ARCA Regler GmbH

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Hallenplan

VALVE WORLD EXPO 2018 Hallenplan (Halle 4): Stand A02

Geländeplan

VALVE WORLD EXPO 2018 Geländeplan: Halle 4

Ansprechpartner

Dipl.-Kfm. Christian Lambertz

Head of Sales & Project Engineering

Telefon
+49-2156-7709-114

E-Mail
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Regelarmaturen/ventile

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Mess- und Regeltechnik

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19.09.2018

Multi stage throttling cartridges - made by additive production - designed to fit to any plant characteristics!

When looking at the ongoing development of products and manufacturing methods, no one can deny that additive production methods of metallic components will be a part of the future. Even though today this method is only applicable on rather small components in an economical way (nevertheless the capability of additive production covers parts up to one ton of net weight), there is a potential of technical opportunities given, which will require a total new sight on engineering, design and application knowledge.
Additive production denotes all production methods, in which the part to be produced is built up layer by layer out of a raw material, available as a powder or as a wire. Today the selective laser melting (SLM) is the main method on high-precision parts. Here metal powder is applied in typical 20-100 µm layers and then completely molten by means of a laser beam selective at those areas which shall become the component. With the solidification of those areas to a compact metal structure with the physical properties of the original material, and after removing the remaining, not molten metal powder at the end of the production process, the final component is built up.
One of the main features of all additive production methods is, that almost each inside contour or cavity can be produced without problems; and this by directly using given CAD-data. With this, there are no additional costs for patterns or special tools - the additive production method is the ideal method for batch size “1”.
Today, under the precondition of relatively high specific costs of additive produced components, the economic and commercial application is restricted to such parts, which
- cannot be (or only with high complexity) produced by conventional machining methods.
- are of such size and weight, that the cost of additive production is in a reasonable relation to the market price of the complete product (e.g. a control valve).
- are components, where the additive production method offers a detectable customer’s benefit. This might be a short delivery time (for example in case of urgently required spare parts), but also technical advantages either given by the absolute functional design or achieved by the individual adaptability to any specific process case or condition.
Based on these parameters, a systems engineering for the design of multistage throttling cartridges used in ARCA ECOTROL® control valves was developed, which generates ready to use CAD-data directly out of the control valves sizing. These throttling cartridges can be conducted either with given (constant) number of single throttling stages, but also with a variable number of stages (as a function of the valve opening).
The design with variable number of throttling stages is suitable for applications, where there is a significant dependency between flow and differential pressure. This means at low flow (small valve opening) there is a high differential pressure across the control valve (with susceptibility for cavitation) whereas at full valve opening the pressure drop is quite small, requiring a rather high flow coefficient.
Whatever your application looks like - additive manufacturing - and ARCA – realize almost everything!

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19.09.2018

Mehrstufige Drosselpakete aus additiver Fertigung - speziell angepasst an jede Anlagenkennlinie!

