nicht nur der metallische Werkstoff, sondern auch der einzusetzende Dichtungswerkstoff im Ventil als auch an der Gewindedichtung zur Schlauchleitung zu berücksichtigen. Gängige Werkstoffe sind hier NBR, EPDM, FKM oder FFKM- allerdings gibt es hier auch Sonderwerkstoffe wie Chemraz 505 oder vergleichbares.
Eine Trockenkupplung besteht im Wesentlichen aus zwei Bauteilen:
Anlageneinheit (tank unit, socket)
Schlaucheinheit (hose unit, plug)
Die Schlauch- und Anlageneinheit verfügen je über einen innenliegenden Ventilkegel, der über entsprechende Ventilfedern die Rückstellung des Ventiltellers in Trockenstellung sichert / abdichtet.
Beim formschlüssigen Verbinden der beiden Einheiten wird der dann anliegende Ventilsitz der Schlaucheinheit und der Ventilkegel der Anlageneinheit mittels Drehbewegung axial verschoben - so geben die Ventile einen entsprechenden Strömungsquerschnitt freigegeben (Bajonett-Verschluss). Beim Lösen der Verbindung bringen die innenliegenden Ventilfedern den Ventilsitz und den Ventilkegel wieder in die Dichtungs- und Trockenposition.
Die mechanische Verbindung beider Einheiten kann (Arten von Trockenkupplungen) über unterschiedliche Funktionsprinzipien erfolgen.
Bei STANAG Kupplungen werden beide Einheiten mittels Drehbewegung mit innenliegender Kurvenführung miteinander verbunden.
Sowohl die mechanische Verbindung, als auch das Zurückdrücken des Ventilkegels/-sitzes erfordert eine gewisse Kraft, die je nach Hersteller variieren kann. Daher kommen z.B. bei Nennweiten ab DN 50 angebrachte Griffe zum Einsatz.
Zudem sind alle Mutterteil-Trockenkupplungen (Hose-Unit) mit einem Drehgelenk ausgestattet, um eine mögliche Torsion der Schlauchleitung zu vermeiden.
Industrielle Trockenkupplungen werden in der Regel ab der Nennweite DN25 mit ¾“-Schlauchanschluss bis zu DN 100 mit 4“ Schlauchanschluss und grösser eingesetzt. Bei der Nennweite DN25 sind die Verbindungskräfte häufig noch verhältnismäßig gering, so dass hier keine Haltegriffe erforderlich sind. Gerade bei kleinen DN kann man nach Beratung die Federkräfte auch anpassen.
Das bei Trockenkupplungen innenliegende Verschlusssystem verursacht beim Durchströmen einen Druckverlust und somit eine Reduzierung des Volumenstromes. Zur Ermittlung Druckverlustes bzw. des Volumenstromes wird der KV (engl. CV) bzw KVS Wert benötigt, welcher nachfolgend erläutert wird.
Der KV-Wert (CV) beschreibt den Durchsatz an Flüssigkeit oder Gas bei einem Druckabfall von einem Bar. Man nennt diesen Wert auch Durchflussfaktor oder Durchflusskoeffizient. Der KV Wert ist nennweitenunabhängig und wird anhand der DIN EN 60534 berechnet.
Der oftmals gleichgesetzte Cv-Wert ist die amerikanische Maßeinheit, die in USG/min (US-Gallon per minute) angegeben wird, und deshalb nicht gleichgestellt werden kann mit dem Kv-Wert. Dafür gibt es Umrechnungsformeln:
Kv = 0,857 * Cv
Cv = 1,165 * Kv
Durchflussberechnung bei Flüssigkeiten:
Die Durchflussmenge berechnen Sie mit folgender Formel:
Häufig werden z.B. bei Verladestationen mehrere Schlauchleitungen nebeneinander und gleichzeitig eingesetzt.
Um zu vermeiden, dass eine Schlauchleitung an eine falsche Anlageneinheit angeschlossen wird; aufgrund wessen Medienverunreinigungen bis hin zu schweren Unfällen (Mischen von mit einander reagierenden Medien) passieren können, werden verschiedene Codierungssysteme eingesetzt.
Die einfachste Variante sind farbliche Kennzeichnungen an Schlauch-/ und Anlageneinheit, z.B. verschiedene Farben des Haltegriffes bis hin zur farblich beschichteten Kupplung beiderseits.
Hierzu wird ein 4-Augenprinzip der Arbeitssicherung dringend empfohlen.
Die sicherste mechanische Variante ist eine Codierung, bei welcher auf den Stirnseiten der Schlauch-/und Anlageneinheit spezifische „Nut-/Feder“ Geometrien eingebracht werden.
Dies sorgt dafür, dass die Schlaucheinheit nur an eine spezifische Anlageneinheit gekuppelt werden kann. Die Anzahl der möglichen Kodierungen ist von der Nennweite der Trockenkupplung abhängig. Zu beachten ist, dass ein nicht codiertes Mutterteil (Hose-Unit) dennoch auf jedes kodierte Vaterteil (Tank-Unit) passt.
Weitere Codierungsmöglichkeiten z.B. über Sensorik / RFID auf Anfrage
Neben den vielfältigen Einsatzgebieten von Trockenkupplungen in der Chemie und Petrochemie, gibt es für nachfolgende Anwendungen spezifische Typen/Ausführungen von Trockenkupplungen, welche außerhalb der STANAG-Norm zu finden sind und beraten werden:
- Kryo/ Tieftemperatur LNG/CNG/H2/Methanol
- aseptische Applikationen
- JET A1 – Kraftstoff
- Dampfanwendungen uvm.
Um die Trockenkupplungen an der Anlagenseite installieren zu können gibt es diverse Möglichkeiten der Adaption. Sowohl Vater- als auch Mutterteil-Trockenkupplungen können mit einem Gewinde- oder Flanschanschluss ausgestattet werden. Je nach Applikationsanforderung bzw. Kundenwunsch kann somit der passende Anschluss definiert und angefertigt werden, z.B. auch mit Anschluss-Sensorik, RFID, usw. ausgestattet werden.
Für den Markt der Trockenkupplungen gibt es eine große Anzahl an Herstellern. Hierbei gilt grundsätzlich, dass unabhängig vom Hersteller Trockenkupplungen nach STANAG Norm 3765 untereinander kompatibel sind, wobei auch hier zum Teil unterschiedliche Anpresskräfte etc. zu berücksichtigen sind. Die Produkte unterscheiden sich je nach Hersteller in
Handling / Anwenderfreundlichkeit
Druckverlust / Durchflussrate
Wartungsfreundlichkeit / Zeitverlust bei Wartung
Zu den im Markt verbreiteten Herstellern von Trockenkupplungen zählen u.a.:
Stäubli Hamburg GmbH (TX-, TR-, TD- & TK-Serie)
OPW (Kamvalok, Drylok, Epsilon)
MannTek AB (DDC Serie)
Todo (TODO II, TODO-MATIC, TODO-GAS)
Unser Anspruch ist es durch professionale Beratung das bestmögliche Produkt für unsere Kunden zu identifizieren. Dazu gehört ebenso der geeignete Schlauch, denn nur so erreichen wir für unsere Kunden das optimale Fluidhandling in allen Bereichen.
Gängige Schlauchtypen für Anwendungen mit Trockenkupplungen sind: