antriebstechnik 4/2017

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
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