Technische Info Glasindustrieapparaturen

Alle Glasteile sind aus SIMAX Borosilikatglas 3.3. hergestellt.
Dieser Borosilikatglastyp zeichnet sich durch hohe chemische Beständigkeit, niedrigen Wärmeausdehnungsko-
effizient und damit auch durch hohe Beständigkeit gegen Temperaturänderungen aus. Die Eigenschaften des SI-
MAX-Glases stehen unter dauernder Aufsicht und wurden auf die Übereinstimmung mit der ISO 3585 zertifiziert.
1. Haupteigenschaften des SIMAX-Glases
Chemische Zusammensetzung
1.1. Chemische Beständigkeit
Die Erzeugnisse aus SIMAX-Glas zeichnen sich durch hohe Beständigkeit gegen Einflüsse von Wasser, Wasser-
dampf, Säuren, Salzlösungen und eine relativ gute Beständigkeit gegen Alkalien aus. Aus diesen Gründen wird
das SIMAX-Glas überall dort eingesetzt, wo von den Erzeugnissen eine hohe chemische Widerstandsfähigkeit
und ein neutrales Verhalten gegenüber aufbewahrten oder bearbeiteten Stoffen verlangt wird, d.h. in der Che-
mie, in Laboratorien, in der Medizin, Pharmazie, Nahrungsmittelindustrie usw. Die chemische Beständigkeit wird
anhand der durch ISO-Normen definierten internationalen Standardmethoden bewertet.
Methode nach der ISO-Norm
1.1.1. Wasserbeständigkeit bei 98°C
Die Prüfung erfolgt nach der CSN ISO 719. Für den praktischen Bedarf dient die Angabe über den Auszug aus 2g
Glaskrümel, Körnergröße zwischen 300-500 mm, Wasser der Reinheitsgrad 2, während 60 Min. bei 98°C.
1.1.2. Wasserbeständigkeit bei 121°C
Die Prüfung erfolgt nach der CSN ISO 720. Für den praktischen Bedarf dient die Angabe über den Auszug aus
10g Glaskrümel, Körnergröße zwischen 300-425 mm, Wasser der Reinheitsgrad 2, während 30 Min. bei 121°C.
1.1.3. Säurebeständigkeit
Das SIMAX-Glas widersteht, wie alle international anerkannten Borosilikatgläser, praktisch allen aggressiven Mit-
teln, ausgenommen sind die Fluorwasserstoff-, Fluorkiesel- und Phosphorsäure sowie konzentrierte heiße Lau-
gen, die sichtbar die Berührungsoberflächen des Glases angreifen. Die Fluorwasserstoffsäure beschädigt die
Glasoberfläche schon bei niedrigen Konzentrationen. Die Phosphorsäure und Laugen beschädigen das Glas bei
niedrigen Temperaturen und Konzentrationen nur wenig. Bei hohen Konzentrationen und Temperaturen sinkt je-
doch sichtlich die Beständigkeit. Der dauernde Wechsel von saurem und alkalischen Milieu steigert die Korrosion.
Die Prüfung erfolgt nach ISO 1776. Musterstücke der Größe 30-40 cm
2
werden den Auswirkungen der wässrigen
Lösung aus Chlorwasserstoff bei 100°C für 3 Stunden ausgesetzt.
1.1.4. Alkalienbeständigkeit
Die Prüfung erfolgt nach CSN ISO 695. Musterstücke der Große 10-15 cm
2
werden in kochende Lösung mit glei-
chem Volumen an Natriumkarbonat und Natriumhydroxyd 3 Stunden lang getaucht.
