Trockenlaufende Gleitringdichtungen für Pharmaanwendungen. Eine sichere und komfortable Alternative - prozesstechnik online

Eine sichere und komfortable Alternative

Trockenlaufende Gleitringdichtungen für Pharmaanwendungen

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Seit einigen Jahren gibt es in der Pharmaindustrie den Trend, gasgeschmierte und trockenlaufende Gleitringdichtungen ohne Versorgungsflüssigkeit einzusetzen, um eine mögliche Verunreinigung der produzierten Wirkstoffe zu verhindern. Vor allem für Rührwerke mit meist niedrigen Drehzahlen haben sich trockenlaufende Gleitringdichtungen sehr gut bewährt, die zudem die Anforderungen an gute Reinigbarkeit und Sterilisierbarkeit erfüllen.

Ein global tätiges Pharmaunternehmen mit Hauptsitz in der Schweiz hat eine Vorreiterrolle eingenommen, als es vor einigen Jahren das „Oil free“-Projekt ins Leben rief. Das Ziel war, flüssiggeschmierte Gleitringdichtungen, wo sinnvoll und möglich, in trockenlaufende oder berührungslos laufende, gasgesperrte Gleitringdichtungen umzubauen. In den meisten Fällen hat sich das Unternehmen für den Umbau auf trockenlaufende Dichtungen entschieden, da diese robuster und wartungsfreundlicher sind als berührungslos laufende, gasgesperrte Gleitringdichtungen.

Einsatz in sieben Schaufeltrocknern

So setzt das Unternehmen in einer Produktionsanlage in England seit einigen Jahren die trockenlaufende Doppeldichtung SeccomixR von Eagleburgmann in sieben Schaufeltrocknern ein. An dem Standort werden pharmazeutische Wirkstoffe mittels chemischer Synthese im Batch-Verfahren produziert. Die Schaufeltrockner trennen den produzierten Wirkstoff vom Lösemittel.

In den horizontalen, beidseitig gelagerten Trocknern ist die drehende Welle mit Mischelementen ausgerüstet. Die Beheizung erfolgt über einen Doppelmantel und eine hohle Welle. Die Trockner werden mit leichtem Überdruck bei moderaten Temperaturen zwischen -20 °C und +90 °C betrieben. Während der Reinigungs- und Sterilisationszyklen können allerdings kurzzeitig
höhere Temperaturen bis 160 °C entstehen. Die Drehzahl ist mit 20 min-1 sehr niedrig. Bei einem Wellendurchmesser von 200 mm beträgt die Gleitgeschwindigkeit der Gleitringdichtung ca. 0,1 m/s. Diese Betriebsbedingungen sind typisch für Schaufeltrockner, viele werden aber auch im Vakuum betrieben und teilweise bei höheren Temperaturen.

Ursprünglich waren die Schaufeltrockner mit flüssiggeschmierten Gleitringdichtungen HSMR von Eagleburgmann ausgestattet. Im Rahmen des „Oil free“-Projekts wurden sie durch SeccomixR-Dichtungen ersetzt, in gleicher Ausführung auf der Antriebs- und Nichtantriebsseite. Es zeigte sich jedoch, dass die axiale Bewegung der Welle auf der Nicht-Antriebsseite durch die Wärmeausdehnung zu groß war, um von der Dichtung aufgenommen werden zu können.

Mehr als drei Jahre Standzeit

Zusätzlich muss die Wellenabdichtung aufgrund der Länge der Welle und der häufigen Temperaturwechsel ständige Axialbewegungen kompensieren. Deshalb wurde die SeccomixR auf der Nicht-Antriebsseite mit einem Festlager und Abstreifern ausgerüstet. Das Lager fixiert die Dichtung axial auf der Wellenhülse der Gleitringdichtung und die Abstreifer ermöglichen eine Relativbewegung zwischen Welle und Wellenhülse. Mit dieser Modifizierung laufen alle Dichtungen an dem englischen Produktionsstandort mit Standzeiten von drei und mehr Jahren.

Die SeccomixR-Dichtungen werden mit Gas, meist Stickstoff, gesperrt und verhindern damit einen Austritt des Produkts an die Atmosphäre. Sie ragen in den Produkt-raum hinein und werden dadurch sehr gut umströmt. Das ist eine Voraussetzung für
eine gute Reinigbarkeit. Außerdem wurde auf eine totraumarme Konstruktion mit
hygienisch einwandfreier Oberflächengüte geachtet. Werkstoffe für Dichtelemente wie Gleitteile und Nebendichtung, die mit den produzierten Wirkstoffen in Berührung kommen, haben eine FDA-Zulassung. Das Lagerfett ist von der US-amerikanischen
National Sanitation Foundation (NSF) als H1 deklariert und ist damit für den Lebensmittel- und Pharmabereich zugelassen.

Minimaler Abrieb

Ein weiteres Thema bei trockenlaufenden Dichtungen ist der Verschleiß und der damit verbundene Abrieb, der in das Produkt gelangen könnte. Allerdings ist der Verschleiß bei den moderaten Betriebsbedingungen dieser Anwendung mit ca. 0,5 µm pro Tag äußerst gering. Damit ist eine Lebensdauer von etwa 50 000 Stunden möglich. Berechnet man den Abrieb der Dichtung, hier für eine Welle mit einem Durchmesser von 200 mm, erhält man Werte von etwa 0,25 mg pro Stunde. Das ist sehr wenig, wenn man den Wert in Beziehung zu dem Arbeitsvolumen des Behälters von rund 3000 l setzt, zumal der Abrieb teilweise in der Dichtung verbleibt.

Aufgrund der Lösemittel im Prozess besteht an dem englischen Produktionsstandort die Gefahr einer explosionsfähigen Atmosphäre, sodass die Anforderungen der Explosionsschutzprodukteverordnung bzw. der Richtlinie 2014/34/EG zu beachten sind. Die Gleitringdichtung musste für Kategorie 2 (Zone 1) und Temperaturklasse T3 geeignet sein. Kategorie 2 bedeutet, dass gelegentlich eine explosionsfähige Atmosphäre an der Dichtung ansteht, die Temperaturklasse ist von der Zündtemperatur des anstehenden Mediums abhängig. T3 lässt eine maximale Oberflächentemperatur bis 200 °C zu.
Diesen Anforderungen entspricht die SeccomixR. Sie ist nach Prüfung der Betriebsbedingungen sogar dann einsetzbar, wenn Temperaturklasse T4, die eine maximale Oberflächentemperatur bis 135 °C zulässt, gefordert wird.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: cav0419eagleburgmann


Autor: Kerstin Birner

Product Manager Agitator Seals,

EagleBurgmann


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