Hauptstangendichtung für Hochdruckventile im Hygienic Designbei für Temperaturen bis + 200 °C

Komponenten für den Einsatz in sensiblen Prozessen der Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaindustrie müssen weltweiten Hygiene-Standards entsprechen. Für Hochdruckanwendungen hat der italienische Ventilhersteller Bardiani Valvole ein neues Einsitzventil auf den Markt gebracht, das als bislang einziges Hochdruckventil nach 3-A Sanitary Standards zertifiziert ist. