Gegenüber explosiver Dekompression beständige Elastomerdichtungen helfen Schäden zu vermeiden

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Mit Schäden an Elastomerdichtungen durch explosive Dekompression sind viele Unternehmen der Chemie- und Gasindustrie, der Zulieferindustrie sowie im Pumpen-, Ventil- oder Kompressorenbau häufig konfrontiert. Herkömmliche Elastomerdichtungen können bei plötzlichem Druckabfall stark beschädigt und undicht werden. Die Folgen sind lange Maschinenstillstandszeiten sowie hohe Reparatur- und Instandhaltungskosten.

Exklusiv in KEM Der Autor: Michael Krüger, Leiter Anwendungstechnik, C. Otto Gehrckens GmbH & Co. KG, Pinneberg

Hochwertige Präzisionselastomerdichtungen kommen in unterschiedlichen Bereichen der Industrie zum Einsatz und müssen zum Teil hohen Anforderungen genügen, um optimale Dichtungsergebnisse zu erzielen. Bei vielen Anwendungen sind Elastomerdichtungen wie z. B. O-Ringe allerdings außergewöhnlichen Belastungen ausgesetzt. Dementsprechend hoch sind auch die Anforderungen an alle verwendeten Materialien, die im Produktionsprozess zum Einsatz kommen.
Viele Hersteller und Betreiber in der Gas- oder Chemieindustrie sowie die Hersteller der Zulieferbauteile haben häufig Leckageprobleme mit Elastomerdichtungen, insbesondere bei starkem Druckabfall im Medium Gas. Hier müssen Dichtungen speziellen Anforderungen genügen, um gasförmige Medien wie Kohlendioxid, Erdgas, Stickstoff, Helium und Wasserstoff bei Drücken von mehr als PN 30/30 bar und bei plötzlichem Absinken (innerhalb weniger Sekunden) sicher abdichten zu können. In einigen Anwendungen können die Drücke bis zu PN 400/400 bar erreichen. Nur speziell getestete Werkstoffe können in diesen Anwendungen zum Einsatz kommen. So schreibt beispielsweise die Norm DIN EN 14141 für Erdgasleitungen vor, dass nichtmetallische Teile von Armaturen wie z. B. elastomere Dichtungen gegenüber explosiver Dekompression beständig sein müssen. Solche Bedingungen treten in unterschiedlichen Bereichen des Maschinenbaus auf wie beispielsweise. in Pumpen, Rohrleitungen, Armaturen- und Zubehörindustrie.
Was ist explosive Dekompression?
Von explosiver Dekompression sind in erster Linie Dichtungen betroffen, die gegenüber gasförmigen Medien abdichten müssen, wenn das Gas von einem hohen Druckniveau innerhalb von kurzer Zeit auf ein niedriges absinkt. Elastomere sind permeabel für Gase, Dämpfe und Flüssigkeiten, sodass Gase unter Druck in das Dichtungsmaterial eindringen können. Bei einem starken Druckabfall kann das Medium nicht schnell genug aus dem Dichtungswerkstoff entweichen. Die Dichtung wird dadurch so stark beschädigt, dass sie nicht mehr abdichten kann. Der Druckabfall ist daher die Ursache für die Beschädigung der Elastomerdichtung, die beispielsweise durch Blasenbildung an der Oberfläche visuell leicht zu erkennen ist. Dieses Phänomen ist als explosive Dekompression bekannt.
Konventionelle Elastomerdichtungswerkstoffe sind in diesen Anwendungen nicht einsetzbar, da ihr Widerstand gegenüber den hier auftretenden Kräften nicht ausreichend ist. Hier können nur speziell aufgebaute Elastomere zum Einsatz kommen, die sich insbesondere durch gute physikalische Eigenschaften (z. B. hoher Weiterreißwiderstand) auszeichnen. Diese Spezialprodukte werden auch AED-Dichtungswerkstoffe (Anti-Explosive-Decompression) genannt.
Wie lässt sich dieses Problem lösen?
