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Frenzelit Bördeltechnologie – eine neue Leistungsklasse

Neue Bördeltechnologie erhöht Dichtigkeit von statischen Dichtungen signifikant

Die herkömmliche Bördeltechnologie ist in Branchen wie der Chemie- und Prozessindustrie fest verankert, obwohl sie die Leistungsfähigkeit moderner Dichtwerkstoffe in Bezug auf Dichteigenschaften und somit Emissionsreduzierung nur noch in wenigen Fällen wirklich verbessert. Frenzelit hat daher eine neue Bördeltechnologie entwickelt, die die Dichtigkeit von metallisch eingefassten Dichtungen in eine neue Leistungsklasse bringt und somit aktiv zur Reduzierung von Emissionen beiträgt.
Das Bördeln von Dichtungen ist eine bereits seit langem angewandte Technologie. Es handelt sich hierbei um eine metallische Einfassung für eine Dichtung. Gebördelte Dichtungen werden hergestellt, indem ein dünnes Metallblech umgeformt und auf dem inneren oder äußeren Querschnitt der Dichtung verpresst wird. Der Bördel wurde ursprünglich entwickelt, um die Dichtigkeit zu verbessern und den Querschnitt der Dichtung gegen das Medium abzuschirmen. Somit verhindert der Bördel den direkten Kontakt des Dichtungsmaterials mit dem Medium, wodurch eine Kontamination des abzudichtenden Mediums verhindert wird. Zudem wird die Stabilität der Dichtung erhöht und somit das Handling, vor allem bei größeren Geometrieabmessungen, deutlich erleichtert.

Nachteile der klassischen Bördeltechnologie
Auch heute ist die metallische Einfassung von Dichtungen nach wie vor eine sehr weit verbreitete Technologie. Da moderne Dichtwerkstoffe mittlerweile wesentlich leistungsfähiger sind als früher, ist das Argument der verbesserten Dichtigkeit jedoch meist nicht mehr zutreffend und die klassische Bördeltechnologie führt nicht selten dazu, dass die Leckageperformance moderner Dichtwerkstoffe sogar negativ beeinflusst wird. Ursächlich hierfür ist, dass der klassische Metallbördel direkt auf dem Flansch, der in der Praxis oft Unebenheiten und Rillen aufweist, aufliegt. Durch die naturgemäß fehlende Anpassungsfähigkeit des Metallbördels an die Flanschunebenheiten entstehen neue Leckagewege und es kann sowohl zu Oberflächenleckage als auch zu Querschnittsleckage kommen (sh. Abb. 1, oben).

Neue Leistungsklasse des Bördelns durch Frenzelit Bördeltechnologie
Dr. Anna Berger, Research & Development bei Frenzelit, erläutert die Motivation, hier anzusetzen und eine neue Bördeltechnologie zu entwickeln: „Das Argument der verbesserten Dichtigkeit durch herkömmlich gebördelte Dichtungen ist heutzutage oft nicht mehr gegeben. Historisch bedingt ist die Bördeltechnologie in vielen Bereichen und auch in Normen oder Spezifikationen fest verankert. Unsere Zielsetzung war es daher, die bestehende, bewährte Technologie weiterzuentwickeln und dadurch die Leistungsfähigkeit gebördelter Dichtungen signifikant zu verbessern.“ Grundlage für diesen Innovationsschritt ist ein neues, mit einer Weichstoffauflage beschichtetes Bördelmaterial. Die Elastizität der Beschichtung ermöglicht eine ideale Anpassungsfähigkeit an den Flansch. Die Nachteile des Metall-zu-Metall-Kontakts werden somit gänzlich vermieden. Flanschunebenheiten werden ausgeglichen und Leckagewege effektiv blockiert (sh. Abb. 1, unten). Für die neue Bördeltechnologie wurde ein fluoriertes Elastomer als Beschichtungsmaterial gewählt, um neben der Anpassungsfähigkeit auch eine erhöhte chemische Beständigkeit im Vergleich zu klassischen Bördelwerkstoffen zu erzielen. Die neue Technologie kann mit verschiedenen Dichtungswerkstoffen von Frenzelit kombiniert werden und ermöglicht eine signifikante Reduzierung der Leckageraten (vgl. Abb. 2).

