Tieftemperaturdichtungen sicher auslegen

Prüfstand für kryogene Versuche (Bild: TEADIT GmbH)

12.10.2020 Tieftemperaturdichtungen sicher auslegen

Bestimmung der Charakteristik von Dichtungen bei kryogenen Temperaturen – eine Untersuchung

von M. Sc. Florian Werner (TEADIT Deutschland GmbH)

Die europäische Norm EN 13555 wird zur Ermittlung von Dichtungskennwerten verwendet, um Flanschverbindungen gemäß EN 1591-1 zu berechnen und die Leistungsfähigkeit von Dichtungsmaterialien zu bewerten. Die Prüfung und Bewertung von Dichtungen unter kryogenen Bedingungen ist allerdings noch nicht in der EN 13555 beschrieben. Eine Erweiterung der EN 13555 auf Dichtungskennwerte bei kryogener Temperatur könnte dann als Berechnungsgrundlage für diese Anwendungen dienen. Tiefsttemperaturen beeinflussen maßgeblich die Eigenschaften der Dichtungsmaterialien.

Bei unter -40 °C werden z.B. Dichtungsmaterialien aus oder mit Elastomeren sprödhart und Vibrationen in der Anlage könnten zu plötzlichem Versagen der Dichtungen führen. Nachfolgend wird eine Studie über mögliche zusätzliche EN 13555 Tests bei Tieftemperatur, wie das Leckageverhalten, die Kriechrelaxation, der Qsmax und das E-Modul vorgestellt.

Die kryogenen Tests wurden auf einer speziell entwickelten Prüfmaschine durchgeführt. Die niedrigste Testtemperatur beträgt -150 °C. Für erste Untersuchungen wurden verschiedene Arten von PTFE-Dichtungen, sowie eine Faserdichtung namhafter Hersteller verwendet, die derzeit bereits in kryogenen Anwendungen eingesetzt werden.

Gegenstand der Untersuchungen 

Bei der Überprüfung der Eignung unterschiedlicher Flachdichtungen in kryogener Anwendung wurden aus Plattenmaterial ausgestanzte Dichtungen aus drei verschiedenen Materialien geprüft:

  • strukturiertes PTFE mit Mikro-Hohlglaskugeln (TF),
  • 100% expandiertes PTFE (ePTFE),
  • Faserdichtung (NA).