Im Zuge der ständigen Weiterentwicklung von Produkten und Fertigungsverfahren ist die additive Fertigung auch bei metallischen Komponenten nicht mehr wegzudenken. Wenn derzeit aus Kostengründen nur bei relativ kleinen Komponenten anwendbar, besteht hier ein Potential an technischen Möglichkeiten, die ein vollkommenes Umdenken hinsichtlich Konstruktion und Anwendungswissen erfordert.
Unter den Begriff „additive Fertigung“ fallen alle Fertigungsverfahren, bei denen das zu produzierende Bauteil Schicht für Schicht aus Rohmaterial (welches als Pulver oder auch als Draht vorliegt) aufgebaut wird. Das derzeit wichtigste Verfahren bei Metallen ist das selektive Laserschmelzen (SLM). Hierbei wird Metallpulver in Schichten von 20-100 μm aufgetragen und anschließend mittels Laserstrahl an den Stellen, die hinterher „Bauteil“ werden sollen, komplett aufgeschmolzen. Mit dem Erstarren dieser Bereiche zu einer kompakten Masse mit den Eigenschaften des Grundwerkstoffes und dem Entfernen des nicht aufgeschmolzenen Pulvers am Ende des Produktionsprozesses entsteht das fertige Bauteil.
Eines der herausragenden Merkmale der additiven Fertigung ist die Tatsache, dass sich fast jede beliebige Innenkontur problemlos herstellen lässt - und zwar direkt aus vorgegebenen CAD-Daten. Damit entfallen jegliche Kosten für Werkzeuge oder Modelleinrichtungen - die additive Fertigung ist ideal geeignet für die Losgröße „1“.
Aufgrund der relativ hohen spezifischen Kosten für additiv gefertigte Komponenten beschränkt sich die wirtschaftliche Anwendung der additiven Fertigung nur auf Komponenten, die 
- mit herkömmlichen Verfahren nicht oder nur sehr aufwendig herstellbar sind.
- in Größe und Gewicht so bemessen sind, dass die Mehrkosten sich noch in einer vernünftigen Relation zum Marktpreis der Armatur bewegen.
- bei additiver Fertigung einen nachweisbaren Kundennutzen darstellen. Dies kann eine kurze Lieferzeit sein (z.B. bei dringend benötigten Ersatzteilen) oder auch technische Vorteile, die sich durch die rein funktionsorientierte Formgebung oder durch die individuelle Anpassbarkeit an vorgegebene Prozessanforderungen ergeben.
Basierend auf diesen Vorgaben wurde für die ARCA ECOTROL®-Regelventile eine Methodik für mehrstufige Drosselpakete entwickelt, die direkt aus der Ventilberechnung CAD-Daten erstellt. Diese können mit vorgegebener Zahl an Drosselstufen, aber auch mit (über den Ventilhub) variabler Stufenzahl ausgeführt sein. Letztere Variante ist besonders geeignet für Einsatzfälle, bei denen eine große Abhängigkeit zwischen Durchfluss und Differenzdruck besteht, d.h. bei kleiner Durchflussmenge ist der Differenzdruck sehr hoch (mit entsprechender Anfälligkeit für Kavitation); bei voll geöffnetem Ventil hingegen liegt nur ein geringer Differenzdruck vor. Hier reicht dann eine einstufige Drosselung mit entsprechend hohem Durchflusskoeffizienten aus.
Wie auch immer der Einsatzfall aussieht - additive Fertigung - und ARCA - machen (fast) alles möglich!

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19.09.2018

Series 190 - Forged Steel for your Safety!

Especially designed to meet high pressure and extreme temperature demands, with the new developed series 190 ARCA Regler completes the product range of control and shut-off valves for the steam
turbine periphery, but also for various other applications.
Due to the rapidly increasing requirements especially in power plant technology (higher steam or condensate temperature as well as an increasing number of regular temperature changes), valves in such service will suffer high stress – inappropriate design or material selection (especially on cast components) could lead to early failure of the valve with impact to the availability of the whole plant.
For this reason, when designing the new series 190, as a matter of principle the pressure containing parts (valve housing and bonnet) have been selected to be dye-forged parts. This manufacturing process guarantees a very homogeneous material structure without any discontinuities. Such microscopic defects, which are very difficult to prevent and to evaluate especially on cast materials, may lead to incipient cracks under hard mechanical or thermal alternating load and with this to early failure of the valve.
 Additionally, most advanced CDF-technology was used to optimize the design of the valve body to avoid tension peaks resulting from sudden temperature changes.
The valve trims are correlating to the well-proven ECOTROL® - system:
- Easy maintenance by exchangeable, clamped seat ring; means no seat thread requiring special tools.
- Parabolic or perforated plugs in a wide range of rated flow coefficients; with equal-percentage or linear characteristic
- Seat retainer optional in low-noise design
- Metal seated, seat leakage either FIV Class IV or Class V.
The valves are delivered with butt weld ends per EN 12627 or ASME B16.25; with pipe outside diameter from 33,7 mm up to maximum 76,1 mm. Optionally, socket weld end or threaded connections are available.
The series 190 product scope are globe and angle style valves in standard materials as follows:
1.0460 / A105
1.7383 / A182F22 CL.3
1.4903 / A182F91
Each of the materials has double-certification to EN and ANSI Standard; means that valve housings from stock can be delivered into PED-range (up to PN 400) as well as into ASME/ANSI range (up to Class 2500; optionally available as “special class” valves with extended pressure/temperature range).
With this, a wide application range and a high availability can be guaranteed.

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19.09.2018

Baureihe 190 - Sicherheit aus Schmiedestahl!

