Gummikompensatoren

Harald- G. Untiedt

In der Vergangenheit versuchte man mit ausladenden Lyrabögen und extrem weichen Rohrleitungsverläufen Kompensations- und Schwingungsprobleme zu lösen. Heute lassen die hochentwickelten, kompakt gebauten Anlagen diese platzraubende Art der Kompensation nicht mehr zu. Balgkompensatoren sind zu einem unentbehrlichen Hilfsmittel bei der Lösung dieser Probleme auf engstem Raum geworden.

Vor mehr als einem halben Jahrhundert wurden auf Schiffen die ersten, einfach gewellten und dickwandigen Gummikörper zur Aufnahme von Dehnungen und Spannungen in Rohrleitungen installiert. In den Folgejahren optimierte man den Werkstoff Gummi, der Basismaterial für den Kompensatorbalg ist, so daß er die hohen Prozeßanforderungen erfüllt.

Ursprünglich wurde der Kompensatorbalg – das bewegliche und die Schwingung bzw. Ausdehnung auffangende Element – aus Naturkautschuk gefertigt. Zwischenzeitlich wurde dieser Werkstoff durch hochwertigen Synthesekautschuk verdrängt. Folgende drei Elastomere, erfüllen die vom Rohrleitungs- und Anlagenbau gestellten Qualitäts- und Sicherheitsforderungen wie Heißwasser-, Säure- und Ölbeständigkeit, Gasundurchlässigkeit sowie Beständigkeit gegen Sonneneinstrahlung und andere Witterungseinflüsse:

• EPDM ist der Standardwerkstoff für Kompensatoren, die im chemischen und verfahrenstechnischen Anlagenbau Einsatz finden. Dieser Werkstoff ist gegen Seewasser und verschiedenste Chemikalien resistent. Aufgrund seiner sehr guten Wärmebeständigkeit ist er bis maximal +100 °C einsetzbar.

• Perbunan zeichnet sich durch eine gute Benzin- und sehr gute Ölbeständigkeit in einem Temperaturbereich bis maximal +90 °C aus.

• Butyl-Kautschuk erfüllt die aktuellen hygienischen Richtlinien und die KTW-Empfehlung des Bundesgesundheitsamtes für Trinkwasser-Versorgungsanlagen.

Gummi-Kompensatoren gleichen aber nicht nur Wärmedehnungen aus. Sie nivellieren Montageungenauigkeiten, dienen als Ausbaustück oder zur Geräusch- und Vibrationsdämpfung an Pumpen, Turbinen oder anderen Maschinen. Bedingt durch den elastischen Gummibalg sind Kompensatoren ein sehr gutes Verbindungselement zwischen zwei Enden einer an bestimmten Positionen unterbrochenen, starren Rohrleitung. Letztere wird durch die Gummikompensatoren in einen flexiblen Zustand versetzt und kann so besser verfahrensbedingten Belastungen wie Temperaturunterschieden oder mechanischen Spannungen widerstehen. Gummikompensatoren nehmen bei kurzer Baulänge und geringen Verstellkräften relativ große Bewegungen im System auf. In einigen Fällen können unverspannte Axial-Kompensatoren die freiwerdenen Kräfte in den Rohrleitungen nicht aufnehmen. Als Alternative stehen dann die verspannten Lateral- oder Angularkompensatoren zur Verfügung.

Ein in der Lausitz errichtetes Braunkohlekraftwerk erzeugt im Verbund eine Leistung von 2 x 800 MW. Es ist mit einer leistungsfähigen Rauchgasentschwefelungsanlage (REA) ausgestattet, deren Komponenten großen thermischen, mechanischen und chemischen Belastungen ausgesetzt sind. Vor dem Hintergrund einer Standzeitverlängerung sind die medienführenden Anlagenteile beschichtet oder gummiert. Gleiches gilt für die zum Einsatz kommenden Kompensationselemente. Sie befinden sich in Suspensionsleitungen oder sind saug- und druckseitig an den Hochdruckpumpen der REA montiert, um Wärmedehnungen, Bodensenkungen und Schwingungen auszugleichen (Abb. 1 und 2).

In beiden Systemen kommen Gummi-Kompensatoren aus EPDM in Nennweiten bis DN 2000 zum Einsatz. EPDM hat sich wegen der guten chemischen Beständigkeit und Abriebfestigkeit hervorragend bewährt. Das gilt im besonderen für die Suspensionsleitungen, in denen Kalkmilch- oder Kalksuspensionen bei hohen Betriebsdrücken und Betriebtemperaturen bis maximal +80 °C transportiert werden. Diese zur Rauchgasreinigung notwendigen Absorptionsflüssigkeiten enthalten saure Schwefelverbindungen, Chloride und Fluorverbindungen.

In Abhängigkeit von der Druckbelastung sind die Gummi-Kompensatoren mit Verspannungen ausgeführt, um die Reaktionskräfte aufzunehmen. Letztere ergeben sich aus dem wirksamen Balgquerschnitt und dem maximalen Systemdruck. Verspannte Gummikompensatoren schützen beispielsweise die Pumpenstutzen vor zu hohen Belastungen und halten die auf die Festpunkte einwirkenden Kräfte so gering wie möglich.

Gummi-Kompensatoren mit großen Nennweiten übernehmen auch die „weiche“ Anbindung von Rohrleitungen an die Absorbertürme. Da diese sich bei Betriebstemperaturen bis zu +80 °C erheblich ausdehnen, müssen die senkrecht zur Turminnenwand angeordneten Leitungen unmittelbar vor dem Anschluß an den Wäscher mit verspannten Kompensatoren (lateral) ausgestattet werden.

Gummikompensatoren halten aber auch die Anbindung der Hauptkühlwasserleitungen an den Kondensator spannungsarm. Sie gleichen hier die durch die Befüllung des Kondensators verursachten Setzungen und betriebsbedingte Relativbewegungen aus. Bei der in Abbildungen 3 und 4 dargestellten Kompensation mit Eckentlastung am Übergang von der Hauptkühlwasserleitung zum Kondensator sind Gummi-Kompensatoren mit einem Nenndurchmesser von DN 2000 im Einsatz.

Im Vergleich zu Stahlkompensatoren sind Gummikompensatoren korrosionsfest – ein Vorteil, der besonders in Kühlwassersystemen von großer Bedeutung ist.

Weitere Informationen cav-202