Ob heiß oder kalt

Der Einsatz von Pumpen bei sehr hohen und sehr niedrigen Temperaturen war lange Zeit ein ganz besonderes Problem für Chemieingenieure. Als Standardausstattung gilt in vielen Situationen eine Metallringdichtung oder gar eine dichtungslose Pumpe. Die Vorteile von Elastomerdichtungen, nämlich ein geringerer Pumpenverschleiß sowie verbesserte Betriebseigenschaften, sind jedoch nicht wegzudiskutieren. Eine Plus von Elastomerdichtungen ist die große Flexibilität, mit der ihre physikalischen Eigenschaften durch Änderungen am Füllstoffsystem an die geplante Einsatzumgebung angepasst werden können. Zu den typischen dynamischen Anwendungen in Pumpen gehören die Abdichtung gegen eine Pendel- oder Drehbewegung an Welle oder Bohrung. Die Kompression des Dichtungswerkstoffs in Kombination mit Schub-Reibungskräften kann zu Zugbelastungen führen, die die maximale Zugfestigkeit des Werkstoffs übersteigen. In diesem Fall ist die Wahl eines Füllstoffs, dessen Füllstoffpartikel klein, aber von großer Oberfläche sind, eine gute Wahl.

Die Beschädigung durch Wärme ist eine weitere häufige Ursache des Versagens von Pumpendichtungen. Obwohl Pumpen im Allgemeinen mit ausreichender Kühlung konzipiert werden sollten, kann die Wärmedurchdringung beim Ausschalten die Dichtung beschädigen oder zumindest ihre Lebensdauer beeinträchtigen. Es sollte also beachtet werden, dass die reine Prozesstemperatur nicht notwendigerweise die tatsächliche Belastung für die Dichtung darstellt. Letztere könnte je nach Einbauort der Dichtung und nach Leistung des Kühlsystems auch geringer oder aber höher ausfallen. Hierbei ist es wichtig, von Anfang an den richtigen Dichtungswerkstoff auszuwählen. Die Temperaturbeständigkeit der verschiedenen Elastomere bewegt sich zwischen 90 °C (Naturkautschuk, NR) und 325 °C (Perfluorelastomere, FFPM). Bleibt das Problem weiterhin bestehen, kann es hilfreich sein, die Konstruktion oder den Einbauort einer Dichtung zu verändern. Es sollte außerdem beachtet werden, dass die physikalischen Eigenschaften von Elastomeren temperaturabhängig sind. Ein Werkstoff, der beispielsweise bei Umgebungstemperatur eine Zugfestigkeit von 10 MPa hat, besitzt bei 200 °C eine wesentlich geringere Festigkeit. Obwohl die Standardisierung nach ASTM-Testbedingungen für einen ersten Vergleich nützlich ist, ist es für den Pumpenhersteller wichtiger, dass die Werkstoffdaten nicht einfach im Labor ermittelt, sondern für seine tatsächlichen Einsatzbedingungen berechnet werden.

PPE hat ein Hochtemperatur-Fluorelastomer (FPM) entwickelt, das bei hohen Temperaturen über eine gering bleibende Druckverformung und hohe Alterungsbeständigkeit verfügt. Der Typ V74C ist für Pumpenanwendungen bei bis zu 200 °C und hohe Chemikalienbeständigkeit konzipiert. Mit einem Druckverformungsrest von nur 5 %, der sich positiv auf die Alterung bei hohen Temperaturen auswirkt, behält der Typ V74C seine mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu konventionellen FPM-Qualitäten wesentlich länger bei. Für den Einsatz von Fluorelastomeren bei tiefen Temperaturen galt bisher die Grenze von -30 °C. Durch Modifikationen am Aufbau des Polymernetzwerks ist es gelungen, ein Fluorelastomer zu konzipieren, dass bis -40 °C betrieben werden kann: den Typ V61C. Mit den Typen V74C und V61C haben Chemieingenieure und Pumpenhersteller sowie Wartungsfirmen die Möglichkeit, längere Wartungsintervalle zu erreichen, Leckagen zu vermeiden und ganz allgemein die Leistungsfähigkeit der Pumpen zu steigern. Darüber hinaus ermöglicht die verbesserte Dichtwirkung von V74C und V61C auch einen leiseren Lauf der Pumpen. Beide Fluorelastomere verfügen ansonsten über dieselben chemischen und mechanischen Eigenschaften wie konventionelle FPM-Qualitäten. Sie sind in nahezu allen Größen als O-Ringe sowie in kundenspezifischen Formen verfügbar.

cav 497

O-Ringe

Elastomermaterialien

European Sealing Association