Auf die Füllung kommt es an

Dr. F. Schneider

Es gibt eine ganze Reihe von PTFE-Dichtungen, die für spezielle Anwendungen sehr befriedigende Resultate liefern. Wenn aber Temperaturwechseltauglichkeit, Luftspaltfüllvermögen, Langzeit-Leckagesicherheit, CIP-Tauglichkeit, Einbaumöglichkeit im Kraftnebenschluß mit dem gleichen Dichtungstyp möglich sein sollen, gibt es oft Probleme. Dabei sind die meisten für das Abdichten relevanten Eigenschaften von PTFE durchaus positiv.

• Gute chemische Beständigkeit,

• Fließfähigkeit unter Pressung bei hohen und tiefen Temperaturen,

• keine maßgebliche Verhärtung oder Versprödung im Kryobereich,

• antiadhäsives Verhalten gegenüber fast allen Substanzen,

• großer Einsatzbereich von -200 bis +270 °C.

Allerdings gibt es auch schwerwiegende Nachteile:

• Sehr große Wärmedehnung bei fehlender Elastizität,

• Wegfließen unter Belastung bei hohen Temperaturen und

• Permeabilität für viele chemische Stoffe.

Ziel der modernen Dichtungstechnologie muß es daher sein, die guten Eigenschaften von PTFE voll zu nutzen und die negativen Eigenschaften zu kompensieren.

Bei den Perel-Dichtungen ergänzen sich Hülle und Hüllenkern synergetisch. Abbildung 1 zeigt die Hülle einmal unbelastet (a) und einmal belastet (b). Der Dichtungsrücken darf nicht zu starkwandig sein, damit er beweglich bleibt und ohne großen Kraftaufwand mitgeht, wenn die elastische Füllung zusammengedrückt wird oder sich unter der Federkraft des Dichtungskerns wieder dehnt. Außerdem muß die Hülle scharfe, unverletzte Dichtkanten haben. Beim Verschrauben wölbt sich der Rücken nach innen, wodurch die spezifische Flächenpressung durch eine Art Hebelwirkung entlang der Kanten extrem hoch wird. Das PTFE kommt örtlich zum Fließen und sorgt für einen schmutzritzenfreien inneren Abschluß. Die Verbindungen werden sicher dicht und gleichzeitig CIP-fähig.

Der Fließeffekt läßt sich noch verstärken, wenn die Hülle wenigstens einseitig mit einer schmalen Flachrippe versehen ist (Abb. 2). Die hohe Flächenpressung wird durch diese Maßnahme auf eine größere Fläche ausgedehnt. Solche Hüllen eignen sich für Dichtungen, die relativ grob geschliffene oder materialbedingt rauhe Bearbeitungsflächen (Glas, Graphit usw.) sicher und sauber abdichten sollen. In schwierigen Fällen wird die Dichtstelle zur Erhöhung der Fließfähigkeit erwärmt und so dem hochviskosen PTFE Zeit gegeben, in die Ritzen und Krater hineinzufließen. Erst dann wird auf Dichtheit geprüft.

Die gute Deformierbarkeit von Rein-PTFE sorgt dafür, daß die Hülle sich auch an stark verzogene Dichtflächen bei Emailapparaten oder Emailkolonnen ohne großen Widerstand anlegt. Die Dichtkanten werden bei nicht ebenen Flanschen unterschiedlich stark angepreßt und der Rücken der Dichtung ist mehr oder weniger gewölbt. Eine perfekte CIP-fähige Abdichtung ist in diesem Fall nur dann möglich, wenn die federunterstützte Anpreßkraft noch groß genug ist, um einen spaltfreien Abschluß zu gewährleisten. Bei großen Durchmessern und starkem Verzug wird daher die Hülle zwei- oder dreistufig eingesetzt.

Um gute Dichtigkeiten zu erzielen, muß die Hüllenfüllung ideal elastisch sein und die selben äußeren Bedingungen aushalten wie die Hülle. So kommen beispielsweise keine Elastomereinlagen in Frage, da diese bei tiefen Temperaturen hart werden. Außerdem quellen sie bei eindiffundierenden Medien auf und sprengen die PTFE-Hülle. Auch Stahlwolle als Füllmittel ist ungeeignet, weil eindiffundierende korrosive Medien das Metall angreifen und die Elastizität zerstören.

