Dichtung Auf die richtige Dichtung kommt es an

Cimaka gibt einen Überblick über die richtige Auswahl passender Dichtungen und Formteile. Denn diese müssen in unterschiedlichen Bauformen speziellen Branchen und Einsatzanforderungen gerecht werden. Ob die beste Lösung letztendlich ein O-Ring, X-Ring oder Gummiformteil aus VQM, FKM oder FFKM ist, entscheidet sich dem Unternehmen zufolge immer erst im Dialog mit dem Anwender.

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Es gibt kaum Maschinen, Anlagen und Leitungen, bei denen keine Dichtungen, O-Ringe oder Elastomerteile die Medienübergänge zuverlässig abdichten. Wie wertvoll diese Teile sind, wird einem Anwender zumeist dann bewusst, wenn sie versagen. Umso wichtiger ist es, sich bereits bei der Planung, Konstruktion und Entwicklung über die richtige Dichtung Gedanken zu machen. Aus der Summe der zu erwartenden Einflüsse, Einsatzparameter und der weiteren Forderungen gilt es dabei, aus der großen Auswahl an Werkstoffen, aber auch Geometrien und Bauarten, die beste Lösung zu finden.

Den passenden Werkstoff wählen

Mit Dichtungen, Ringen, O-Ringen, X-Ringen aus FFKM (Perfluorelastomer) stehen heute anwendungstechnische Lösungen auf hohem Leistungsniveau zur Verfügung. Dieser Werkstoff ist laut Cimaka universell beständig gegen fast alle Chemikalien. Mit Ausnahme des Kontaktes mit fluorhaltigen Verbindungen und Alkalimetallen soll FFKM in kritischen Bereichen im Umfeld von organischen und anorganischen Säuren, Alkalien, Estern, Alkoholen, Treibstoffen sowie Heißwasser eingesetzt werden können. Die Beständigkeit gegen Sauerstoff, Ozon, Witterungseinflüsse und Alterung ermöglicht viele Einsatzbereiche. FFKM hat je nach Typ eine hohe thermische Stabilität, verbunden mit einer Temperaturbeständigkeit bis 250 °C bzw. 320 °C. Bei langfristigen thermischen Belastungen tritt eine Erweichung statt einer typischen Verhärtung ein. Der geringe Gewichtsverlust unter Hochvakuum bei hohen Temperaturen soll FFKM zudem auszeichnen. Nachteilig sind dem Unternehmen zufolge die geringe Kältebeständigkeit (–10 °C) und der hohe Verformungsrest, der bei Temperaturen unter 150 °C auftritt. Mit diesem Eigenschaftsprofil kommt FFKM z.B. in der Luft- und Raumfahrt, der Hochvakuum- und Medizintechnik, der chemischen und Erdölindustrie, der Analytik, im Pharma- und Lebensmittelbereich, sowie in der Elektronikindustrie in Dichtungen und Formteilen zum Einsatz. Die Mischungen sind in den Farben Schwarz für Standardanwendungen oder Weiß FDA-konform für die Pharma- und Lebensmittelindustrie erhältlich.

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Eine weitere Werkstoffalternative sind z.B. Fluorsilikon-Kautschuke, die die gute Quellbeständigkeit der Fluor-Kautschuke (FKM) mit der Tieftemperaturflexibilität (–60 °C bis 200 °C) von Silikon-Kautschuk (VMQ) vereinen und insbesondere eine gute Kraftstoff- und Lösungsmittelbeständigkeit haben sollen.