1.2. Physikalische Eigenschaften
Mittlerer Koeffizient der Wärmelängeausdehnung ανδ (20°C; 300°C)
Transformationstemperatur T
g
Glastemperatur bei Viskosität Ƞ in dPa.s: 10
13
(obere Kühltemperatur)
Glastemperatur bei Viskosität Ƞ in dPa.s: 10
7,6
(Erweichungstemperatur)
Glastemperatur bei Viskosität Ƞ in dPa.s: 10
4
(Bearbeitungstemperatur)
Kurzfristige zulässige höchste Arbeitstemperatur
Dichte ρ bei 20°C
Elastizitätsmodul E (Young‘s modulus)
Poissonsche Konstante μ
Wärmeleitzahl λ (20°C bis 100°C)
3,3 . 10
-6
K
-1
525 °C
560 °C
825 °C
1260 °C
500 °C
2,23 g . cm
-3
64 . 10
-3
0,20
1,2 W . m
-1
.
K
-1
1.2.1. Thermische Eigenschaften
Eine hohe Beständigkeit von Produkten aus SIMAX-Glas gegenüber plötzlichen thermischen Temperaturschwan-
kungen - thermische Stabilität - hängt von einem geringen Wärmeausdehungskoeffizienten, einer relativ geringen
modularen Zugfestigkeit und einer relativ hohen Wärmeleitfähigkeit ab, die zu einem geringeren thermischen
Gradienten in der Produktwand führt. Beim Abkühlen und Erwärmen des Glasproduktes entsteht keine uner-
wünschte inneren Spannung. Wenn ein Glasprodukt durch Temperaturänderung kaputt geht, wird dies durch
Zugspannung der Produktoberfläche bei linearer Expansionsfähigkeit des Glases zum Zeitpunkt des schnellen
Abkühlens von der Produktoberfläche verursacht.
Die zugelassene Wärmebeanspruchung hängt vom Wärmeniederschlag in der Wand des Glasteils ab. Unter der
Voraussetzung, dass kein plötzlicher Temperaturschock entsteht, kann dieses Glas bis zu Temperaturen von ca.
300°C benutzt werden. Gewöhnlich, vor allem unter Berücksichtigung des Dichtungs- und Verbindungsmateriels,
wird die Anwendung von Glasrohren und -apparaturen bis zu Temperaturen von ca. 200°C empfohlen.
Die mögliche Grenze eines raschen Temperaturwechsels hängt von der Wärmebelastung ab, die wiederrum von
Betriebsbedingungen, Verbindungen und Befestigung von Teilen beeinflusste wird. Aus diesen Gründen kann
kein limitierender Wert für alle entstehenden technologischen und Betriebsbedingungen angegeben werden.
Eine wesentliche Bedingung für gute Beständigkeit gegen Temperaturstöße ist, das Glas nicht mechanisch zu
bearbeiten und die gesamte Glasoberfläche vor Kratzern, Mattierungen u.ä. zu schützen.
Der Temperaturschock ist eine schnelle Temperaturänderung zwischen dem Glasteil und der Umgebung, der von
der Wanddicke der Glasteile und der Art der Erhitzung abhängt. Beständigkeit der Glasteile gegen Temperaturer-
wärmung laut PN 13 8900.
Wanddicke in mm
4
5
7
10
Temperaturunterschied in °C
120
100
90
80
Größe des Teils
DN 15-25
DN 40-100
DN 150-400
DN 600
1.2.2. Wärmeübertragung
Die Orientierungswerte des gesamten Wärmeübergangskoeffizienten durch die SIMAX-Glaseände:
Bei Benutzung als Kondensator (um die Rohre kondensiert Wasserdampf, in den Rohren Kühlwasser)
k = 290-580 W/m
2
K (250-500 kcal/m
2
h °C)
Bei Benutzung als Verdampfer ( um die Rohre Wasserverdampfung, in den Rohren Wasserdampfkondensation)
k = 465-814 W/m
2
K (400-700 kcal/m
2
h °C)
Bei Benutzung als Wärmeaustauscher (um die Rohre erhitzte Flüssigkeit)
k = 250-400 W/m
2
K (200-350 kcal/m
2
h °C)
1.2.3. Längenänderung in der Abhängigkeit von der Temperatur
Das SIMAX-Glas verfügt über einen sehr niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten.
