Die Handhabung von Wasserstoff erfordert spezielle Anforderungen an die Rohrleitungssysteme, in denen das Gas transportiert und gespeichert wird. (Bild: PhotoGranary - stock.adobe.com)
Die Nutzung von Wasserstoff als Energieträger hat in den letzten Jahren enorm an Bedeutung gewonnen. Als emissionsfreier Brennstoff spielt Wasserstoff eine zentrale Rolle in der Industrie, im Transportwesen und zunehmend auch in der Stromerzeugung. Doch die Handhabung von Wasserstoff erfordert spezielle Anforderungen an die Rohrleitungssysteme, in denen das Gas transportiert und gespeichert wird.
Wasserstoff ist ein besonders kleines Molekül, das selbst durch die kleinsten Leckagen diffundieren kann. Zudem kann es bei unsachgemäßer Handhabung Sicherheitsrisiken verursachen. Daher müssen Rohrsysteme, die für Wasserstoffanwendungen genutzt werden, höchste Anforderungen an Dichtheit, Druckbeständigkeit und Materialbeständigkeit erfüllen.
Rohrverschraubungen (Tube Fittings)
Rohrverschraubungen sind eine beliebte Wahl für Rohrleitungssysteme, bei denen eine schnelle und sichere Verbindung von Rohren erforderlich ist. Diese Verbindungstechnik wird oft in Anwendungen eingesetzt, in denen Rohre mit kleineren Durchmessern verwendet werden oder die Flexibilität der Rohrführung eine einfache Installation und Wartung verlangt. Rohrverschraubungen ermöglichen es, Rohre ohne Schweißen oder Lötverbindungen miteinander zu verbinden, was die Montage deutlich vereinfacht und Kosten spart.
Die Funktionsweise von Rohrverschraubungen beruht darauf, dass eine spezielle Mutter und ein Dichtsystem auf einem Rohr sitzen und es so mit einem weiteren Rohrstück verbinden. Durch das Anziehen der Mutter wird eine feste, druckdichte Verbindung erzeugt. Rohrverschraubungen gibt es in verschiedenen Ausführungen, die je nach Anwendung unterschiedliche Dichttechnologien und Materialien verwenden.
Ein entscheidender Vorteil von Rohrverschraubungen ist ihre Flexibilität: Sie lassen sich leicht installieren, wieder demontieren und ersetzen, was Wartungs- und Reparaturarbeiten vereinfacht. Sie sind insbesondere für kleinere bis mittelgroße Rohrsysteme geeignet und kommen häufig in der Öl- und Gasindustrie, der Chemiebranche, der Hydraulik sowie in Wasserstoffsystemen zum Einsatz.
Die Rolle von Rohrverbindungen in Wasserstoffsystemen
In Wasserstoffanwendungen müssen Rohrleitungen mit spezifischen Anforderungen an Dichtheit und Druckbeständigkeit umgehen. Wasserstoff hat eine sehr geringe Molekülgröße und kann daher durch die kleinsten Leckagen entweichen. Daher sind besonders dichte und widerstandsfähige Verbindungstechnologien erforderlich. Wasserstoffsysteme arbeiten oft bei extrem hohen Drücken (bis zu 700 bar), was die Wahl der richtigen Verbindungstechnik entscheidend macht.
Neben der Dichtheit und der Druckbeständigkeit ist auch die Beständigkeit der verwendeten Materialien gegen Wasserstoffversprödung von Bedeutung. Wasserstoff kann viele Materialien (insbesondere Metalle) spröde machen, was zu Rissen und Leckagen führen kann. Eine geeignete Verbindungstechnologie muss daher Materialien verwenden, die gegen diese Versprödung resistent sind.
In bestimmten Anwendungen ist auch die Resistenz gegen Vibrationen von entscheidender Bedeutung. Durch dauerhafte Vibration, zum Beispiel beim Transport von Wasserstoff, können sich Verbindungen lösen und zu Leckagen führen. Weichdichtende Rohrverschraubungen wirken dem entgegen.
Anforderungen an Verbindungstechnologien für Wasserstoff
Dichtheit: Da Wasserstoff ein kleines Molekül ist, müssen Verbindungen extrem dicht sein, um Leckagen zu verhindern.
Druckfestigkeit: Wasserstoff wird oft bei sehr hohen Drücken transportiert, was hohe Anforderungen an die Druckfestigkeit der Verbindungstechnologie stellt.
Materialbeständigkeit: Die verwendeten Materialien müssen beständig gegen Wasserstoffversprödung sein und dürfen bei Kontakt mit Wasserstoff nicht spröde oder rissig werden.
Wartungsfreundlichkeit: Insbesondere in Anwendungen, die regelmäßig gewartet oder modifiziert werden müssen, ist es wichtig, dass die Verbindungstechnologie leicht zu installieren, zu warten und zu demontieren ist, etwa durch Torque-Anwendung und die Möglichkeit zum Austausch ohne extra benötigten Abstand.
Resistenz gegen Vibrationen: Bei mobilen Anwendungen kann es zu dauerhaften Vibrationen führen. Hier bieten sich weichdichtende Verbindungslösungen an, um Leckagen zu minimieren.
Parker Hannifin Lösungen für Wasserstoff-Anwendungen
Parker Hannifin bietet eine Vielzahl von Lösungen für Rohrverbindungen in Wasserstoffsystemen, die auf die besonderen Anforderungen des Gases abgestimmt sind. Besonders hervorzuheben sind die O-Lok-Rohrverschraubungen, die für den Einsatz in Hochdruck-Wasserstoffsystemen konzipiert sind. Diese Lösung zeichnet sich durch außergewöhnliche Dichtleistung, Materialbeständigkeit und Wartungsfreundlichkeit aus.
