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antriebstechnik 4/2017

antriebstechnik 4/2017

HANNOVER MESSE

HANNOVER MESSE 2017 I SPECIAL 01 Verhalten eines O-Rings im Einbauraum unter Druck 01 02 02 Darstellung eines hygienegerechten Einbauraumes (DIN 11862, DIN 11853) Leitfaden in Kürze: n Festlegung des Einsatztemperaturbereichs – sowohl untere als auch obere Einsatztemperatur n Benennung der Medien, mit denen der Dichtungswerkstoff in Berührung kommen kann n Festlegung, ob und welche mechanischen Eigenschaften notwendig sind n Klärung, ob und welche Freigaben bzw. Zulassungen gefordert werden n Festlegung der richtigen Einbaugeometrie Pharma), müssen über bestimmte physikalische Eigenschaften verfügen (Gasversorgung) oder spezielle Prüfkriterien erfüllen (Sauerstoffanwendung). Die Eignung dieser Dichtungswerkstoffe ist mit einem entsprechenden Zeugnis zu belegen. Die Einbauräume Der notwendige Einbauraum stellt eine nicht zu unterschätzende Rolle bei der Auswahl von Elastomerwerkstoffen, auch bezogen auf O-Ringe, dar. Als Standard-Einbauraum ist hier die Rechtecknut nach DIN ISO 3601-2 anzusehen, die dem Anwender bezogen auf die Schnurstärke die Werte für Breite und Tiefe des Einbauraums nennt. Daraus ergeben sich die Werte für die notwendige Verpressung des O-Rings sowie der entsprechende Füllgrad der Nut. Bei Anwendung dieser Norm ist eine konstruktiv sichere Abdichtung mit O-Ringen in Standard-Anwendungen gewährleistet. Abweichungen von diesen rechteckigen Einbauräumen sind möglich und teilweise auch notwendig. So werden z. B. in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie spezielle, sogenannte hygienegerechte Einbauräume verlangt, die nur eine sehr geringe Ausdehnung des Dichtungswerkstoffs zulassen. Solche Einbauräume sind u. a. in der DIN 11864 oder der DIN 11853 genormt. Den geeigneten Werkstoff finden Anhand von zwei unterschiedlichen Branchen soll kurz erläutert werden, wie bei der Auswahl eines optimalen Dichtungswerkstoffs vorgegangen werden sollte: Branche: Lebensmittelindustrie Es soll ein Dichtungswerkstoff für eine Armatur gefunden werden, die in einer Molkerei verwendet werden soll, in der Milch bei 20 °C abgefüllt wird. Die Anlage soll täglich mit 4%-iger Natronlauge über 20 min bei 80 °C gereinigt und über 30 min mit Dampf bei 121 °C Werkstoff minimale Temperatur maximale Temperatur Standard-NBR -25 °C 120 °C kälteflexibler NBR -40 °C 120 °C Standard-HNBR -20 °C 150 °C EPDM -40 °C 150 °C Standard-FKM -15 °C 200 °C kälteflexibler FKM -40 °C 200 °C ETP (FEPM) -10 °C 200 °C TFE/P (FEPM) 0 °C 230 °C Standard-FFKM -15 °C 260 °C kälteflexibler FFKM -46 °C 260 °C Hochtemperatur-FFKM -15 °C 325 °C AU/EU -30 °C 120 °C CR -40 °C 100 °C ACM -20 °C 150 °C Hochtemperatur-ACM -20 °C 175 °C VMQ -60 °C 180 °C FVMQ -55 °C 180 °C Tabelle 3: Übersicht der Einsatztemperaturen einiger Werkstoffe bezogen auf Luft sterilisiert werden. Eine FDA-Konformität des Dichtungswerkstoffes wird gefordert. Unter den genannten Voraussetzungen wären verschiedene Elastomerwerkstoffe verwendbar. Aufgrund von Erfahrungswerten würde für diese Anwendung ein spezieller Peroxid-vernetzter EP- DM-Werkstoff mit einer Nennhärte von 70–75 Shore A zum Einsatz kommen. Dieser muss der FDA-Verordnung 21 CFR 177.2600 entsprechen, was bedeutet, dass nur zugelassene Mischungsbestandteile verwendet werden dürfen und mit dem Werkstoff zusätzlich noch Extraktionsversuche in Wasser und n-Hexan als Lebensmittelsimulanzien durchgeführt und bestanden wurden. Branche: Gasversorgung Es soll ein Dichtungswerkstoff gefunden werden, der in einem Ventil eingesetzt wird, welches sich als Auf-/Zu-Stellorgan in der Erdgasleitung befindet. Bei dem Medium handelt es sich um Erdgas mit Anteilen von Schwefelwasserstoff von bis zu 5 % bei einer Temperatur von max. 60 °C. Der in der Erdgasleitung auftretende maximale Druck beträgt 300 bar, der beim Schließen des Ventils innerhalb von wenigen 110 antriebstechnik 4/2017

