Eine sicherere Verbindung mit KLINGER®top-chem 2000 Flachdichtungen

Die Firma ewers Heizungstechnik GmbH, aus der Nähe von Bielefeld, ist ein unabhängiges Familienunternehmen das seit 1963, mit mehr als 60 Mitarbeitern, Anlagen für Nah- und Fernwärme, Gebäudeheizung und Trinkwassererwärmung baut.

Kennzeichnend z.B. für die Anlagen der Nah- und Fernwärme-Übergabestationen ist ein Aufbau gemäß Kundenspezifikation (Bild 1). Eine flexible modulare Bauweise mit Verschraubungsverbindungen ist dazu eine gute technische Basislösung.

Viele Kombinationen und Ausführungen aller Leistungsklassen (Bild 2) sind damit möglich.

Das ist ebenfalls wesentlich für den Aspekt „Power-to-Heat“, also die Speicherung von Überschuss aus erneuerbaren Energien in Form von Wärme.

In einer solchen Anlage kommt es auf das Detail an – sogar auf die so unscheinbare Flachdichtung, welche die Verschraubungsverbindungen abdichtet.

Kann sie ihre Aufgabe nicht erfüllen, wird der eigentliche „Cent-Artikel“ in mehrfacher Hinsicht teuer: Ersatzteile, Wartungseinsatz, Leckagen, Aufschwemmen der Dämmung, Korrosion an Bauteilen.

Einfach ausgedrückt steckt hier manchmal der kleine Teufel im Detail!

Betrachten wir das im Einzelnen etwas genauer.

Anders als bei einer klassischen Flanschverbindung wird bei Verschraubungsverbindungen bzw. Verschraubungsdichtungen (Bild 3 u. Bild 4) die ganze Kraft zur Flächenpressung nur über die Überwurfmutter (Bild 4) auf die Dichtung aufgebracht. (Wir reden ja nur von einem Gewinde!)

Da zudem nichts federt oder nachgeben kann, muss letztlich die Dichtung alle Bewegungen wie z.B. Temperaturausdehnung über ihren geringen Querschnitt bzw. über die Dicke ausgleichen und das bei kleinster Auflagefläche.

Gleichzeitig wird eine sehr standfeste Dichtung gewünscht, die wenig nachgibt bzw. sich setzt und am besten auch nicht aushärtet. Sprich, eine Dichtung, die nicht nachgezogen werden muss und wartungsarm ist. Doch die Realität in einer Nah- oder Fernwärmeübergabestation sah bis vor einiger Zeit noch anders aus.

Gerade die schwankenden Temperaturen in der Fernwärme von beispielsweise 90 °C bis 140 °C und die damit verbundene Ausdehnung der Leitungen belasten Standard-Dichtungen unter Umständen extrem. Faserstoff-Dichtungen mit hohem Elastomeranteil neigen zum einen dazu, sich stark zu setzen, zum anderen härten sie aus und verlieren die notwendige, ausgleichende Flexibilität. Dieser Effekt verstärkt sich je mehr „Gummi“, in der Dichtung ist.

Fachlich gesprochen: Hat die Dichtung ihre Flächenpressung verloren, kommt es zur Leckage und es tropft irgendwann.

Da zusätzlich die Dämmung die austretende Feuchtigkeit bis zu einem gewissen Grad aufnimmt, werden Undichtigkeiten bei gedämmten Anlagen häufig erst spät erkannt. Korrosion und Funktionsverlust sind dann regelmäßig die Folgen an, Leitungen, Ventilen und anderen Bauteilen der Anlage (Bild 5).

Das wollte man besser machen!

Diese Praxiserfahrung hat die Firma ewers Anfang 2013 zum Anlass genommen, sich mit KLINGER Idstein zusammenzusetzen und nach einer besseren Lösung für die Verschraubungs-Dichtungen zu suchen.

Gerade auf der „heißen“ Primärseite der Übergabestation mit alkalischem Fernwärmewasser (Vorlauf, 90 °C bis zu 150 °C, bei einem Druck von bis zu 40 bar) kommt es schon mal zu leichten Druck- und Temperaturschwankungen.

In letzter Konsequenz ging es der Firma ewers darum, das System dauerhaft geschlossen zu halten, denn nur so werden Energieverluste minimiert – folglich die Effizienz gesteigert, ganz unabhängig vom Wartungsaspekt.