Speziell für hohe Drücke und extreme Temperaturen entwickelt, rundet ARCA mit der Baureihe 190 das Angebot an Regel- und Absperrventilen sowohl für das Turbinenumfeld, als auch für andere Applikationen ab.
Aufgrund der steigenden Anforderungen in der Kraftwerkstechnik (immer höhere Dampf- bzw. Kondensat-Temperaturen sowie ständige Temperaturwechsel durch immer häufigere An- und Abfahrprozesse) werden Ventile gerade in diesem Bereich sehr stark belastet – bei ungünstiger Gehäuseform oder Materialauswahl kann es hier speziell bei Gussteilen zu vorzeitigem Ausfall durch Spannungsrisse kommen, was die Verfügbarkeit der Gesamtanlage gefährdet.
 Aus diesem Grund wurde für Gehäuse und Deckelflansch bei der neuen Baureihe 190 grundsätzlich die Fertigung als Gesenk- Schmiedestück ausgewählt. Dieses Fertigungsverfahren garantiert eine homogene Materialstruktur ohne jegliche Fehlstellen. Gerade diese Fehlstellen, die bei gegossenen Komponenten nur schwer zu vermeiden und zu beurteilen sind, führen bei starker mechanischer oder thermischer Wechselbelastung zu Anrissen und damit zum vorzeitigen Ausfall der Armatur. Darüber hinaus wurde auch die Gehäuseform mit modernsten CFD-Verfahren hinsichtlich der Minimierung von Spannungsspitzen bei plötzlichen Temperaturschwankungen optimiert.
Die Innengarnituren entsprechen dem bewährten ECOTROL® - Prinzip:
- Wartungsfreundlich durch leicht austauschbaren, geklemmten Sitzring, dadurch kein Sitzgewinde
- Parabol- und Lochkegel in einem weiten KVs-Bereich; Kennlinie linear oder gleichprozentig
- Distanzrohr optional in Low-Noise Ausführung
- Metalldichtend, Leckage Klasse IV oder V.
Die Schweißenden können entsprechend EN 12627 oder auch gemäß ASME B16.25 ausgeführt werden; bei einem Rohr-Außendurchmesser von 33,7 mm bis maximal 76,1 mm. Optional sind auch Schweißmuffen oder
Gewindeanschlüsse erhältlich.
Die Baureihe 190 ist als Durchgangs- oder als Eckventil in den folgenden Werkstoffen erhältlich:
1.0460 / A105
1.7383 / A182F22 CL.3
1.4903 / A182F91
Für jeden dieser Werkstoffe liegt eine Doppelzertifizierung vor, so dass die Standardgehäuse sowohl im Bereich der PED (bis PN 400) als auch im ANSI-Bereich (bis Class 2500; auf Wunsch mit erhöhtem zulässigen Betriebsdruck auch als „Special Class“) uneingeschränkt einsetzbar sind. Damit sind ein weiter Einsatzbereich und eine schnelle Verfügbarkeit garantiert.

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19.09.2018

6H/8C Rotary Gate Valve - a new approach for a severe-duty Microflow Valve!

Control valves are used in a wide range of capacity, from butterfly valves with a rated flow coefficient Kvs of more than 50.000 m³/h (enough capacity to fill an Olympic swimming pool within 3 minutes) down to microflow valves with less than 10-5 m³/h rated flow capacity. Such a microflow valve would need more than 20 hours to fill a glass of water.
Typically, microflow control valves are globe style valves with seat diameter 2 mm or less, where the plug either is a parabolic plug or a V-notch type. The turndown ratio and control performance of such a valve is mainly dependent on the tolerances between plug and seat ring. Assuming a control ratio of 20:1 and KVs 10-5 m³/h (and following the rule of thumb, that a KV of 1 m³/h corresponds to 28 mm² vena contracta area), on such valve trim the tolerance between plug and seat ring must be less than 3 µm.
Besides of the challenge to produce such high-precision parts, it is beyond any discussion, that this kind of trim can be used on clean process fluids only and, due to the thermal expansion, only within a restricted temperature range.
This new (patent pending) approach is based on a (rotary) sliding gate valve, where two slices with lapped surfaces are installed in the valve, pressed together by a spring and the differential pressure. This enables zero-tolerance, without any limitation due to tolerances or thermal expansion.
Each slice has one or more bores for the flow passage. Normally the flow passage of such sliding gate valve is only open when the bores overlap. Especially with small rated flow coefficient (means small bores) this results more or less in an on/off characteristic of the valve.
In this new design one of the slices is equipped with a tangential flow channel, which leads and expands into the bore of this slice. This enables a smooth control behaviour with sufficient opening angle (more than 60 degrees).
The slices can be made of any material (even ceramics), which makes the trim resistant against each process fluid and pressure drop. 
Although the valve plug movement is quarter-turn, a standard globe valve housing DN 15 - 25 (ANSI ½“ to 1“) rated PN16 - PN 250 (ANSI Class 150 – 1500) is used. This makes the design economic and allows changing from a standard valve to the new design, even at an existing valve.
First flow characteristic and critical flow factor FL measurements up to 150 bar differential pressure have proven the performance of this approach, even under pressure drop up to 250 bar.

