Die Packung macht’s

Stefan Danner, Dipl.-Ing. (FH) Beatrix Isermann

Die seit Oktober 2002 gültige neue TA-Luft hat die Anforderungen an Dichtungen deutlich erhöht. Sie gilt weitgehend für alle Industrieanlagen, die dem Immissionsschutzgesetz unterliegen. Bis zum Jahr 2007 müssen alle neuen und bestehenden Industrieanlagen in Deutschland den europäischen Vorschriften (IPPC-Direktive 96/61/EC) bzw. den nationalen Gesetzgebungen (wie z.B. der TA-Luft 2002) entsprechen und auf diesen technischen Standard gebracht werden. Hiervon sind bei Armaturen die Spindelabdichtung sowie die Gehäusedichtungen betroffen. Für eine erfolgreiche Umsetzung ist nicht nur die Qualität der Dichtungskomponenten entscheidend, sondern auch der Zustand der Armatur, der sachgerechte Einbau sowie die Abnahme der Dichtungen. Wird dies berücksichtigt, so kann ein optimaler Betrieb der Armatur sichergestellt werden.

Auch ohne die konkreten Anforderungen der TA-Luft, um Emissionen aus Armaturen zu vermindern, hat Burgmann schon vor Jahren Packungssätze entwickelt, die bereits die Anforderungen der heutigen TA-Luft erfüllt haben. Inzwischen sind weitere Produkte entwickelt worden, so dass nun ein breites Anwendungsspektrum TA-Luft-konform abgedeckt werden kann. Diese Lösungen sind sowohl für neue als auch für aufbereitete Armaturen geeignet. In langjähriger Entwicklung hat sich gezeigt, dass mit speziellen Packungssätzen aus vorverdichteten Packungsringen die besten Leckageergebnisse sowie die längsten Standzeiten erzielt werden können. Für verschiedene Armaturenanwendungen sind maßgeschneiderte Lösungen entstanden, die dem Anwender einen problemlosen und sicheren Betrieb gewährleisten. Durch Kombination von Materialien, wie zum Beispiel geflochtenem Kohlegarn, expandiertem Grafit, Glasfaservlies, Aramidvlies und PTFE, konnten spezielle Eigenschaften wie etwa Reibverhalten, Temperatur- und Druckbeständigkeit optimiert werden. Um die Gasdichte noch zu steigern, kommen zwischen den vorgepressten Packungsringen noch dünne, gesinterte PTFE-Zwischenscheiben als zusätzliche Diffusionssperre zum Einsatz. Vliesstoffe sind mit einer speziellen PTFE/Grafit-Imprägnierung versehen, um die Gasdichte sowie das Reibverhalten des Packungssatzes zu optimieren. Bei großen Stopfbuchsspalten gewährleisten entsprechende Endringe den Extrusionsschutz.

Um eine gesamte Armatur nach TA-Luft zu qualifizieren, müssen auch die Flachdichtungen an den Anschlussflanschen sowie die Kopfdichtungen, im Bereich zwischen Armaturober- und unterteil, entsprechend abgedichtet werden. Burgmann bietet ein breites Spektrum von Flachdichtungen gemäß TA-Luft an. Dabei werden im Wesentlichen zwei Dichtungsmaterialien verwendet, die in Aufbau und Geometrie den Gegebenheiten und Anforderungen angepasst werden können: Grafit und PTFE.

Grafit zeichnet sich durch hohe Temperaturbeständigkeit und sein Rückfederungsverhalten aus. Dieser Werkstoff ist universell für Temperaturen bis 550 °C einsetzbar. Grafitdichtungen sind sicher, wirtschaftlich und kostengünstig. Grafit kommt in Verbindung mit Metall als Trägermaterial in Statotherm-Platten, Spiraltherm-Dichtungen sowie Kammprofildichtungen zum Einsatz. Besonders hervorzuheben ist hier die Statotherm novaphit SSTC-TAL-Platte. Aufgrund einer Streckmetalleinlage, intelligent verdichtetem Grafit und einer Innenimprägnierung ist dieser Werkstoff für beliebige Flachdichtungen gemäß TA-Luft freigegeben. Diese Platte ist optimal zur Standardisierung nach TA-Luft geeignet. Der zweite Werkstoff, PTFE, qualifiziert sich durch seine sehr gute Dichtheit und Medienbeständigkeit sowie der hohen Flexibilität als geeignetes Flachdichtungsmaterial. Besonders in der Chemieindustrie ist PTFE wegen seiner hohen Reinheit und Medienbeständigkeit weit verbreitet. Für die TA-Luft-Abdichtung ist die Flachdichtung Burachem auf PTFE-Basis entwickelt worden. Durch einen Mineralfüller ist die Dichtung gegenüber herkömmlichem PTFE in wesentlich höheren Druck/Temperatur-Bereichen einsetzbar.

