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Armaturen

Grundsätzlich wird unterschieden zwischen statischen Armaturen und Wechselarmaturen. Die statischen Armaturen sind erhältlich als Durchflussarmaturen, meist für Bypass-Anwendungen oder Inline-Anwendungen direkt im Prozessstrom, sowie als Eintaucharmaturen für Messungen in Becken, Behältern und Gerinnen.

Wechselarmaturen – von der Funktion her besser mit dem Begriff „Sensorschleusen“ charakterisiert – dienen, manuell oder pneumatisch, zur Entnahme und Wartung eines Sensors unter Prozessbedingungen. Hiermit verbunden kann die Funktion einer automatischen Reinigung und/oder Kalibrierung sein.

Aufgrund der vielfältigen Prozessbedingungen sind die Anforderungen an eine Armatur ähnlich vielfältig wie an einen Sensor: Druck und Temperatur, Materialauswahl und vor allem Einbauart und -symmetrie sowie die gewünschte Funktionalität werden durch die Armatur bestimmt.

Modulares Armaturenprogramm

Bereits die statischen Armaturen von Knick verdeutlichen die außergewöhnliche Flexibilität und Einsatzvielfalt mit vielen modularen Komponenten wie Materialien, Prozessanschlüssen, Anschlusssymmetrien, Dichtungsmaterialien, Spüldüsen, Sensortyp, Schutzhaube und Elektrolytreservoir.

Durchflussarmaturen

Dies ist die verbreitetste Form von Armaturen. In der Regel als Bypass-Ausführung mit kundenseitigen Absperrungen zur gelegentlichen Sensorwartung.

So stehen z. B. für die Durchflussarmatur ARF 210/215 folgende Auswahlmöglichkeiten zur Verfügung:

  • Material des Grundkörpers:
    Polypropylen, PVDF oder Edelstahl.
  • Prozessanschlüsse:
    DN und ANSI-Flansche, Zoll- oder DIN-Verschraubungen.
  • Anschlusssymmetrie:
    180° geradliniger Prozessstrom oder 90° abgewinkelt; mit oder ohne Reinigungsdüsen.
  • Dichtungsmaterialien:
    EPDM, FKM, FFKM (Kalrez)
  • Sensoranschluss:
    G1", G3/4", 3 x PG 13,5
  • Sensoren:
    Leitfähigkeit 2-, 4-Elektroden oder induktiv, pH- und O2-Sensoren bis zu 3 x PG 13,5

Eine derartige Variationsvielfalt ist einmalig; Spezialisten stehen bei Knick für eine kompetente Beratung gern zur Verfügung.

Auch eher einfache, jedoch funktionell durchdachte Durchlaufgefäße bietet das Programm, für Trinkwasseranwendungen in PP (ARF 201) bis zur Kesselspeisewasserarmatur im Kraftwerk (ARF 200) – in bewährter Knick-Qualität, zum günstigen Preis.

Eintaucharmaturen

Eintaucharmaturen mit für Messungen in Becken, Behältern und Gerinnen konzipierten Tauchrohren sind mit einem entsprechenden Sensoreinsatz ausgerüstet.

Die Armaturenfamilien ARD 220 und ARD 230 sind ähnlich modular aufgebaut wie die bereits beschriebene Durchlaufarmatur. Rohrschellen, Prozessflansche oder Seilaufhängungen stehen hier zur Auswahl. Diverse Materialien (Kunststoff und Stahl) sind verfügbar; ebenso eine wählbare Länge des Tauchrohres in Nennlängen bis zu zwei Metern sowie bei ARD 230 die Adaptation der verschiedensten Sensoren. Einmalig ist die Kombination einer Eintaucharmatur mit einer Sensorschleuse (Ceramat WA160).

Sensorschleusen

Elektrochemische Sensoren haben gegenüber Leitfähigkeitssensoren oder optischen Sensoren einen erhöhten Wartungs- und Kalibrieraufwand. Viele Prozesse spielen sich in geschlossenen Druckbehältern oder geschlossenen Rohrkreisläufen ab, hier kann eine Entnahme eines Sensors zur Wartung, Reinigung oder Kalibrierung nur erfolgen, wenn der Behälter leer ist oder sich der Sensor in einem getrennt absperrbaren Bypass befindet. Letzteres ist in hygienischen Prozessen grundsätzlich nicht akzeptabel. Für diese Fälle benötigt man Sensorschleusen, die – manuell oder pneumatisch – zur Entnahme und Wartung eines Sensors unter Prozessbedingungen dienen; je nach Bedarf mit automatischer Reinigung und/oder Kalibrierung.