SPECIAL I HANNOVER MESSE 2017 A Medium NR/BR IIR EPDM NBR HNBR CR CSM AU ACM VMQ FVMQ TFE/P FKM Abwasser B B B A A B A D D B A E A Acetamid D A A A A B B D D B A A B Aceton C A A D D C B D D C D D D Tabelle 4: Auszug aus einer Beständigkeitstabelle Nomenklaturen A 0–15 % Volumenquellung, Elastomer zeigt keine bis geringe Quellung B 5–10 % Volumenquellung, Elastomer zeigt geringe bis mäßige Quellung C 10–20 % Volumenquellung, Elastomer zeigt mäßige bis starke Quellung D nicht zu empfehlen Sekunden auf Umgebungsdruck abfallen kann. Eine Werkstofffreigabe nach DIN EN 682 wird aufgrund des Einsatzes in einer Erdgasleitung gefordert. Aufgrund des Anteils von Schwefelwasserstoff reduziert sich die Werkstoffauswahl bereits erheblich. Da beim Schließen des Ventils mit einem starken Druckabfall von 300 bar auf ca. 1 bar gerechnet werden muss, muss der Dichtungswerkstoff eine sehr hohe mechanische Festigkeit aufweisen, um der plötzlichen Gasentspannung im Werkstoff standzuhalten. Im Fachjargon spricht man hier von einer Beständigkeit gegen „Explosive Dekompression“. Aufgrund von Erfahrungen würde für diese Anwendung ein speziell formulierter, Peroxid-vernetzter FKM-Werkstoff mit einer Nennhärte von 90 Shore A und einer Beständigkeit gegen „Explosive Dekompression“ in Frage kommen. Dieser müsste zusätzlich noch nach der Erdgas-Norm DIN EN 682 geprüft und zugelassen sein. Beim Einbauraum würde man sich an die Norm ISO 3601-2 für axiale Einbauräume anlehnen, wobei die Werte für die Verpressung des O-Rings und der Füllgrad des Einbauraumes zu optimieren sind, da es sich hierbei um keine Standard-, sondern um eine sehr spezielle Anwendung handelt. Enge Zusammenarbeit Unsere langjährige Erfahrung als Dichtungshersteller bei C. Otto Gehrckens GmbH & Co. KG zeigt, dass es sich bei der Auswahl eines geeigneten Dichtungswerkstoffes um eine sehr komplexe Aufgabe handelt. Da sich viele Fragen, die zur optimalen Werkstoffauswahl von Elastomer-Dichtungswerkstoffen notwendig sind, nicht ohne Weiteres alleine beantworten lassen und weil die Formulierungen, aus denen diese Werkstoffe bestehen, individuell zusammengesetzt sind und keiner Norm unterliegen, sollte der Anwender stets eine enge Zusammenarbeit mit dem Lieferanten bzw. Hersteller der Elastomer-Dichtungswerkstoffe anstreben. Neben der Werkstoffexpertise kann der Anwender auch von unseren bei anderen Anwendungsprojekten gemachten Erfahrungen profitieren. Erst bei Berücksichtigung bzw. vorliegen aller notwendigen Anwendungsparameter, ist eine optimale Werkstoffauswahl für den jeweiligen Anwendungsfall möglich. www.cog.de Wir fertigen Stirnräder mit Innen- und Außenverzahnung, Zyklo-Palloid-Spiralkegelräder sowie Hirth-Stirnverzahnungen als eine der wenigen in einem Haus. Individuell nach Kundenwunsch! Einmalig. Wir produzieren alle gängigen Verzahnungsarten – in Premiumqualität. Vielseitig. Hagmann Zahnradfabrik GmbH Tel.: +49 (0) 71 64 / 94 30-0 Fax: -31 www.hagmann.de info@hagmann.de

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