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Aus festen, flüssigen und gasförmigen Stoffen werden Produkte hergestellt zum
· Genuss des Konsumenten und
· Erfolg des Produzenten.

Die Größe des Genusses ist abhängig von der
· Produktentwicklung,
· Einhaltung der Toleranzen bei der Produktion und vom
· Marketing.

Der Erfolg des Produzenten in erster Linie von der verkauften
· Menge mal dem
· Unterschied zwischen Kosten und erzieltem Verkaufspreis.

Richtig ausgewählte Armaturen helfen bei der Einhaltung von Toleranzen und dabei die Produktionskosten zu senken. Selbstverständlich gibt es kritische und weniger kritische Bereiche. Anhand von einigen Beispielen aus dem hygienischen Bereich soll aufgezeigt werden, wie die richtig ausgewählte Armatur zu einem Wettbewerbs-vorteil durch verringerte Kosten werden kann.

Inzwischen werden bei nahezu allen größeren Firmen die „life cycle costs“ und nicht nur die Anschaffungskosten betrachtet. Das heißt für den Zeitraum den die Anlage in Betrieb sein wird, werden alle Kosten von den
· Anschaffungs- über die
· Betriebs- und
· Wartungs- bis zu den
· Entsorgungskosten betrachtet.

Grundsätzliche Entscheidungen über einzusetzende Armaturen sollten immer die Techniker des Betreibers der Anlage fällen. Sie sollte diese Entscheidung weder dem Einkauf noch dem Anlagenbauer oder der Montagefirma kommentarlos überlassen.

Rohrverbindungen
Bei Rohrverbindungen kann man weitgehendst auf genormte Bauteile zurückgreifen. In der deutschen Getränkeindustrie am weitesten verbreitet ist sicherlich die soge-nannte Milchrohrverschraubung nach DIN 11 851. Diese Verschraubung zeichnet sich durch niedrige Anschaffungskosten aus. Im Normalfall lässt sie sich ohne Werk-zeug schließen und öffnen, bzw. ist hierfür ein relativ einfaches Werkzeug, der Ha-kenschlüssel, im Einsatz. Der Ursprung der Milchrohrverschraubung liegt im Einsatz von Schlauchleitungen. Auch heute noch hat die Milchrohrverschraubung ihre Be-rechtigung zum Beispiel zum Anschluss an Tankfahrzeuge. Durch den Konus ist eine ausreichende Zentrierung im Gewindestutzen gegeben. Eine Clamp oder SMS Ver-bindung ist hier wesentlich schlechter zu bedienen, insbesondere wenn es sich um größere Schlauchdurchmesser handelt. Da die Milchrohrverschraubung nicht über einen metallischen Anschlag verfügt, ist die Pressung des Dichtringes undefiniert und meistens zu hoch. Der Dichtring ist asymmetrisch und passt verkehrt herum leichter in die Nut und wird deshalb auch häufig verkehrt herum eingesetzt. In festverlegten Rohrleitungen z.B. an Ventilen oder Pumpen wo lösbare Verbindungen notwendig sind, ist der Konus von Nachteil, da die Leitung auseinandergezogen werden muss, um das Bauteil zu entfernen. Die günstigste Rohrverbindung ist sicherlich eine Schweißverbindung. Bauteile die wartungsfrei sind, sollten bevorzugt eingeschweißt werden, hierzu gehören z.B. auch Pumpen(deckel). Üblicherweise befinden sich bei Pumpen die Rohranschlüsse am Pumpendeckel, zur Wartung muss der Pumpende-ckel nicht aus der Rohrleitung entfernt werden, weshalb er auch eingeschweißt wer-den kann.

Die Schwedische Molkerei Verschraubung, SMS kommt aus einer Zeit in der bereits Paneele in den Molkereien eingesetzt wurden. Die Dichtung ist symmetrisch und kann deshalb nicht verkehrt herum eingebaut werden. Der Nutmutterstutzen schließt bündig an den Gewindestutzen an. Bei Paneelen ergibt sich nun der Vorteil, dass die Verbindung nur ein wenig gelöst werden muss, um den Bogen umzulegen. Hierdurch ist das Umschließen des Bogens schneller möglich und mit geringeren Flüssigkeits-verlusten verbunden.