Als universell geeignete, sehr korrosionsresistente und permanent elastische Füllung hat sich Glaswolle aus feinsten Fasern erwiesen. Diese wird in der Form von textiltechnisch hergestellten Bändern satt in die Hüllen eingebracht und gesichert. Man erreicht damit sehr große Federwege und die zum Abdichten notwendigen, permanent wirkenden Anpreßkräfte. Zur Erhöhung der spezifischen Flächenpressung im Innenbereich der Dichtung füllt man die Hülle innen mit einem etwas breiteren Band als außen (Abb. 3). Auf diese Weise bilden sich produktseitig keine Schmutztaschen.

Durch das Einlegen eines starren Ringes im Außenbereich (Abb. 4) entsteht eine Dichtung mit festem Anschlag. Auf diese Weise kann man die Verpressung des Federpakets begrenzen und gleichzeitig sicherstellen, daß keine Toträume entstehen.

Einen echten Kraftnebenschluß kann man entweder mit schmalen Hüllen und außen verdickten starren Einlagen sowie mit entsprechend geformten Flanschen realisieren. Der Halbnebenschluß kann als Montageerleichterung vorgesehen werden. Er wird aber immer dann unumgänglich, wenn Temperaturen von 220 bis 250°C vorherrschen, bei denen das PTFE sehr labil ist. Die Glasfasern des Wickelpakets dringen bei diesen Temperaturen in die PTFE-Oberfläche ein und hemmen den Fließvorgang. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn man in diesem Fall die Dichtungshülle nur mit der für das Abdichten notwendigen eigenen Federkraft belastet und eine zusätzliche Pressung vermeidet.

Mit der Perel-Dichtungstechnologie lassen sich schmale Dichtungen herstellen, wie sie vor allem für den Techglas-Rohrleitungsbau erforderlich sind. Mit solchen permanent elastischen Dichtungen werden Glasapparate und Glasrohrleitungssysteme CIP-fähig, auf Anhieb vakuum- und drucksicher und oft auch ohne Faltenbälge spannungsfrei. Schmale, rohrinnenbündige Perel-Dichtungen machen auch Tri-Clamp-Verbindungen im Temperaturbereich von -100 bis 250 °C universell einsetzbar.

Des weiteren löst die große Elastizität der Perel-Dichtungen auch Ausrichtprobleme beim Rohrleitungsbau in Glas und Email. Man kann durch ungleiches Anziehen der Schrauben ein geringfügiges Auswinkeln der Leitungsstücke erreichen, ohne die hohe Qualität der Abdichtung zu mindern und die CIP-Fähigkeit einzuschränken.

Die Perel-Dichtungen der Typs EG und des Typs G für den Übergang Email/Glas und Glas/Glas sind zur Zeit in den Normdurchmessern DN 300 bis DN 1000 und für den Temperaturbereich von -100 bis +200 °C verfügbar. Für Temperaturen bis 250 °C werden die Dichtungen mit außenliegenden starren Einlagen für den Halbnebenschlußbetrieb ausgerüstet.

Weitere Informationen cav-278

• Kryotauglichkeit bis ca. -100 °C

• Hitzeverträglichkeit bis ca. 250 °C

• Vakuumdichtheit und Druckdichtheit bis 10 bar (40 bar)

• CIP-Tauglichkeit bei Werkstoffpaarungen, wie Email/Glas, Email/Email, Glas/Glas, NIRO/NIRO, Email/Graphit, Email/PTFE usw.

• Mehrmalige Verwendbarkeit der Dichtungen

• Hohe Lebensdauer

• Ausblassicherheit

• Bruchsichere Verbindungen Email/Glas und Glas/Glas

• Einbaukomfort bei Email-Apparaten und Email-Kolonnen

• Möglichkeit von Fluchtungskorrekturen

• Einbaumöglichkeit im Kraftnebenschluß unter Wahrung der CIP-Tauglichkeit