Ceramat

Mit der Vorstellung der Ceramat hat Knick vor drei Jahren die Welt der Wechselarmaturen revolutioniert. Inzwischen sind die Geräte vielfach bewährt im Einsatz bei hochkorrosiven, abrasiven, verblockenden, faserhaltigen und stark zu Ablagerungen neigenden Anwendungen. Die eigentliche Sensorschleuse bei Ceramat besteht aus einer praktisch unzerstörbaren, ultraharten, hochpolierten, drehenden Keramik und einem korrosionsbeständigen carbonverstärkten, aber nicht bewegten Kunststoff-Außengehäuse aus PEEK oder PVDF. Konventionelle Hubbewegungen mit dynamisch stark belasteten O-Ringen gehören damit der Vergangenheit an. Praktisch verschleißfrei, mechanisch und thermisch hochbelastbar sind die wesentlichen Merkmale von Ceramat. Verbunden mit einem ultrakompakten pneumatischen Antrieb bleibt diese Armatur völlig unbeeindruckt von den Prozessbedingungen.

Eine weitere Einmaligkeit: Der Antrieb lässt sich unter Prozessbedingungen (also vollem Mediendruck) tauschen. Die Sensorschleuse ist nicht nur dampfsterilisierbar und reinigbar, durch die Hohlraumspülung können sämtliche Totvolumina im Außenbereich der Keramik effektiv beströmt und gereinigt werden.

Das hygienische Design wurde nach Vorgaben des IGB, Stuttgart (Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik) umgesetzt.

Alle Ceramat-Versionen sind ausgelegt für den Betrieb mit dem praktischen Multistecker; d. h. Plug & Play für Spül-, Reinigungs- und Kalibriermedien inklusive aller Endlagenschalter und Rückschlagventile.

Ceramat WA 150

ist ausgelegt für die Adaptation unterschiedlichster Prozessanschlüsse und erlaubt auch den Betrieb von druckbeaufschlagten Flüssigelektrolyt-Sensoren.

Ceramat WA 160

Eintauchversion

Viele chemische Reaktionen verlaufen in Behältern, in denen der Sensor tief eintauchend in das Medium abgesenkt werden muss. Trotzdem besteht auch für diese Sensoren die Notwendigkeit der regelmäßigen Überprüfung und ggf. Reinigung. Bisher mußte dafür mittels eines Kranes oder entsprechenden Hebewerkzeuges die komplette Armatur einschließlich des Sensors entfernt und manuell gereinigt werden. Die Kombination einer Sensorschleuse mit einer Eintaucharmatur ist die Antwort auf diese Prozessbedingungen. Einfache automatische Reinigung des in die Reinigungs- und Kalibrierkammer zurückgezogenen Sensors ist nun möglich ohne Verunreinigung des Prozesses mit Reinigungs- und Kalibriermedium.

SensoGate

Hier wurde von Knick die konventionelle Wechsel-Schubstangenarmatur in praktisch allen wesentlichen Merkmalen konsequent verbessert. Knick verbindet jetzt das überlegene Prinzip von innenliegenden O-Ringen mit einem neuen patentierten Schleusenprinzip. 

Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen verfügt das neue System über eine Schutzbespülung der Dichtungen. Durch diese wird beim Ein- und Ausfahren mittels Spülwasser verhindert, dass Prozessmedium – z. B. Fasern oder Partikel – zwischen O-Ringe und Tauchrohr gelangt. Hierdurch erfahren die O-Ringe eine weitaus geringere Belastung als bei üblichen Wechselarmaturen, und die Verfügbarkeit der Messstelle wird deutlich erhöht.

Eine derart glatte, kompakte Konstruktion wie bei SensoGate ist bisher einmalig. Auch hier wird durch eine einzige Zentralverbindung mit dem bereits bei Ceramat bewährten Multistecker bei der Installation Plug & Play erreicht – keine komplizierten Schlauchanschlüsse, kein Schlauchwirrwarr, sondern „aufgeräumte“ Funktionalität. Kostenersparnis bei Service und Ersatzteilen sowie Wartungsfreundlichkeit stand bei der Entwicklung von SensoGate an oberster Stelle.