Die Änderung der Rohrleitungslänge von 100 m in Abhängigkeit von der Temperatur wird in der folgenden
Tabelle aufgeführt:
Temperatur (°C)
Längenveränderung (mm)
50 100 150
17
33 50
Die Längenänderung der Rohre infolge Temperaturveränderung müssen bei längeren Anlagen beachtet werden
und die befestigten Rohre sind so zu sichern, dass eine Längenveränderung möglich ist. Das wird gewöhnlich
unter Verwendung geeigneter Kompensatoren erzielt.
1.2.4. Mechanische Eigenschaften
Die mechanischen Eigenschaften und die Lebensdauer der Produkte aus SIMAX-Glas sind teilweise von ihrer
Vollendungsstufe abhängig, insbesondere im Komlpex, da.h. tiefe Schäden an der Oberfläche durch manuelle
Manipulation und sekundärer Wärmebehandlung verschlechtern die Lebensdauer.
Abriebhärte der Glasmasse 6° auf der Mohs-Skala
erlaubte Zugspannung 3.5 MPa
Cooling SIMAX glass
Das Kühlen stellt einen thermischen Prozess dar, durch den das Entstehen unerwünschter und unzulässig hoher
thermischer Spannung im Glas, welche die Beständigkeit des Produktes reduzieren würde, verhindert oder die
bereits entstandene Spannung beseitigt wird.
Der Kühlungszyklus verläuft in drei Stufen:
Temperaturerhöhung (Erhitzen) durch Erwärmungsgeschwindigkeit von der Eingangstemperatur bis zur
oberen Kühltemperatur.
Haltedauer für eine bestimmte Periode (Verwilen, Temperieren, Stabilisieren) des Produktes an der oberen
Kühltemperatur, wodurch der Ausgleich der Temperaturunterschiede im Produkt und die Reduzierung der Span-
nung auf ein akzeptables Niveau erzielt werden muss.
Temperaturabnahme (Kühlen und Nachkühlen) des Produktes durch Abkühlungsgeschwindigkeit von
der oberen auf die untere Kühlungstemperatur (diese Phase ist wichtig, da es zur Entwicklung von Dauerspan-
nungen kommen kann) und von der unteren Kühlungstemperatur auf die Endtemperatur oder auf die Umge-
bungstemperatur (wichtig für die nachfolgende Manipulation mit den Produkten).
1.2.5. Beanspruchung durch Innenüberdruck
Der zulässige Innenüberdruck im Glasrohr und in der Einrichtung hängt von dem Innendurchmesser, dem Ma-
terial der Verbindungsteile, vom benutzten Dichtungstyp, der Betriebstemperatur und der Form ab. Bei Glas-
apparaturen, die aus Einzelteilen verschiedener Lichtweite und Formen zusammengebaut sind, richtet sich die
zugelassene Beanspruchung durch Innenüberdruck stehts nach dem Teil der niedrigsten zugelassenen Bean-
spruchung.
Betriebswerte des Flüssigkeitsdrucks bei einem Temperaturunterschied zwischen der Innen- und Aussenwand
t = 5°C (und Temperaturen bis 120°C) sind:
Wert in MPa = Überdruck
Tabelle des zulässigen Überdrucks für „T“-Stücke und Kreuze
*verminderter Wert des zulässigen Überdrücks
Die Druchstöße, verursacht durch den Betrieb von Pumpen oder Armaturen, dürfen die maximalen Betriebs-
drücke der Rohtleitungen nicht übersteigen. Die Rohrleitung muss geschützt werden (durch Sicherungsventile,
Luftspeicher usw.).
1.2.6. Beanspruchung durch Innenunterdruck
Die zulässige Beanspruchung der Einrichtung durch Vakuum hängt von der Formenstabilität der großen Glasteile,
der Bearbeitungstemperatur, dem Material der Verbindungsteile und vom benutzen Dichtungstyp ab.