Dichtungstypen richtig einsetzen

Auch der gewählte Dichtungstyp hat großen Einfluss auf die Gesamtperformance der Dichtung. X-Ringe können z.B. eine interessante Alternative zu O-Ringen darstellen, auch wenn sie ihnen in den zentralen Merkmalen gleichen. Laut Cimaka sind sie leicht und teilweise automatisiert montierbar und benötigen kleine Einbauräume, was konstruktive Freiheitsgrade erhöht. Sie sollen sich als innen- oder außenwirkende Dichtungen und gegen wechselnde Druckrichtungen einsetzen lassen. Seine Dichtwirkung erhält der X-Ring durch Verpressung seines Querschnittes, allerdings ist dieser flexibler als der des O-Rings. Auch daraus sollen Vorteile der X-Ringe gegenüber O-Ringen resultieren: Es werden geringere Verformungskräfte benötigt, um eine vergleichbare Dichtwirkung zu erzielen. Dadurch reduziert sich, z.B. beim Einsatz in dynamischen Dichtsystemen, die Reibung und somit der Verschleiß. Die vier Dichtlippen der X-Ringe sollen eine höhere Dichtungsleistung ergeben und gleichzeitig eine Schmiernut bilden, welche verschließhemmend wirkt.

Ein wesentlicher Vorteil des X-Rings ist laut Cimaka seine Eigenstabilität. Bei dynamischer Anwendung (Kolben-Stangendichtung), bei denen sich ein O-Ring in der Nut rollt und dadurch Torsion ausgesetzt ist, wird sich ein X-Ring nur verschieben.

Dichtungen als Formteil

Neben Dichtungsringen kommen heute immer mehr Gummiformteile/Gummi-Metall-Lösungen für Dichtungsaufgaben in den genannten Branchen zum Einsatz. Entsprechend der Aufgabenstellung reicht das Werkstoffspektrum auch hier vom Naturkautschuk bis zum Fluorelastomer (FPM). Daneben kommen immer mehr Compounds zum Einsatz, weshalb die Zusammenarbeit von Cimaka mit Compound-Herstellern aus der EU immer mehr an Bedeutung gewinnt. Denn gleichgültig, welche Anforderungen erfüllt werden oder welche branchenspezifischen Freigaben, wie z.B. Lebensmittelzulassung, vorhanden sein müssen – Formteile haben sich dem Unternehmen zufolge in vielen Bereichen als Dichtungen etabliert. Wie die Formteile gefertigt werden, richtet sich dabei nach der Serienmenge und Geometrie der Formteile. Insbesondere die Tendenz zu komplexeren Geometrien sowie der Trend zur Miniaturisierung wirken sich hier aus.

Branchenanforderungen und Richtlinien erfüllen

Jede Branche stellt spezielle Anforderungen an die Dichtungstechnik. In der Lebensmitteltechnik, z.B. der Milchproduktion werden die Anforderungen beispielsweise durch hohe Hygienestandards, aber auch durch die Reinigung der Anlagen (CIP und SIP) definiert. So wird z.B. die Milchrohrverschraubung nach DIN 11851 – ursprünglich für die Verbindung von Milchschlauch und Milchrohr (Milchleitung) entwickelt – sowohl in der gesamten Nahrungsmittelindustrie, als auch in der chemischen und pharmazeutischen Industrie verwendet. Dies liegt in den Werkstoffen der Armaturen und Dichtungen begründet, die in der richtigen Kombination allen Anforderungen gerecht werden können. Die Milchrohr-Verschraubung besteht im Allgemeinen aus Edelstählen (V2A 1.4301 oder V4A 1.4404), deren Unterscheidung nur bei extremen Einsatzzwecken angebracht ist. Für die Dichtungen kommen vor allem vier verschiedene Materialien zum Einsatz (Nitril, EPDM, Silikon, FPM und PTFE). Hier ist das zu transportierende Medium entscheidend bei der Auswahl des Dichtungswerkstoffes. Entscheidend ist aber auch, dass die Milchverschraubungsdichtungen nach DIN 11851, die aus verschiedenen Werkstoffen gefertigt sein können, auch FDA konform sind – bei Cimaka ist das Standard.

Ganzheitliche Betrachtung

Die beste Lösung ergibt sich laut Cimaka immer aus einer ganzheitlichen Betrachtung verschiedener Faktoren und Aspekte. Mit wachsenden Anforderungen an Dichtungen gibt es auch immer weniger Standard. Hier will das Unternehmen mit breiter Lösungskompetenz und Anwendungserfahrung quer durch alle Branchen dazu beitragen, letztendlich eine passende und wirtschaftliche Dichtungslösungen zu finden. (sh)

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