Die rich­ti­ge Dich­tung hilft (Folge-)Kosten zu sparen

DINO Anla­gen- und Maschi­nen­bau e.K. aus Bre­men gehört zu den füh­ren­den Her­stel­lern von Elek­tro-Dampf­erzeu­gern. Mit kun­den­spe­zi­fisch gefer­tig­ten Sys­te­men agiert das Unter­neh­men seit mehr als 50 Jah­ren erfolg­reich am Welt­markt und hat über 25.000 Kes­sel­sys­te­me in mehr als 140 Län­der verkauft.

Elek­tro-Dampf­erzeu­ger  wer­den in vie­len Indus­trie­be­rei­chen ein­ge­setzt (sie­he Info­kas­ten), so auch in der Lebens­mit­tel- und Genuss­mit­tel­in­dus­trie. Beim Elek­tro-Dampf­erzeu­ger erhit­zen und ver­damp­fen elek­trisch betrie­be­ne Heiz­ele­men­te ent­här­te­tes Was­ser, das eine Spei­se­was­ser­pum­pe vom Tank oder direkt aus der Lei­tung in den Druck­be­häl­ter för­dert. Bei DINO-Sys­te­men regelt eine Was­ser­stand­s­elek­tro­nik dabei mit Hil­fe von Füll­stand­s­elek­tro­den oder einem Schwim­mer­schal­ter den Was­ser­stand im Druck­be­häl­ter, das Schal­ten der Hei­zung und schützt die Heiz­ele­men­te vor Beschä­di­gung bei even­tu­el­len Funk­ti­ons­stö­run­gen. Der Dampf­druck wird am Mano­me­ter ange­zeigt, wobei ein Druck­wäch­ter bei Errei­chen von 500 kPa (5 bar) die Hei­zung aus- und bei 450 kPa (4,5 bar) wie­der ein­schal­tet. Der Dampf wird am Dampf­ab­sperr­ven­til ent­nom­men, ein Sicher­heits­ven­til ver­hin­dert Über­druck. Anfal­len­des Kon­den­sat der Dampf­lei­tung und der Ver­brau­cher kann am Kon­den­sat­ein­gang des Wär­me­tau­schers wie­der in den Was­ser­kreis­lauf zurück­ge­führt werden.

Die kom­plet­te Ein­heit der Heiz­ele­men­te wird durch einen Flansch mit dem Druck­be­häl­ter ver­bun­den. Die Innen­flä­chen von Flansch und sei­ner Abdich­tung ste­hen in Kon­takt mit über­hitz­tem Was­ser­dampf in 100 %iger Sät­ti­gung, bei 160 °C und 5 bar Druck.

Bis­her hat DINO an der Flansch­plat­te  eine Faser­weich­stoff­dich­tung mit Gra­phit als Füll­stoff ein­ge­setzt. Mit einer Dicke von 2 mm in der Aus­füh­rung „Full­Face“ wies sie eine Dich­tungs­flä­che von 28.888 mm² auf und erreich­te bei 80 % Schrau­ben­aus­nut­zung eine Flä­chen­pres­sung von 15 MPa.

Je nach Ein­satz­um­ge­bung und ten­den­zi­ell bei Last­wech­seln an den Dampf­erzeu­gern trat an die­ser Stel­le bei eini­gen Sys­te­men jedoch ein Pro­blem auf.

Da die ein­ge­setz­ten Dich­tun­gen über die Zeit aus­här­ten, es durch Tem­pe­ra­tur­wech­sel zu Mate­ri­al­aus­deh­nun­gen und in der Fol­ge zu Rela­tiv­be­we­gun­gen zwi­schen Behäl­ter und Heiz­ele­ment­trä­ger kommt, kann die Dich­tung die­se Ver­for­mun­gen irgend­wann nicht mehr mit­leis­ten – es tre­ten an der Flansch­plat­te Undich­tig­kei­ten auf, die bei 160 °C und 5 bar Dampf­druck sehr gefähr­lich wer­den kön­nen, unab­hän­gig vom ver­lo­re­nen Dampfvolumen.

Fol­ge war, dass ein Mon­teur vor Ort beim Kun­den die feh­ler­haf­ten Dich­tun­gen aus­tau­schen muss­te, was logi­scher­wei­se zu hohen Mon­ta­ge- und Rei­se­kos­ten führte.

Der Geschäfts­füh­rer und Inha­ber von DINO, Herr Nobel, such­te daher einen Weg, um die­se Pro­ble­ma­tik dau­er­haft und zukunfts­fä­hig zu lösen, denn Undich­tig­keit und War­tungs­ein­satz sind für Kun­de wie für Her­stel­ler nicht zufriedenstellend.

Durch den Tipp eines Kun­den aus Öster­reich wur­de Herr Nobel auf KLINGER auf­merk­sam. Dich­tungs­fach­leu­te von KLINGER Ger­ma­ny aus Idstein haben DINO daher in Bre­men besucht, um eine Lösung für die Auf­ga­be zu etablieren.

Ihr Vor­schlag war, einen alter­na­ti­ven Flach­dich­tungs­werk­stoff zu ver­wen­den, der nicht aus­här­tet und ihn zusätz­lich mit Innen­bör­del aus­zu­rüs­ten. Par­al­lel soll durch Berech­nung mit dem Pro­gramm KLIN­GER­ex­pert die Geo­me­trie der Dich­tung ver­än­dert wer­den, resul­tie­rend in einer Ver­rin­ge­rung der Dicht­flä­che, um eine höhe­re Flä­chen­pres­sung bei glei­cher Schrau­ben­kraft zu erzielen.

