Sichere Flanschdichtungen für kritische Teile in Übergröße

Industrielle Chemieanlagen benötigen häufig Flachdichtungen in Abmessungen, die über Standardplattengrößen hinausgehen. Diese Verbindungen mit großem Durchmesser, typischerweise über 1500 mm oder 60 Zoll, finden sich häufig in Reaktoren, Lagerbehältern, Kolonnen, Elektrolyseuren und anderen kritischen Geräten, bei denen die Dichtungszuverlässigkeit direkte Auswirkungen auf die Sicherheit, die Einhaltung von Umweltvorschriften und die Betriebsbereitschaft hat.

Bei der Planung solcher Anwendungen stellt sich oft die Frage nach dem zuverlässigsten Herstellungsverfahren für große PTFE-Dichtungen und wie dieses im Vergleich zu alternativen Fügemethoden in Bezug auf Dichtleistung und Praktikabilität abschneidet. Die Auswahl einer Dichtung, die Dichtheit bewahrt, die Installation vereinfacht und die langfristige Zuverlässigkeit unter anspruchsvollen Bedingungen unterstützt, erfordert ein klares Verständnis der verfügbaren Fertigungstechnologien und Materialoptionen.

Warum sind großformatige Dichtungen eine Herausforderung?

Mit zunehmendem Flanschdurchmesser steigt die durch den Innendruck verursachte Trennkraft erheblich an, selbst bei relativ niedrigen Drücken. Die Aufrechterhaltung einer ausreichenden, gleichmäßigen Schraubenkraft über den gesamten Flansch ist entscheidend, um die Dichtpressung zu erhalten und Leckagen zu verhindern.

Diese Verbindungen sind zudem häufig thermischen Zyklen und unterschiedlichen Wärmeausdehnungen zwischen den Komponenten ausgesetzt. Geräte aus verschiedenen Materialien können bei Temperaturänderungen Relativbewegungen erfahren, was Querspannungen verursacht, die die lokale Dichtpressung verringern und die Integrität der Dichtung beeinträchtigen können. Zudem treten Fertigungstoleranzen und Oberflächenunregelmäßigkeiten bei Großgeräten stärker hervor. Abweichungen in der Flanschebenheit erfordern Dichtungsmaterialien mit ausreichender Kompressibilität und Anpassungsfähigkeit.

Aus diesen Gründen benötigen Anwendungen mit großem Durchmesser Dichtungsmaterialien, die chemische Beständigkeit mit kontrollierter Kompressibilität und Kompensationsfähigkeit kombinieren. PTFE-basierte Materialien sind hierfür gut geeignet. Die Methode zur Herstellung und Montage hat jedoch einen entscheidenden Einfluss auf die langfristige Zuverlässigkeit. Die empfohlene Mindestdicke beträgt typischerweise 3 mm (1/8”). Betriebsdruck, Temperatur, Medium sowie die maximal zulässige Dichtpressung müssen jedoch stets anwendungsspezifisch bewertet werden.

Strukturierte PTFE-Dichtungen: Geschweißte Ausführung

Für strukturierte PTFE-Plattenmaterialien (rPTFE) ist das Schweißen die empfohlene Herstellungsmethode für große Durchmesser. Um eine gleichmäßige Schweißnahtdicke zu gewährleisten, ist die richtige Bearbeitungstechnik von entscheidender Bedeutung. Der Dichtungshersteller Teadit nutzt eine eigene Technologie, um die Dichtung mittig zu teilen und mit einer puzzleartigen Verbindung zusammenzufügen. Die Schmelzverbindung schafft eine homogene Nahtstelle, die bei präziser Ausführung gemäß EN13555 Leckageraten auf dem Niveau einer einteiligen Dichtung erreicht.

Im Gegensatz dazu können mechanisch gefügte Segmente wie Schwalbenschwanz-Verbindungen die technische Qualität einer fachgerechten Schweißnaht nicht erreichen. Sie führen geometrische Unstetigkeiten ein, die die Integrität unter Spannung und thermischer Bewegung beeinträchtigen können. Das Verschmelzen löst dieses Problem, indem es eine gleichbleibende Dichtleistung über den gesamten Umfang bewahrt, Spannungskonzentrationen vermeidet und eine exakte Maßkontrolle ermöglicht. Ein praktischer Vorteil ist die Logistik: Geschweißte Dichtungen können gerollt in kompakten Verpackungen geliefert werden, was den Transport und die Handhabung vor Ort vereinfacht.

Multidirektional expandierte PTFE-Dichtungen: Geschnittene und geklebte Segmente

Expandiertes PTFE (ePTFE) verhält sich beim Schweißen anders als rPTFE, da die Schweißzone überproportional aushärten kann, was die Leistung beeinträchtigt. Daher setzt Teadit beim ePTFE nicht auf Schweißen. In der Praxis ist es schwierig, konsistent zuverlässige Verbindungen bei ePTFE durch Schweißen zu erzielen.

Der Dichtungshersteller empfiehlt daher für ePTFE-Platten die im eigenen Haus entwickelte Technik, bei der die Dichtung in ineinandergreifende Segmente mit einer präzisen Puzzleteil- oder Fingergelenkgeometrie geschnitten wird. Die Kanten greifen mechanisch ineinander, was die effektive Verbindungsfläche vergrößert und Relativbewegungen verhindert. Die Verbindung wird anschließend mit einem kompatiblen Klebstoff gesichert.

Tests zeigen, dass die Leckageraten korrekt überlappter Klebesegmente mit denen einteiliger Dichtungen vergleichbar sind. Die ineinandergreifende Verbindung mit abgeschrägten, überlappenden Abschnitten erhält eine gleichmäßige Dichtungsdicke über die gesamte Verbindung aufrecht. Die hohe Kompressibilität des Materials macht die Methode montagefreundlich und minimiert Kriechwege. Zur Verbesserung der Transportstabilität können Segmente mit versetzten Verbindungspunkten geliefert werden.

Multidirektionales ePTFE-Dichtungsband: Nur eine Verbindungsstelle

Für die schnellste und einfachste Produktion bietet multidirektionales EPTFE-Dichtungsband einen deutlichen Vorteil. Im Gegensatz zu segmentierten Konstruktionen benötigen bandbasierte Dichtungen nur eine einzige Verbindungsstelle für Flansche bis zu 30 m Durchmesser. Die mechanischen Eigenschaften und die Leckageleistung sind vergleichbar mit EPTFE-Plattenmaterialien.

Vorteile der EPTFE-Bänder sind:

• Schnelle Anpassung & Installation direkt vor Ort am Flansch

• einfache Überkopfmontage durch selbstklebende Rückseite

• Nur eine überlappende Verbindungsstelle

• rückstandsfreie Demontage bei Wartungsarbeiten

Zusätzlich bietet das Band Flexibilität bei Reparaturen, da Schichten lokal als Ausgleichsscheiben (Shims) für Flanschschäden verwendet werden können. Es ist besonders vorteilhaft für Geräte wie Mischer, bei denen die Montage einer konventionellen Dichtung ohne Demontage des Geräts nicht möglich wäre.