Entscheidend für eine sichere Neuverpackung nach TA-Luft ist die Überprüfung der Armatur und deren Überarbeitung, wenn notwendig. Denn auch der beste Packungssatz kann nicht Unzulänglichkeiten der Armatur, wie z.B. Spindelriefen oder -exzentrizitäten, ausgleichen. Bei der Revision gilt es sicherzustellen, dass die Armatur in einwandfreiem Zustand ist. Der Stopfbuchsraum muss sauber sein und die Spindel blank und ohne Riefen im Dichtungsbereich. Eine Oberflächenrauheit der Spindel von Ra < 1 µm und des Gehäuses von Ra ca. 2,0 µm wird empfohlen. Eine Spindelexzentrizität > 0,001 des Spindeldurchmessers und Spaltweiten von < 0,05 des Spindeldurchmessers sollten ebenfalls nicht überschritten werden.

Bei der Montage kommt es häufig zu Fehlern, die die Funktion und Lebensdauer der Abdichtung entscheidend beeinflussen können. Nur die optimale Verpackung mit den vom Dichtungshersteller empfohlenen Kräften, Drehmomenten oder prozentualen Verpressungen garantiert einen sicheren Betrieb und lange Lebensdauer. Zum einfachen Vorspannen, auch ohne Drehmomentschlüssel, kann die erforderliche prozentuale Satzverdichtung entsprechenden Kompressionskurven entnommen werden. Insbesondere bei nachgearbeiteten Armaturen, Schiebern und Apparaten mit Spindel- und Gehäuseabmessungen, die deutlich von den Nennabmessungen abweichen, ist eine genügend hohe Vorverdichtung des Packungssatzes wichtig, um alle Ringe an die Stopfbuchse und Spindel anzupassen. Die Erfahrung hat gezeigt, dass spindelseitig die Nennmaßabweichungen nicht größer als 1 % des Spindeldurchmessers sein und gehäuseseitig 0,5 % des Bohrungsdurchmessers nicht überschritten werden sollten. Als Spindelführung, zur Reduzierung von Spalten und zur Verminderung der Anzahl der Packungsringe kann bei ausreichend zur Verfügung stehendem Einbauraum eine Grundbuchse eingesetzt werden.

Es gibt Dichtsätze für einfache Anwendungen, die die TA-Luft-Anforderungen ohne eine zusätzliche Befederung erfüllen. Technisch hochwertiger sind Dichtsätze mit zusätzlicher Befederung. Sie gewährleisten eine einfachere Handhabung bei der Montage und einen dauerhaft sicheren Betrieb. Gerade bei häufig betätigten Armaturen, wie z.B. Regelventilen oder größeren Betriebstemperaturschwankungen erhöhen sich so die Standzeiten. Die Wartungszeiten werden minimiert.

Die Verwendung einer Führungshülse über den Federn, die gleichzeitig eine gewisse Schutzfunktion gegen Verschmutzung bietet, garantiert vor allem eine schnelle, einfache und fehlerfreie Justierung der Befederung. Die Hülse und die Federn sind zur einfachen Montage so ausgelegt, dass bei einem Verspannen des Fe-dersatzes bis auf einen Abstand von 1 mm zwischen Hülse und Brillenoberkante automatisch die richtige Krafteinstellung gegeben ist. Dieser optisch gut erfassbare Spalt von einem Millimeter zwischen Führungshülse und Brille zeigt dem Betreiber den aktuellen Betriebszustand an. Eine Veränderung des Zustandes des eingebauten Packungssatzes resultiert in einem größer werdenden Spalt.

Möchte man auf die Befederung verzichten und zusätzlich mit nur einem Satz über den gesamten Geltungsbereich der TA-Luft auskommen (Standardisierung), bietet sich der Buratal-HT-Satz an. Dieser Satz aus geflochtenen und gepressten Grafitringen zeigt eine sehr gute Leistung über den gesamten Temperaturbereich auch bei höheren Drücken. Er passt sich sehr gut im Stopfbuchsraum an. Darüber hinaus überbrückt der HT-Satz große Toleranzen und hat eine Leckagerate, die immer unter der von der TA-Luft geforderten liegt.

Werden die Arbeiten sorgfältig ausgeführt, lassen sich fast alle Altarmaturen nach TA-Luft umrüsten.

Halle 8.0, Stand W23-W27

cav 401

TA-Luft CD-ROM

Burgmann-Seminar: TA-Luft Armaturentechnik

ESA European Sealing Association e.V.