Wärmetauscher zuverlässig dicht halten

Anbieter zum Thema

Keller & Bohacek GmbH & Co.

Meister Strömungstechnik GmbH

Endress+Hauser (Deutschland) GmbH+Co. KG

W. L. Gore & Associates GmbH Werk 1

Grund hierfür ist die geringe Kriechresistenz von PTFE. Molekular besteht PTFE aus einer Kohlenstoffkette, die mit Fluoratomen gesättigt ist. Die starke kovalente Bindung von Fluor mit Kohlenstoff begründet das nahezu inerte chemische Reaktionsverhalten dieses Polymers. Die mangelnde Reaktivität bedeutet jedoch auch, dass PTFE sich nicht molekular vernetzen lässt wie etwa manche Elastomere, was in einem ausgeprägten Kalt- und Warmflussverhalten resultiert, auch bekannt als „kriechen“.

Kriechen ist die mechanische Verformung eines Bauteils – hier: der Dichtung – unter Last und Temperatur. Dichtungen in Flanschverbindungen funktionieren unter anderem, weil die durch die Schrauben aufgebrachte Flächenpressung das Ausfüllen von Unregelmäßigkeiten an den Dichtflächen und das Verpressen von dichtungsinternen Leckagekanälen ermöglicht. Dadurch wird die Leckage – abhängig vom Verhalten des Dichtungswerkstoffs – auf ein akzeptables Maß reduziert. Leckage in diesem Sinne ist der zugelassene Stoffstrom, ungeachtet des vorherrschenden Mechanismus, also die Summe aller Masseflüsse, von der Fick’schen Diffusion bis zur Grobleckage.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 9 Bildern

Diese Dichtfunktion wird durch die Kriechneigung entscheidend gestört. In einer Flanschverbindung erfolgt das Kriechen eines Dichtwerkstoffs so, dass bei einer bestimmten Temperatur die anliegende Last reduziert wird, bis ein Gleichgewicht zwischen interner Festigkeit der Dichtung und der externen Last erreicht ist. Dieses Verhalten heißt Kriechbeständigkeit. Beim Erreichen des Gleichgewichtes hat eine Verformung stattgefunden. Bei einer Dichtung ist diese eine Dickenreduzierung, die zur Folge hat, dass die Schraubenlängung und somit die Vorspannung verringert wird. Das bedeutet schließlich einen Kraft- bzw. Flächenpressungsverlust, der in seiner Größe von der Steifigkeit des Dichtsystems abhängig ist. Dieser Flächenpressungsverlust heißt „Kriechrelaxation“ und kann so groß sein, dass sich die Schrauben vollständig lockern.

Kriechen und die zugehörige Relaxation geschehen primär in Aufheiz- und Abkühlungsphasen, also bei Temperaturveränderungen. Die Kriechrelaxation ist die Hauptursache dafür, dass einfaches PTFE – oft durch Sintern in Form gebracht – in Wärmetauschern, die ihrem Zweck gemäß häufig großen Temperaturlastwechseln unterliegen, kaum eingesetzt werden kann.

Kriechbeständigkeit von PTFE steigern

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um die Kriechneigung von PTFE zu verringern. Eine Methode ist das Beimengen von Füllstoffen. Diese Technik eignet sich jedoch nur bedingt für Dichtungsbänder, da die Flexibilität von gefülltem PTFE stark begrenzt ist. Aus dem gleichem Grund eignen sich auch einfache Streifen aus PTFE nur wenig, da sie sich am Flansch nur schwierig in Form bringen lassen.

(ID:43334472)