O-Lok-H2-Rohrverschraubungen (Seal-Lok) für mobile Wasserstoffanwendungen
Die O-Lok-Rohrverschraubungen (auch als Seal-Lok bekannt) von Parker bieten Verbindungslösungen für mobile Anwendungen, insbesondere für den Kraftstofftransport von der Tankstelle zum Wasserstofftank und von dort zur Brennstoffzelle oder zur Einspritzverbrennung. Dieses Produkt ist eine Weiterentwicklung des ursprünglichen SAE-O-Lok-Fittingsystems, das speziell für die Anforderungen von Wasserstoffanwendungen bis zu 700 bar konzipiert wurde.
Die O-Lok-Produkte wurden 2010 als erste Generation (H2U/E) nach EC79 zertifiziert und 2016 als zweite Generation (H22) erneut zertifiziert. Im Jahr 2024 wurden zusätzliche TÜV-Tests für weitere Standardanschlüsse (ISO6149 und SAE J1926-1), zusätzliche Rohraußendurchmesser (14, 15, 16, 18 und 20 mm sowie 5/8 und ¾ Zoll) und ein zusätzliches Dichtmaterial (EPDM für Temperaturbereiche bis + 120 °C) durchgeführt.
Die Edelstahl-O-Lok-Rohrverschraubungen verwenden die Face-Seal-Technologie, die auf einer weichdichtenden Lösung basiert. Diese Technologie sorgt dafür, dass die Dichtung sich flexibel an die Dichtflächen anpasst und somit eine außergewöhnliche Leckagebeständigkeit auch unter Vibration erreicht wird – eine Eigenschaft, die für Wasserstoffsysteme von entscheidender Bedeutung ist. Parker ist damit nach eigenen Angaben der einzige Anbieter dieser Rohrverschraubungs-Technologie für den Wasserstoffbereich.
Technische Eigenschaften der O-Lok-H2-Rohrverschraubungen
Die O-Lok-H2-Rohrverschraubungen bieten eine Vielzahl technischer Vorteile, die sie besonders für Wasserstoffanwendungen geeignet machen:
- Druckbereich: Für Applikationen mit einem Druckbereich bis zu 700 bar, was eine sichere und zuverlässige Verbindung für Hochdruckanwendungen gewährleistet.
- Temperaturbereich: Bis zu 120 °C, was diese Fittings für Anwendungen im Verbrennungsmotor geeignet macht.
- Maximal zulässiger Druck: bis zu 875 bar, was zusätzliche Sicherheit gewährleistet.
- Größenbereich: ¼ bis ½ Zoll (6 bis 12 Millimeter), um verschiedene Rohrsysteme abzudecken.
- Materialien: Hergestellt aus Edelstahl, was eine hohe Korrosionsbeständigkeit bietet.
- Dichtmaterialien: Verwendung von TPU und EPDM, die eine zuverlässige Dichtung gewährleisten.
- Übereinstimmung mit Normen: Die Produkte entsprechen den Standards SAE J1453 und ISO 8434-3, was ihre Qualität und Zuverlässigkeit unterstreicht.
Wasserstoffmoleküle sind aufgrund ihrer geringen Größe besonders diffusionsfähig, was herkömmliche Dichtsysteme schnell undicht machen kann. Mit der O-Lok-Technologie bietet Parker eine Lösung, die eine besonders hohe Dichtheit auch unter extremen Betriebsbedingungen gewährleistet. Sollte ein Austausch der Verbindung erforderlich sein, kann das O-Lok-System einfach ohne extra Abstände ausgetauscht werden. Die gebördelten Rohre schaffen eine besonders leistungsfähige Verbindung mit hoher Ausrisssicherheit. Der zuverlässige, drehmomentorientierte Montageprozess ermöglicht eine effiziente Serienproduktion.
Vorteile der O-Lok-Rohrverschraubungen
- Weichdichtende Technologie: O-Lok nutzt eine weichdichtende Face-Seal-Technologie, die für eine sehr hohe Dichtleistung sorgt.
- Widerstandsfähigkeit gegen Wasserstoffversprödung: Die Materialien, aus denen O-Lok-Verbindungen gefertigt sind, sind speziell auf die Beständigkeit gegen Wasserstoffversprödung ausgelegt, was ihre Langlebigkeit und Zuverlässigkeit garantiert.
- Hohe Druckfestigkeit: O-Lok-H2-Verbindungen sind für Applikationen mit einem Druckbereich bis zu 700 bar (10.000 psi) ausgelegt.
- Einfache Installation und Wartung: Diese Verbindungstechnologie ermöglicht eine einfache Montage und Demontage ohne Spezialwerkzeuge, was die Wartung von Wasserstoffsystemen erleichtert.
- Geprüft nach EC79 und HGV 3.1, was Parker zum einzigen Anbieter mit bewährten ORFS-Fittings für Wasserstoff-Anwendungen macht.
- Die Wahl der richtigen Verbindungstechnologie ist in Wasserstoffanwendungen entscheidend für die Sicherheit, Effizienz und Langlebigkeit der Systeme. Parker Hannifin bietet mit seinen O-Lok-H2-Rohrverschraubungen eine äußerst zuverlässige Lösung, die sich durch hohe Dichtheit, Materialbeständigkeit und außergewöhnliche Druckfestigkeit auszeichnet.
- Diese Technologie ist speziell für den sicheren Einsatz in Wasserstoffsystemen entwickelt worden und bietet den erforderlichen Schutz gegen Leckagen und Versprödung, die bei der Handhabung von Wasserstoff immer unvermeidlich sind.
Quelle: Parker Hannifin GmbH