Langfristige Erfahrungen beweisen, dass die Apparaturen bei einem Unterdruck, der dem absoluten Druck von
0,0015-0,002 MPa entspricht, sicher betrieben werden können.
1.2.7. Optische Eigenschaften
Das SIMAX-Glas weist im sichtbaren Spektrum keine wesentliche Absorption auf, ist klar und farblos. Die Durch-
lässigkeit der UV-Strahlung bewegt sich im mittleren Spektrum und ist höher als bei üblichem Fensterglas, was
die Anwendung von Glasapparaturen für fotochemische Reaktionen ermöglicht z.B. Sulfonierungs- und Haloge-
nisierungsprozesse.
1.2.7. Elektrische Eigenschaften
Das SIMAX-Glas ist bei üblichen Temperaturen nicht leitendes Material - es ist ein Isolierstoff. Spezifischer Wider-
stand in feuchtigkeitsbeständiger Umgebung (20°C) höher als 10
13
-10
15
Ω.cm. Dielektrizitätskonstante ε (20°C,
1 MHz) 4,6. Verlustwinkel tg ε (20°C, 1 MHz) 4,9 . 10
-3
. Dielektrische Verluste steigen steil mit zunehmender
Temperatur und ändern sich mit der Frequenz.
Wellenlänge 9 mm
Wanddicke 1 mm
Wanddicke 2 mm
Wanddicke 5 mm
Wanddicke 9 mm
2. Entwurf und Projektierung der Glasapparaturen
Die Dokumentation für alle Projektvorbereitungsstufen muss folgende Unterlagen enthalten:
- technologisches Schema
- Montageschema
- Baudisposition
- Anforderungen an Bauherrichtungen
- Materialverzeichnisse
- technischer Bericht
- Sicherheitsvorschriften
3. Monatge der Glaseinrichtungen
Eine Garantie für richtigen und sicheren Betrieb wird nur gegeben, wenn die Montage und Inbetriebsetzung fach-
gerecht im Einklang mit der technischen Begleitdokumentation und von Mitarbeitern durchgeführt wurde, die für
Arbeiten mit Glaseinrichtungen beauftragt sind (Monteure von Kavalierglass oder Personen, die von Kavalierglass
geprüft und beauftragt wurden).
Die Montage erfolgt ausschließlich nach der vom Benutzer genehmigten Projektdokumentation. Falls die Mon-
tage anders vorgenommen werden muss als die Dokumentation festlegt, muss der Projektant jede Änderung
vorher genehmigen oder der Besteller muss die Montage in das Montagebuch eintragen und die Änderung der
entsprechenden Dokumentation vornehmen.
Die Kontrolle der Baustelle vor der Montage umfasst die Kontrolle der Baubereitschaft der für die Installation
der Einrichtung bestimmten Räume und der für die Bauvorbereitung vorgesehenen Räume. Gleichzeitig wird
die Baudurchführung im Hinblick auf die Sicherheit während der Montage kontrolliert. Die Übernahme der
Anschlussstellen bezieht sich hauptsächlich auf die technologischen Rohrleitungen, an die die Einrichtung ange-
schlossen werden soll und von der die Montage abhängt.
Die Glas- und Nichtglasteile sind in Einmalverpackungen verpackt. Es dürfen nur unbeschädigte Einrichtungsteile
montiert werden. Bei den Armaturen sind die Sitze, Kegel etc. zu kontrollieren und alle Teile zu säubern.
Die Montage der Tragkonstruktion, Befestigungsbügel, Tragbetten und Rahmen erfolgt nach den Zeichnungen
und der genehmigten Dokumentation der Zeichnungen.