Novum in der Branche
In den letzten Jahren gab es auf dem Markt kaum nennenswerte Weiterentwicklungen im Bereich der Bördeltechnologie. So wurde zum Beispiel versucht, die Anpassungsfähigkeit des Bördels zu erhöhen, indem die Dicke der Metallbleche reduziert wurde – von 0,2 mm auf 0,15 mm und schließlich zum Teil auch auf 0,1 mm. Dadurch konnten jedoch nur geringfügige, kaum merkliche Verbesserungen hinsichtlich der Leckageraten erreicht werden. Im Vergleich dazu stellt die neue Bördeltechnologie von Frenzelit einen Quantensprung in Sachen Dichtigkeit dar. „Unser Anspruch bei all unseren Produkten aus dem Bereich der Dichtungen ist es, Emissionen zu reduzieren und so Systeme immer noch dichter und nachhaltiger zu gestalten. Die klassische Bördeltechnologie war hierfür jedoch eher hinderlich. Das hat uns motiviert, eine Weiterentwicklung der Bördeltechnologie in Angriff zu nehmen“, erklärt Dr. Anna Berger.
Die Entwicklungsarbeiten sind inzwischen vollständig abgeschlossen; gleichzeitig wurden erfolgreiche Langzeittests nachgewiesen. In allen im Labor durchgeführten Tests im Prüfstand wurden ausgezeichnete Ergebnisse erzielt, wie auch die Leckagekurven in Abbildung 2 verdeutlichen. Um darüber hinaus zu überprüfen, ob die verbesserten Leckageeigenschaften auch auf reale Anwendungen in echten Flanschen übertragbar sind, wurden auch Leckageuntersuchungen in modifizierten Flanschen mit definierten, reellen Fehlstellen durchgeführt. Auch hier konnte bei Dichtungen, welche mit der neuen Frenzelit Bördeltechnologie ausgerüstet wurden, eine signifikante Verbesserung der Leckagerate im Vergleich zu Dichtungen mit Standard-Bördeln beobachtet werden (vgl. Abb. 3). Überzeugen kann die neue Bördeltechnologie auch mit ihrer erhöhten Medienbeständigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Metallbördeln. Im Gegensatz zu den Edelstahl-Blechen, die für klassische Bördel verwendet werden, ist das Fluor-Elastomer-beschichtete Bördelmaterial der neuen Frenzelit Technologie auch gegen oxidierende Substanzen oder starke Säuren wie z. B. Salpetersäure dauerhaft beständig. Dadurch ergeben sich zudem ganz neue dichtungstechnische Lösungsansätze und Anwendungsbereiche für metallisch eingefasste Dichtungen.
Die neue Frenzelit Bördeltechnologie wird ab Juni 2021 für Faserdichtungen wie die novapress® 880, für die Graphitdichtungen novaphit® MST und novaphit® SSTC (mit und ohne TA Luft Ausrüstung und XP-Technologie), sowie für den Wellring MF-XP, eine Semimetalldichtung mit Graphitauflage verfügbar sein.

Zukunftsthema Wasserstoff
Interessant ist die neue Bördeltechnologie nicht nur für die Chemie- und Prozessindustrie, sondern auch beim Thema Wasserstoff, das aktuell in vielen Bereichen an Relevanz gewinnt (Wasserstoffherstellung, Wasserstoff in Erdgasnetzen). Interessenten fragen gezielt nach der Eignung der Dichtungsmaterialien für Wasserstoffanwendungen. „Angesichts der geringen Molekülgröße gibt es kaum eine anspruchsvollere Aufgabe, als Wasserstoff abzudichten“, so Dr. Anna Berger. „Da wir mit der neuen Bördeltechnologie deutlich verbesserte Dichtigkeitsklassen erreichen können und auch eine hervorragende Beständigkeit gegen Wasserstoff gegeben ist, werden damit ausgerüstete Dichtungen künftig sehr interessant für Wasserstoffanwendungen jeglicher Art sein.“
 

Weitere Informationen unter: prnoSpam@frenzelit.com I Phone: +49 9273 72-0

Abbildung 1 – mögliche Leckagewege bei Standard-Metallbördeln (oben) und Funktionsweise der neuen Frenzelit Bördeltechnolgie durch Blockierung der Leckagewege (unten). Bild: ©Frenzelit GmbH
Abbildung 2 – Vergleich der novapress® 880 mit neuer Frenzelit Bördeltechnologie (blau) mit typischen Wettbewerbsprodukten mit Standard-Metallbördeln. Bild: ©Frenzelit GmbH
Abbildung 3 – Leckageuntersuchungen im modifizierten Flansch mit Rille (60 μm) zur Nachstellung realer Anwendungen (30 MPa, 40 bar N2). Bild: ©Frenzelit GmbH
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