Ausbau der Armatur, Werkstattzeit und der Austausch weiterer Verschleißteile gehören bei herkömmlichen Armaturen zum Standard. Der durchdachte Aufbau von SensoGate hingegen garantiert, dass der Techniker möglichst schnell an alle relevanten Teile herankommt; vor Ort, ohne damit die Werkstatt aufsuchen zu müssen.

Bei SensoGate endet das Tauchrohr am Kolben; der zweigeteilte Aufbau ist mit einem Bajonettverschluss zusammengefügt. Ein Wechsel ist denkbar einfach; im Ernstfall ist kostensparend zumeist nur der prozessseitige Teil auszutauschen bzw. zu erneuern.

SensoGate ist komplett modular aufgebaut. Aus einer Stahlarmatur kann mit wenigen Handgriffen eine Kunststoffversion entstehen. Auch die Nachrüstung von druckbeaufschlagbaren Sensoren ist möglich.

Das neuartige Schleusenprinzip von SensoGate ermöglicht eine vergleichbar größere Sensor-Eintauchtiefe gegenüber bisherigen Wechselarmaturen; alle Eintauchtiefen werden mit nur einer Sensorlänge von 225 mm erzielt. Damit werden die teuren 425 mm langen Glaselektroden überflüssig, das Handling einfacher und die Wahrscheinlichkeit eines Elektrodenbruchs deutlich reduziert.

Elektropneumatische Steuerungen

Funktional perfekt abgestimmt auf die Sensorschleusen sorgen die Steuerungen Unical 9000 und Uniclean 900 für das vollautomatische Zusammenspiel einer kompletten Messstelle. Hochgenaue Messungen werden damit auch unter schwierigen Prozeßbedingungen wie hohem Druck, hohen Temperaturen und starken Verunreinigungen möglich. Bei aggressiven Medien oder hohen Prozesstemperaturen ruht die Messkette in der Kalibrierkammer und wird nur kurzzeitig zur Messung in den Prozess eingefahren. Dieses Verfahren verlängert die Lebensdauer der Messkette entscheidend.

Die Steuerung erfolgt über das Messsystem Protos 3400 oder direkt über eine SPS; Unical und Uniclean können direkt am Prozess auch innerhalb des Ex-Bereiches installiert werden.

Uniclean 900

Für die einfache und sichere Messung auch in stark verschmutzten Medien. Reinigung und Spülung der Messkette erfolgen in frei parametrierbaren Zeitintervallen, dabei werden Reinigungsflüssigkeit und/oder Wasser automatisch in die Kalibrierkammer gepumpt. Da die Messkette zur Reinigung nicht ausgebaut werden muss, kann der Prozess ohne Unterbrechung weiterlaufen. Messungen direkt im Druckbehälter oder in der Hauptleitung sind damit problemlos. Aufwendige Bypass-Leitungen entfallen, die Messgenauigkeit steigt.

Unical 9000

Für die vollautomatische Kalibrierung und Reinigung der Messkette in frei parametrierbaren Zeitintervallen ohne Prozessunterbrechung, auch bei Messung direkt im Druckbehälter. Zwei Pufferlösungen plus Reiniger plus Wasser können automatisch in die Kalibrierkammer gepumpt werden.

Die Expansionspumpen arbeiten ohne Kolben oder Zylinder, verschleißanfällige Mechanik entfällt. Jede Pumpe ist als Modul einfach an einen Modulhalter anflanschbar, die Pumpen werden automatisch vom System erkannt. Lediglich die Behälter müssen noch nachgefüllt werden, wenn die automatische Füllstandsanzeige dazu auffordert. Das Mehrpumpenprinzip führt gegenüber einem Einpumpenprinzip zu deutlichen Einsparungen an Reiniger- und Pufferkosten; zudem entsteht praktisch keine Pufferverschleppung.

Feldbusanbindung

Unical 9000 und Uniclean 900 erlauben mit dem Analysen-Messsystem Protos 3400 auch eine direkte Einbindung der Systeme in PROFIBUS PA und Foundation Fieldbus.

Zusammen mit dem neuen Parametrier- und Dokumentations-Tool ProgaLog 3000 kann das System komplett bequem offline am PC parametriert und dokumentiert werden.

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