Da Gra­phit­dich­tun­gen, im Gegen­satz zu Faser­dich­tun­gen, kei­ne orga­ni­schen Bin­de­mit­tel ent­hal­ten, ver­än­dern sie ihre Eigen­schaf­ten im gesam­ten Tem­pe­ra­tur­ein­satz­be­reich nicht, sie wei­sen kein Ver­här­ten und Ver­sprö­den auf.

Mit KLIN­GER­gra­phit PSM steht ein in der Pra­xis erprob­tes Gra­phit­la­mi­nat mit einer 0,1 mm dicken Spiess­blech-Edel­stahl­ein­la­ge für den Tem­pe­ra­tur­be­reich von ‑200 °C bis 450 °C zur Ver­fü­gung. Es wird bevor­zugt bei Heiß­was­ser und Was­ser­dampf ein­ge­setzt und ist in den Stan­dard­di­cken 0,8 mm / 1,0 mm / 1,5 mm / 2,0 mm und 3,0 mm verfügbar.

Die neue Aus­le­gung der Dich­tung zeigt die Aus­füh­rung „Rai­sed Face“. Die nomi­nel­le Dicke ver­bleibt bei 2 mm, wäh­rend die Dich­tungs­flä­che um mehr als 45 % auf 15.700 mm² redu­ziert ist. Damit wird bei wie­der 80 % Schrau­ben­aus­nut­zung eine effek­ti­ve Flä­chen­pres­sung von 29 MPa erreicht, fast die Ver­dopp­lung des ursprüng­li­chen Wertes.

Zur wei­te­ren Erhö­hung der Sicher­heit ist die Dich­tung mit einer metal­li­schen Innen­rand­e­in­fas­sung, einem soge­nann­ten „Innen­bör­del“, kom­bi­niert. Der Innen­bör­del wird nach dem Aus­stan­zen des Dich­tungs­rin­ges mit einem sepa­ra­ten Werk­zeug ein­ge­bracht. Er besteht aus einem ca. 0,10 bis 0,15 mm dün­nen Blech und ist im Nor­mal­fall aus Edelstahl.

So schützt man den Dich­tungs­werk­stoff vor aggres­si­ven Medi­en und Her­aus­drü­cken sowie das Medi­um vor Ver­un­rei­ni­gun­gen durch her­aus­ge­lös­te Dich­tungs­be­stand­tei­le. Außer­dem ver­bes­sert der Innen­bör­del die Gas­dicht­heit bei porö­sen Dichtungswerkstoffen.

Eine sol­che Dich­tung kann im Lebens­mit­tel­kon­takt ein­ge­setzt wer­den und eig­net sich für die übli­chen Rei­ni­gungs­pro­zes­se in der Lebens­mit­tel­in­dus­trie.

An den Mate­ria­li­en für die Schrau­ben, ihrer Anord­nung etc. brauch­te nichts geän­dert zu werden.

Die Vor­ge­hens­wei­se von Klin­ger zur Pro­blem­lö­sung hat Herrn Nobel über­zeugt und im Vor­feld auch sehr posi­tiv überrascht.

„Obwohl wir unse­re Flach­dich­tun­gen indi­rekt über den Tech­ni­schen Han­del hier in Bre­men bezie­hen, ist ein Fach­mann von KLINGER zu uns in den Nor­den gekom­men, damit wir gemein­sam das Pro­blem lösen“ so Herr Nobel. „Ein tol­ler Zug und rich­tig klasse!“

Neben der jetzt dau­er­haft ver­läss­li­chen Dich­tung im Flansch hat das Unter­neh­men im zwei­ten Schritt Mit­ar­bei­ter zu einer Dich­tungs­schu­lung nach Idstein geschickt, um zukünf­tig mehr Know-how für die im Prin­zip klei­ne, aber doch sys­tem­wich­ti­ge Schnitt­stel­le im Unter­neh­men zu haben.

Fazit:

Der Ein­fluss von Dich­tun­gen auf das Gesamt­sys­tem wird häu­fig unter­schätzt. Viel­fach geht es nur dar­um, „am Anfang dicht zu sein“ und dies mög­lichst güns­tig zu bewerkstelligen.

Für Anbie­ter von Qua­li­täts­pro­duk­ten stellt sich hier jedoch die Fra­ge, ob es ein bes­se­rer Ansatz ist, sogar das Bau­teil „Dich­tung“ als rele­vant für die Qua­li­tät und Lang­le­big­keit anzusehen.

So kann bereits beim Kon­stru­ie­ren einer tech­ni­schen Lösung durch die Zusam­men­ar­beit mit Spe­zia­lis­ten das zur Auf­ga­be pas­sen­de und geo­me­trisch opti­mier­te Dich­tungs­ma­te­ri­al gefun­den werden.

Mag sein, dass die indi­vi­du­el­le Dich­tung ein paar Cent teu­rer ist, durch Ver­mei­dung von Fol­ge­kos­ten und Ärger beim End­kun­den rech­net sich die­se Inves­ti­ti­on über die Zeit und macht sich selbst bezahlt.