Die Montage der Teile wird mit Hilfe geeigneter mechanischer Mittel im Einklang mit den Sicherheitsvorschriften
durchgeführt. Bei der Befestigung senkrechter Sektionen der Glaseinrichtung muss die Bedingung einer einzigen
festen Stütze eingehalten werden, um Spannung in den Glasteilen zu vermeiden. Falls nicht das gesamte Ge-
wicht der Einrichtung an einer Stütze festgehalten werden kann, muss man eine feste Stütze und weitere Schie-
bestützen benutzen. Die (feste) Hauptstütze ist auf ein festigkeitsentsprechendes Glasteil so anzuordnen, dass
der größtmögliche Teil des Einrichtungsgewindes festgehalten wird. Keiner der beweglichen Teile der Lagerung
darf reiben oder klemmen. Es ist zu beachten, dass die Montageeinstellung der beweglichen Lagerungsteile den
Umfang der Dilatationsbewegung während des Betriebes ermöglicht.
Die Einrichtung muss stabilitätsmäßig ausreichend mit Montageelementen so gesichert werden, dass eine ge-
waltsame Montage in den Glasteilen keine Spannung verursacht. Die Teflonkompensatoren werden so montiert,
dass sie nicht nur die Dilatation in Richtung Achse der Rohrleitung ausgleichen, sondern auch Vibrationsübertra-
gung verhindern.
4. Prüfung der Glaseinrichtungen
Die montierte Einrichtung ist nach ihrem Aufbau, ihrer Rekonstruktion oder Reparatur vor der Inbetriebsetzung zu
überprüfen. Die einzelnen Prüfungsarten werden in der Projektdokumentation wie folgt vorgeschrieben:
- Die Kontrolle der montierten Einrichtung (Bauprüfung) stellt fest, ob die gesamte Durchführung und das ver-
wendete Material der vorliegenden Projektdokumentation und den vereinbarten Anforderungen des Auftrag-
gebers entsprechen und kontrolliert die Bereitschaft zur Druckprobe.
- Druckproben dienen zur Überprüfung der Druckbeständigkeit der Rohre.
- Temperaturänderungsprobe - Kontrolle des Verhaltens der Rohre bei Temperaturschwankungen.
- Dichtheitsprobe - Kontrolle der Dichtheit der Glasrohre.
Über die durchgeführten Proben muss ein Protokoll verfasst werden.
5. Betrieb und Instandsetzung der Glasapparaturen
Die Betriebsbedingungen jeder Glaseinrichtung müssen im Projekt spezifiziert sein. Falls der Benutzer den Be-
trieb unter Anwendung von Glasteilen projektierte, die in Projekten, Prospekten und Dokumentation des Liefe-
rers spezifiziert sind, darf die Grenze der Arbeitsbedingungen nicht die vom Hersteller für die einzelnen Teile
festgesetzten Bedingungen überschreiten.
Es müssen schriftliche Betriebsvorschriften zur Verfügung stehen, die detailliert, die Betriebsabschnitte beschrei-
ben, inkl. Inbetriebsetzung, Produktion und Außerbetriebsetzung der Einrichtung. Ferner müssen die kritischen
Faktoren spezifiziert werden, die eine Unterbrechung der Produktion zur Folge haben. Wenn es sich um Arbeits-
vorgänge handelt, während derer die Grenzen der Arbeitsdrücke überstiegen werden können, muss die Glasein-
richtung an den einschlägigen Stellen mit Alarmanlagen, Sicherungen, Drucksicherungsventilen usw. geschützt
werden.
In chemischen Betriebsstätten, wo infolge statischer Elektrizität Brand- oder Explosionsgefahr droht, insbesondere
bei der Verarbeitung und Transport von Flüssigkeiten in Gasrohrleitungen, muss in die Sicherheitsmaßnahme die
Punkterdung an der Außenfläche jedes Glasteils einbezogen sein.
Eine Glaseinrichtung, die für die Verarbeitung chemischer Stoffe bestimmt ist und deren Entweichen dem Bedie-
nungspersonal Gesundheitsschäden verursachen kann, muss mit einer geeigneten Abdeckung oder Platzierung
der ganzen Apparatur separat, in einem während des Betriebs geschlossenen Raum, geschützt werden.