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19.09.2018

6H/8C Drehschieberventil - ein neues Kleinstmengenregelventil für extreme Anforderungen!

Regelventile gibt es in einem großem Bereich von Nennweiten und Durchflusskapazitäten, von Drosselklappen mit einem Durchflusskoeffizienten Kvs von mehr als 50.000 m³/h (genug um ein Olympia-Schwimmbecken innerhalb von 3 Minuten zu füllen) bis hinunter zu Kleinstmengenregelventilen mit einem Nenn-Durchflusskoeffizienten von weniger als 10-5 m³/h. Solch ein Mikro-Stellventil würde dann mehr als 20 Stunden zum Befüllen eines Wasserglases benötigen.
Normalerweise werden für diese kleinen KVs-Werte Durchgangsventile in den Nennweiten 6 - 25 mit einem Sitz-Durchmesser von 2 mm oder weniger eingesetzt, wobei der Kegel entweder ein Parabolkegel (eher eine Nadel) oder ein Zylinder mit V-Nut ist. Das Stellverhältnis und das Regelverhalten eines solchen Ventils werden im Wesentlichen durch die Toleranzen zwischen Kegel und Sitzring bestimmt. Bei einem Durchfluss-koeffizienten KVs von 10-5 m³/h und einem Stellverhältnis von 20:1 (und unter Berücksichtigung der Faustformel, dass ein KV von 1 m³/h in etwa einem Regelquerschnitt von 28 mm² entspricht) ergibt sich eine Maximaltoleranz zwischen Kegel und Sitzring von weniger als 3 µm.
Abgesehen von der Herausforderung, die mit der Fertigung von solchen Präzisionsteilen verbunden ist, sollte jedem klar sein, dass solche Garnituren nur bei sehr sauberen Fluiden eingesetzt werden können. Darüber hinaus ist auch der Temperatureinsatzbereich dieser Ventile aufgrund der thermischen Ausdehnung begrenzt.
Dieses neue (zum Patent angemeldete) System beruht auf einen Drehschieber, bei dem zwei Scheiben mit geläppter Oberfläche innerhalb des Ventils eingebaut und mit einer Feder sowie durch den Differenzdruck aufeinander gedrückt werden. Das garantiert eine absolute Dichtheit, da bei diesem System Fertigungstoleranzen und auch die Wärmeausdehnung keine Rolle mehr spielen.
Wie bei einem Gleitschieber hat jede der Scheiben eine oder mehrere Bohrungen. Normalerweise öffnet sich das Ventil, sobald diese Bohrungen sich überschneiden. Jedoch ergibt sich damit eher eine Auf/Zu -Kennlinie, d.h. der Weg von Geschlossenstellung zur Offenstellung des Ventils entspricht einem sehr kleinen Hub bzw. Drehwinkel. Dies gilt speziell bei kleinen KVs-Werten, die ja auch sehr kleine Bohrungen erfordern.
Bei dieser neuen Lösung wird in die feststehende Scheibe ein tangential verlaufender Durchflusskanal eingebracht, der (mit steigenden Querschnitt) in die Durchflussbohrung dieser Scheibe mündet. Damit erreicht man eine Streckung des Regelbereiches auf einen für die Regelung ausreichenden Drehwinkel von mindestens 60 Grad.
Die Scheiben können aus jedem Material gefertigt werden (bis hin zu Keramik) und sind damit auch für schwierige Fluide geeignet.
Obwohl es sich hierbei um eine Schwenkarmatur handelt, wird das Gehäuse eines normalen Hubventils benutzt. Dies spart Kosten und ermöglicht die Austauschbarkeit mit Standard-Regelventilen; sogar der Umbau eines vorhandenen Ventils der Baureihe 8C oder 6H ist möglich.
Die ersten Messungen der Dichtheit, der Kennlinie und des für das Kavitationsverhalten maßgeblichen Faktors FL bei Druckdifferenzen bis 150 bar, haben das Potential dieses Systems voll bewiesen.
Das 6H/8C Drehschieberventil ist erhältlich in den Nennweiten 15 - 25 (ANSI ½“ bis 1“) in den Nenndruckstufen PN16 - PN 250 (ANSI Class 150 - 1500).

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