Ausgehend von den technischen Parametern und den Erfahrungen im Feld folgten Berechnungen mit dem KLINGER®expert Dichtungsberechnung-Programm, die seitens Klinger zur Empfehlung des top-chem 2000- (bis zu einer Größe von 1¼“) bzw. top-chem 2003-Materials (ab einer Größe von 1 ½“) führte.

Eine hochwertige Alternative zur Faserdichtung ist, insbesondere unter Langzeitgesichtspunkten, die Verwendung von KLINGER®top-chem 2000 (bzw. 2003), einer Hochleistungs-PTFE-Dichtung. Sie besteht zu ungefähr gleichen Teilen aus PTFE und Siliciumcarbid (SiC) und erzielt dadurch seine besonderen Eigenschaften: Eine herausragende Standfestigkeit im Temperaturbereich bis 250°C, sowie eine umfassende Medienbeständigkeit, sowohl im alkalischen als auch im sauren Bereich.

Sie unterliegen auch im jahrzehntelangen Einsatz keinerlei Alterung und Versprödung, eine Feuchtigkeitsaufnahme findet nicht statt, auch nicht unter Dampf.

Das extrem geringe Fließverhalten führt in der Praxis zum konstanten Erhalt der Schraubenkräfte während des Betriebs und damit zu einem Maximum an Sicherheit. Ein Nachziehen der Schrauben ist normalerweise nicht notwendig und das Risiko einer Leckage durch nachlassende Flächenpressung wird minimiert.

Ist das also die ideale, die gesuchte Lösung? Ja

Die Firma ewers hat sich entschlossen, die Dichtung im Feldversuch einzusetzen.

In Zusammenarbeit beider Unternehmen entstanden zusätzliche technische Empfehlungen für die Montage bzw. für das Anziehen der Dichtverbindungen mit Drehmomentschlüssel wie auch zum Schmieren der Schrauben. Praktische Versuche an Teilen der Anlage mit Fuji-Film Druckmessfolien (Bild 6) und Schulungen der Montage-Mannschaft resultierten in einer Ergänzung der Arbeitsanweisung: „Einbauhinweis richtige Montage einer Flachdichtung“.

Nach einer langen Testphase, die durchweg positiv abgeschlossen wurde, hat die Firma ewers im Jahr 2016 generell auf das neue Dichtungsmaterial in der Primärseite der Wärmeübergabestationen umgestellt.

„Die Kundendienst Einsätze und Montagezeiten sind deutlich gesunken, seitdem wir KLINGER®top-chem 2000 (bzw. 2003) in der Stärke von 2,0 mm einsetzen“, so der Projektleiter Herr Jörg Budde, Produkt- & Qualitätsmanager (QMB) der Firma ewers.

Auch die Monteure im Feld bestätigen das und loben zudem die einfache Handhabung der Dichtung. Sie klebt weniger am Flansch.

Fazit:

Weniger Reklamationen, weniger Einsatz bzw. bei Wartungen eine Fokussierung auf Wichtiges statt „Dichtungen nachzuziehen oder zu erneuern“, das spart Kosten und steigert die Energie- bzw. Gesamteffizienz. Letztlich werden durch KLINGER®top-chem 2000 Dichtungen sogar die Gesamtkosten des Anlagenbetriebes vermindert.

Eine Erhöhung der Betriebssicherheit und Lebensdauer der Wärmeübergabestationen runden das Bild ab.

Das macht glückliche Kunden ☺

Bildquellen: Bilder 1-6 ewers, Bild 7 Klinger

Bild 1: Fernwärmestation auf Montagerahmen (System R) Leistung ca. 50 kW

Bild 2: Leistungsklassen von Fernwärmeübergabestationen

Bild 3: Verschraubungsverbindung mit 1 ¼ “ Flachdichtungen, 2,0 mm

Bild 4: aufgelegte 1 ¼ “ Flachdichtung, 2,0 mm, KLINGER®top-chem 2000

Bild 5: PU-Dämmung im Schnitt, Fernwärmestation

Bild 6: gleichmäßiges Druckbild und ausreichende Flächenpressung von ca. 30 MPa

Bild 7: Prinzipskizze Fernwärme