5.1. Technische Anforderungen
Vor der Inbetriebnahme muss eine eingehende Untersuchung aller Glasteile hinsichtlich des möglichen Auftre-
tens mechanischer Beschädigungen (Anschläge und Sprünge), die während der Montage entstehen konnten,
vorgenommen werden. Anschlagstellen und Sprünge könnten die Durchführung der Glasapparatur-Operationen
unmöglich machen und eventuell materielle Schäden verursachen. Bei der Inbetriebnahme, Füllung und Erhit-
zung der Einrichtung darf es zu keiner höheren Glasbeanspruchung kommen, als sie vom Projektanten gemäß
den gültigen Vorschriften und Normen festgelegt wurde.
5.2. Inbetriebnahme
Für die Pflege der Glasoberflächen und für die Bewahrung aller seiner geforderten Eigenschaften muss die Säu-
berung der Teile sofort nach der Betriebsstilllegung erfolgen. Es müssen alle Reinigungsmittel mit Schleifcharakter
vermieden und die chemische Auflösung von Unreinheiten bevorzugt werden. Wegen der Gefahr des allmäh-
lichen Reduzierens des Glasglanzes und der Transparenz muss vor stark alkalischen Reinigungsmitteln (besser
Mitteln mit neutraler Reaktion) gewarnt werden.
5.3. Instandhaltung der Glaseinrichtungen
5.3.1. Glassäuberung
Während der Instandhaltungsarbeiten an der Einrichtung ist unzulässig:
- an der Einrichtung und den Armaturen zu arbeiten, wenn sie in Betrieb und unter Druck sind
- gläserne Einrichtungsteile als Trageteile auszunutzen
- an Glaseinrichtungen Montagehilfseinrichtungen aufzuhängen
- eine Druckprobe mit fehlerhaften Manometer oder höheren Druck vorzunehmen, als zulässig ist
- demontierte Teile müssen gesäubert und kontrolliert werden, ob sie beschädigt sind
- nach einer Reparatur müssen die Flanschverbindungen und die ganze Einrichtung unter Betrieb während 24
Stunden kontrolliert werden
- über jede Reparatur der Einrichtung und durchgeführte Probe muss eine Eintragung im Revisionsbuch erfolgen
5.3.2. Arbeitssicherheit
Der Hersteller der Glasapparaturen Kavalierglass a.s. bestätigt, dass das Produkt aus SIMAX Borosilikatglas 3.3
hergestellt ist und die Anforderungen der ČSN ISO 3585 erfüllt. Die Abmessungen und die Auführungsqualität der
Glaserzeugnisse entsprechen den Normen ČSN EN 1595, ČSN EN 12 585 und den Betriebsnormen. Der Produ-
zent garantiert für die Dauer eines Jahres, dass es zu keiner willkürlichen Beschädigung der Glasteile kommt. Für
den richtigen und sicheren Betrieb haftet der Produzent nur in dem Fall, wo die Montage und Inbetriebsetzung
fachgerecht im Einklang mit der technischen Dokumentation und von geschulten Mitarbeitern für die Arbeiten
mit Glaseinrichtungen erfolgt, die von Kavalierglass, a.s, Sázava geliefert werden (Monteure von Kavalierglass, a.s.
oder geprüfte und beauftragte Mitarbeiter von Kavalierglass, a.s.).
Der Produzent gewährt keine Garantie im Fall mechanischer Beschädigung und weiterer Mängel infolge unge-
eigneter Lagerung, Transports, unsachgemäßer Montage und Säuberung oder der Veränderung außerhalb der
Toleranzen der technischen Begleitdokumentation.
Die in der Dokumentation angeführten Punkte repräsentieren kein verbindliches Produktionsprogramm, der
Hersteller behält sich die Möglichkeit der Einführung technischer Änderungen vor.
6. Garantie