Fortschrittliche Werkstofftechnologie verhindert Lecks in Gaszählern

Mit DFT hergestellte Membranen bieten gegenüber dem Standard deutliche Vorteile (Bild: Freudenberg Sealing Technologies)

07.10.2020 Fortschrittliche Werkstofftechnologie verhindert Lecks in Gaszählern

In der sicherheitsorientierten Erdgasbranche stellen Undichtigkeiten ein gefährliches und kostspieliges Problem dar. Die Dispersed Fibre Technology™ (DFT) des Geschäftsbereichs Metflex Precision Mouldings von Freudenberg Sealing Technologies begegnet diesen Herausforderungen mit faserverstärkten Werkstoffen.

Ziel ist es, die Zuverlässigkeit, Funktionalität und Langlebigkeit kritischer Komponenten in Gaszählern zu verbessern. Mit DFT hergestellte Membranen bieten im Vergleich zu Standardmembranen aus gewebeverstärkten Polymeren eine höhere Dichtungsleistung, eine längere Biegelebensdauer, eine verbesserte Tieftemperaturelastizität und erweiterte Designmöglichkeiten. Mittlerweile kommen in erster Linie in Nordamerika, aber auch in anderen Regionen der Welt, bereits 40 Mio. DFT-Membranen in Mittel- und Niederdruckanwendungen zum Einsatz.

Angesichts der Sicherheitsrisiken und Kosten, die durch Gaslecks und Geräteausfälle entstehen, ist die Erdgasbranche beim Einsatz neuer Technologien sehr zurückhaltend. Aber für sicherheitskritische Komponenten in Gasanwendungen mit niedrigem und mittlerem Druck von weniger als 150 psi, wie z.B. Haushaltsgaszähler und -regler, gibt es eine bessere Alternative. DFT-Membranen bieten in diesen Anwendungen eine bewährte Lösung für schwerwiegende Probleme wie Delamination, Risse und Leckagen.

Mechanische Balgengaszähler werden auch mit dem Aufkommen digitaler Messtechnologien in nächster Zeit in großem Umfang in Betrieb bleiben. Dies gilt insbesondere für China, wo deren Nutzung sogar zunimmt. Diese Geräte funktionieren nach dem Verdrängungsprinzip. Das heißt, über ein Kolben-Zylinder-System in Kombination mit einer Membran wird das Gas aus den Verteilungsleitungen in die Gasauslässe der Haushalte geleitet. Die Membran sorgt dafür, dass auf der einen Seite kein Gas entweicht und auf der anderen das Gas in den Hausanschluss gedrückt wird.

Die in diesen Zählern eingesetzten Membranen bestehen traditionell aus einem Gummimaterial, in das Gewebe eingearbeitet wurde. Dies sorgt u.a. für erhöhte Flexibilität, Haltbarkeit und Flüssigkeitsbeständigkeit. Gewebeverstärkte Membranwerkstoffe kommen i.d.R. in großen Hochdruckanwendungen zum Einsatz, bei denen ständig Spannung, Bewegung und arbeitende Teile im Spiel sind. Sie eignen sich also besonders für Zähler, die einen Berstdruck von über 150 psi erfordern.

Im Wohnbau sind hingegen kleinere Verdrängungsgaszähler mit Berstdrücken unter 150 psi üblich. Hier können gewebeverstärkte Membranen Probleme verursachen, da sie mit zunehmendem Gasverbrauch schneller komprimieren und expandieren müssen, um einen stabilen Gasfluss in die Wohnung aufrechtzuerhalten. Diese Bewegung erzeugt Reibung und Spannung, die wiederum die Bindung zwischen Gewebe und Elastomer lösen kann. Das beeinträchtigt die Integrität der Materialien und kann zu Verformungen und Systemlecks führen. Darüber hinaus kann das Gewebe an den Rändern ausfransen, sodass die Membran nicht mehr effektiv abdichtet.  Das DFT-Verfahren beseitigt dieses Risiko, indem es ein homogenes, durch Fasern statt Gewebe verstärktes Material erzeugt. Ein solcher Werkstoff biegt sich gleichmäßig und eine Delamination der Verstärkungsfasern ist unmöglich. DFT-Membranen weisen eine geringere Hysterese und eine längere Lebensdauer auf. Wichtig dabei: Durch die Homogenität des Materials sind Verformungen, die entstehen können, wenn verschiedene Materialien unter Druck und Belastung unterschiedlich reagieren, praktisch ausgeschlossen.

DFT-Membranen  können genau auf verschiedene Gaszählertypen zugeschnitten werden, und dank ihrem hochwertigen und robusten Material müssen die Zähler und Regler seltener ausgetauscht werden. Bei Anlagen, in denen DFT-Membranen eingebaut sind, verringert sich der Wartungsaufwand deutlich. Dies erspart dem Kunden erhebliche Kosten über die gesamte Lebensdauer jedes Zählers und Reglers. DFT-Membranen lassen sich aus einer Vielzahl von Polymermaterialien herstellen, inkl. NBR (Nitril-Butadien-Kautschuk) und ECO (Epichlorhydrin-Kautschuk). Alle Materialien erfüllen die Zulassungen nach ISO 9001:2015, EN549 und EN13787 und sind nach WRAS-, FDA- und BfR-Normen zertifiziert. Die Entwickler von Metflex bieten zudem Unterstützung bei der Konstruktion von Komponenten an, um sicherzustellen, dass die Membranen optimal für den Einsatz im vorgesehenen Zählersystem geeignet sind.