C. Otto Gehrckens (COG), Hersteller von elastomeren Dichtungen, hat speziell für Anwendungen gegen explosive Dekompression verschiedene Hightech-Werkstoffe entwickelt und intensiv geprüft. Um den Anforderungen an die Dichtbeständigkeit gegen den individuellen Medien in den jeweiligen Anwendungen gerecht zu werden, genügt den Herstellern oder Betreibern eine Widerstandsfähigkeit gegenüber explosiver Dekompression alleine nicht. COG hat deshalb verschiedene Spezial-Compounds für unterschiedliche Anforderungen entwickelt: vier FKM, zwei HNBR und zwei FFKM-Werkstoffe. Alle Compounds erfüllen dabei die Norsok-Standard-M-710 Anforderungen zur Beständigkeit gegen explosive Dekompression, zwei von ihnen eignen sich darüber hinaus auch für den Einsatz in Bauteilen oder Baugruppen mit API 6A und 6D der Ventil- und Armaturenindustrie. Zudem erfüllen einige Compounds den amerikanischen NACE TM 0297- (explosive Dekompression) und TM 0187-Standard.
Alle AED-Dichtungswerkstoffe von COG gewährleisten auch bei extremen und schnellen Druckwechseln eine dauerhafte Dichtleistung. Die Werkstoffe weisen, neben einer hohen chemischen und thermischen Beständigkeit, eine hohe Härte auf, die insbesondere bei hohen Drücken einer möglichen Spaltextrusion entgegenwirkt und so eine explosive Dekompression vermeidet. Neben vier chemisch resistenten FKM-Werkstoffen, der Vi 899 ist bis zu einer Einsatztemperatur von -46 °C geeignet, hat dieser Hersteller auch zwei HNBR-Compounds entwickelt. Diese Dichtungswerkstoffe überzeugen durch eine hervorragende chemische Beständigkeit, vor allem gegen Öle und Kraftstoffe. Neben einer guten Hitze- und Witterungsbeständigkeit, weisen diese Werkstoffe eine hohe mechanische Festigkeit auf.
Für Tieftemperaturanwendungen gibt es, neben dem FKM-Compound Vi 899, auch einen speziellen FFKM-Compound namens Perlast ICE G90LT. Dieser Werkstoff erfüllt den Norsok-Standard M-710 und entspricht weiterhin den Anforderungen nach API 6A und 6D. In Abhängigkeit von dem auftretenden Druck des abzudichtenden Mediums kann dieser Dichtungswerkstoff sogar bis -80 °C eingesetzt werden.
Speziell konzipierte und getestete Elastomere
Für die hohen Anforderungen an Dichtungen gegen explosive Dekompression können nur speziell für diesen Bereich konzipierte und getestete Elastomere zum Einsatz kommen. Für sämtliche Anwendungen in industriellen Bereichen mit starkem Druckabfall konnten mit diesen Werkstoffen bereits erfolgreich Beschädigungen an Elastomerdichtungen verhindert und damit kostspielige Leckagen vermieden werden. Das Problem der explosiven Dekompression muss immer in einen Kontext mit den Anforderungen und der Resistenz des Dichtungswerkstoffes gegenüber dem abzudichtenden Medium gesetzt werden. Die Medienbeständigkeit ist deshalb bei der Auswahl des richtigen Dichtungswerkstoffes auch in diesen Einsatzgebieten unabdingbar. Deshalb ist es wichtig, mit Herstellern zusammenzuarbeiten, die auch über eine entsprechende Werkstoffauswahl und das Know-how auf diesem Gebiet verfügen. Nur so kann der Konstrukteur und Anwender eine optimale Dichtungslösung für seine Anwendung erhalten.

Info & Kontakt
C. Otto Gehrckens (COG)
Michael Krüger
Leiter Anwendungstechnik
Tel.: 04101 5002-26

C. Otto Gehrckens GmbH & Co. KG
Dichtungstechnik
Postfach 1453
D-25404 Pinneberg

Gehrstücken 9
D-25421 Pinneberg

Telefon 0 41 01 / 50 02 – 0
Telefax 0 41 01 / 50 02 – 83

Geschäftsführer: Ingo und Jan Metzger

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