Bagger

Hochleistungs-Hydraulikflüssigkeiten sind für Elastomer-Dichtungen eine Herausforderung. Moderne Werkstoffe zeigen eine gute Beständigkeit. Bild: COG

Ingenieure stehen bei vielen Projekt-Auftragsarbeiten vor demselben Problem: Sie erhalten vom Auftraggeber zwar viele Informationen zu den Arbeitsaufgaben der zu konstruierenden Maschinenbauteile, zum Beispiel was Rohre, Leitungen, Ventile, Pumpen, Motoren und Kupplungen angeht, häufig liegen jedoch keine Angaben zu den exakten Medien vor, die das Bauteil umgeben oder fördern. Gerade in der Chemie- und Verfahrenstechnik werden zunehmend aggressivere Medien eingesetzt, welche die Maschinenbauteile teilweise stark beanspruchen.

Dichtungen

Bild: COG

Zu den besonders kritischen Komponenten der zu konstruierenden Bauteile zählen Elastomerdichtungen. Konstrukteure und Anwender stehen vor der Herausforderung, die Dichtungskomponenten so auszurichten, dass sie eine breite Resistenz gegenüber vielen Medien zeigen und über einen langen Zeitraum einwandfrei arbeiten. So können zum Beispiel im Einsatz mit Säuren nur speziell aufgebaute Elastomerwerkstoffe eingesetzt werden.

Konventionelle Dichtungswerkstoffe, die nicht speziell für den Kontakt mit aggressiven Medien ausgelegt sind, können bei dauerhaftem Kontakt mit diesen Fluiden unterschiedliche negative Veränderungen aufweisen. Es ändern sich bei diesen Dichtungswerkstoffen die physikalischen Eigenschaften. Hierzu zählen beispiels-weise Volumenänderungen (Quellung) und Änderungen der Werkstoffhärte. Zudem kann auch die chemische Beständigkeit, zum Beispiel durch Hydrolyse, stark reduziert werden. Diese Veränderungen verschlechtern die Dichtungseigenschaften zum Teil erheblich und führen früher oder später zur Leckage beziehungsweise zum vorzeitigen Austausch der Dichtungen.

Eine andere Herausforderung für die Technik ist die Verbesserung bestehender Maschinen. Speziell der Austausch von Einzelkomponenten, wie elastomeren Dichtungen bei Instandhaltungsarbeiten, gewinnt an Bedeutung. Zwar ist es nicht zwingend notwendig, im laufenden Prozess neue Dichtungen einzubauen, wenn es zuvor keine schadensbedingten Ausfälle gab. Allerdings sind mit verbesserten Dichtungen zum Teil deutlich längere Wartungsintervalle möglich. Auch kann ein Austausch gegen preiswertere Dichtungslösungen mit gleichen Laufleistungen die Kosten signifikant reduzieren.

Aus Sicherheitsgründen müssten die Entwickler bei der Erstausstattung häufig einen FFKM-Werkstoff einsetzen. Dieser überzeugt mit einer hervorragenden Medienbeständigkeit, auch im Hochtemperaturbereich, und punktet zudem mit guten physikalischen Eigenschaften. Die Kosten für diesen Werkstoff liegen aber weit höher als in den meisten Budgets vorgesehen.

Als Alternative hat der unabhängige Hersteller C. Otto Gehrckens (COG) den Hochleistungs-FKM-Werkstoff BF 750 entwickelt, welcher eine gute Chemikalienbeständigkeit besitzt, die in Teilbereichen durchaus mit FFKM-Werkstoffen vergleichbar ist, aber preislich deutlich günstiger kommt. Auch im Einsatz mit aggressiven Medien wie Säuren, chlorhaltigen Kohlenwasserstoffen oder auch heißem Wasserdampf kann dieser Werkstoff eingesetzt werden.

In Anwendungen mit allen herkömmlichen Kraftstoffen, inklusive E-10-Kraftstoffen, RME, Biodiesel (mit Rapsmethylester), RME Dieselgemisch und reinen Pflanzenölen ist dieser hochfluorierte FKM-Compound ebenso geeignet. Damit ist der Werkstoff für ein großes Einsatzspektrum geeignet, zum Beispiel in unterschiedlichen Anwendungsgebieten des Maschinenbaus, der Verfahrenstechnik und der chemischen Industrie.

Der Einsatz in der Praxis

Der Werkstoff BF 750 hat sich in der Praxis vielfältig bewährt. So wurde dieser FKM in Komponenten zur Rohstoffförderung spezieller Erze eingesetzt. Im Förderungsprozess müssen die Erze mit sehr aggressiven Medien, wie zum Beispiel aromatischen Kohlenwasserstoffen oder aminhaltigen Lösungsmitteln, von den restlichen geförderten Stoffen in einem speziellen Auswaschprozess getrennt werden. Mit dem Einsatz des FKM Compounds verlängerte sich das Wartungsintervall gegenüber bestehenden FKM-Dichtungen von wenigen Wochen auf mehrere Monate.

Aber auch in der Chemietechnik wird der Hochleistungs-FKM eingesetzt. Denn hier treten häufig Dichtungsschwierigkeiten auf, die durch die Beförderung von Säuren entstehen, insbesondere bei höheren Temperaturen. Wechselwirkungen durch unterschiedliche Produktions- und entsprechende Reinigungsprozesse gehören ebenfalls zur Alltagspraxis. Auch in diesem Umfeld konnte der Spezial-FKM schon mehrfach überzeugen.

Ebenso konnten die Wartungsintervalle in Anwendungen um ein Vielfaches verlängert werden, in denen biogene Medien befördert werden. Hierzu zählen beispielsweise biologisch abbaubare Hydraulikflüssigkeiten. Diese bestehen entweder aus Triglyceriden, wobei es sich oft um pflanzliche Öle, zum Beispiel Rapsöl, mit der Bezeichnung HEES (Hydraulik Oil Environmental Ester Synthetic) handelt oder um synthetischen Ester mit der Bezeichnung HEES (Hydraulik Oil Environmental Ester Synthetic).

Aber es werden in der modernen Hydraulik auch verstärkt Spezial-Hochleistungs-Hydraulikflüssigkeiten eingesetzt. Diese sind additiviert, aber nicht auf Mineralölbasis hergestellt. Es handelt sich hierbei um synthetische, wasserfreie Flüssigkeiten (HFD), welche eine höhere Dichte als Mineralöl haben und schwer entflammbar sind.

Hierzu zählen unter anderem Phosphorsäureester (HFD-R), wasserfreie chlorierte Kohlenwasserstoffe (HFD-S) und eine Mischung aus HFD-R und HFD-S sowie wasserfreie andere Zusammensetzungen (HFD-U), bestehend aus Fettsäureestern. Allerdings greifen sowohl die biologisch abbaubaren als auch die synthetischen Hydraulikflüssigkeiten viele elastomere Dichtungswerkstoffe an. Der BF 750 Hochleistungs-FKM-Compound hat sich in all diesen Bereichen auch über längere Zeiträume als problemlos einsetzbar erwiesen.

Sowohl in der Erstausstattung als auch in der Instandhaltung gilt es, mit der richtigen Komponente eine langfristig sichere Entscheidung zu treffen, die Effizienz zu erhöhen und so Verantwortung und Kosten auszubalancieren. Oft gibt es günstigere Werkstoffe mit gleicher oder größerer Beständigkeit. Eine andere Möglichkeit sind bessere Werkstoffe, die längere Wartungsintervalle erlauben. do

Autor: Michael Krüger, C. Otto Gehrckens