Clampverbindungen sind in Nordamerika und im Pharmabereich üblich. Wenn man gedrückte Blechklammern einsetzt sind die Anschaffungskosten sehr niedrig. Die Dichtung ist symmetrisch. Beide Stutzen sind identisch. Mit gedrückten Blechklam-mer ist es kaum möglich hygienisch einwandfreie Verbindungen herzustellen. Mit geschmiedeten oder Guss-Klammern steigen die Anschaffungskosten deutlich. In der Handhabung bei regelmäßig zu lösenden Verbindungen, sind sie den Nutmuttern von SMS und DIN deutlich unterlegen.

„Hexagon Nuts“, sind außerhalb des amerikanischen Einflussbereiches unüblich, ha-ben gegenüber den anderen Verbindungen keine Vorteile und werden deshalb hier nur erwähnt.

Für Verbindungen, die nicht regelmäßig zu öffnen sind, bieten sich Kleinflanschver-bindungen mit metallischem Anschlag und O-Ring-Abdichtung an. Durch den metalli-schen Anschlag ist die Verformung der Dichtung definiert. Auch bei Temperatur-wechselbelastungen wie sie bei CIP/SIP auftreten und bei Vibrationen sind diese Verbindungen für viele Jahre absolut wartungsfrei. Die Anschaffungskosten liegen etwa 50 % höher als bei der Milchrohrverschraubung nach DIN 11851 aber mindes-tens um den selben Betrag niedriger als aseptische Rohrverbindungen z.B. nach DIN 11864.

Allen genormten, aseptischen Rohrverbindungen gemein ist der metallische An-schlag. Als Vorteil gegenüber der Kleinflanschverbindung sind sie selbstzentrierend. Der Versatz bei einer fachgerechten Montage „nach Augenmaß“ ist jedoch bei einer Kleinflanschverbindung so gering, dass auch für molchfähige Leitungen Klein-flanschverbindungen eingesetzt werden können.

Ventile:
Im Bereich der Ventile ist die richtige Auswahl sicherlich schwieriger zu treffen, als bei den Rohrverbindungen. Wenn es um einfache Absperraufgaben geht, ist sicher-lich das Scheibenventil die erste Wahl. Bauartbedingt sind bei der Fertigung sehr enge Toleranzen einzuhalten, um eine maximale Lebensdauer der Dichtung zu errei-chen.

Vom Anwender sind sogenannte „baugleiche“ Ventile vom Original nicht zu unter-scheiden. Ein namhafter Konzern der Pharma-/Kosmetikindustrie hat Scheibenventile verschiedener Hersteller getestet und eine fast doppelt so hohe Dichtungsstandzeit beim besten gegenüber dem zweitbesten Ventil festgestellt. Neben dem Ventil selbst ist selbstverständlich auch der Dichtungswerkstoff entscheidend. Er muss für den Einsatzzweck geeignet sein. Falsche Dichtungs-Werkstoffe können quellen und die Dichtungsstandzeit soweit reduzieren, dass ein akzeptabler Betrieb des Ventils voll-ständig verhindert wird. Obwohl scheinbar nur wenige verschiedene Dichtungswerk-stoffe zum Einsatz kommen trügt diese Annahme. Es kommen praktisch nie die rei-nen chemischen Substanzen zum Einsatz. Vielmehr werden z.B. durch verschiedene Vernetzungsgrade Eigenschaften erzeugt, die bei der selben Dichtungswerkstoffbe-zeichnung und beim selben Einsatz zu vollkommen unterschiedlichen Resultaten führen können.

Wo es um das vermischungssichere Absperren geht, können z.B. Doppelsitz- oder Leckagescheibenventile und mit Einschränkung auch Doppeldichtventile zum Einsatz kommen.

Sonderventile sind z.B. Sicherheitsventile, die seit kurzem auch in aseptischer Aus-führung mit Vollhub-Charakteristik, auch für den horizontalen Einbau verfügbar sind.

Sicherheitsventile sind wie Überströmventile im bestimmungsgemäßen Betrieb nor-malerweise geschlossen. Beim Erreichen eines bestimmten Druckes sollten sie ein weiteres Ansteigen des Druckes über bestimmte Grenzen hinaus verhindern. Voll-hubsicherheitsventile kommen normalerweise zur Absicherung insbesondere auch gegen Überfüllung von Tanks zum Einsatz. Proportional Sicherheitsventile hingegen werden meist in Rohrleitungen eingesetzt, wo z.B. der Druckanstieg durch Volumen-änderung bei Erwärmung begrenzt werden muss. Anstelle von Sicherheitsventilen könnten auch Berstscheiben eingesetzt werden.

Überströmventile sichern meist zwangsfördernde Pumpen ab, sie sind sinnvollerwei-se mit einem Kreuzgehäuse ausgeführt, um tote Ecken zu vermeiden. Zur automati-schen Reinigung werden Überströmventile vollständig geöffnet. Hierfür werden sie üblicherweise mit Vollhubzylindern ausgerüstet. Sicherheitsventile werden meist im geschlossenen Zustand gereinigt, um Kosten zu sparen, wird auf einen pneumati-schen Kurzhubzylinder für die Ventilsitzreinigung meistens verzichtet.

Druckhalteventile sind konstruktiv den Überströmventilen ähnlich. Sie sind im be-stimmungsgemäßen Gebrauch jedoch geöffnet. Bei Druckhalteventilen handelt es sich um passive Regelventile oder auch „Regelventile ohne Hilfsenergie“. Je nach konstruktiver Gestaltung sind sie für viele Regelaufgaben, insbesondere wenn keine sehr großen Druckverluste gefordert sind, vollkommen ausreichend. Wenn höhere Drücke abgebaut werden müssen, wenn nicht ein konstanter, sondern verschiedene Drücke automatisch eingestellt werden sollen oder wenn ein konstanter Druck bei großen Volumenstromänderungen, bzw. ein konstanter Volumenstrom bei Druckän-derungen eingestellt werden sollen, kommen prinzipiell Regelventile mit Antrieb zum Einsatz.

Das Regelverhalten und die Positioniergenauigkeit des pneumatischen Antriebes können nur auf dem Prüfstand ermittelt werden. Die gemessenen Abweichungen zu den Katalogdaten sind selbst bei namhaften Herstellern nicht immer befriedigend.

Bei bestimmten Regelaufgaben bieten sich Regelventile mit Motorantrieb an. Diese werden dann Auf-Neutral-Zu gesteuert. Das Regelverhalten kann PID ähnlich aus-geführt werden. Der Vorteil ist, in Neutralstellung bewegt sich das Regelventil nicht und verbraucht auch keine Energie. Der Nachteil hingegen ist, das sie für sich schnell ändernde Prozesse ungeeignet sind.

Geeignete Probenahmeventile sind in den meisten Betrieben nicht in ausreichender Anzahl vorhanden.

Wirklich gute Probenahmeventile sind
· manuell für die Probenahme und
· automatisch für die Reinigung zu öffnen,
· sterilisierbar
· reinigbar
· zuverlässig

Zusammenfassung:
Es wird an Beispielen aus dem Bereich der Rohrverbindungen und der Ventile dar-gestellt, dass die Auswahl der richtigen Armaturen Kosten sparen kann. Im Bereich der Rohrverbindungen hat die klassische Milchrohrverschraubung nach DIN 11851 ihre Daseinsberechtigung eigentlich nur noch für Schlauchverbindungen. Paneele werden zweckmäßigerweise mit SMS Verschraubungen ausgerüstet. Verbindungen die nur zu Wartungsarbeiten zu lösen sind, sollten mit Kleinflanschverbindungen aus-geführt werden. Auch wo es teilweise noch unüblich ist, z.B. an Pumpendeckeln, bie-ten sich Schweißverbindungen an.

Optimale Ventile und Ventildichtungen können nur durch Erfahrung und aufwändige Prüfungen ermittelt werden.

Die Anschaffungskosten sind bei vielen Armaturen der kleinste Teil der „life cycle costs“.

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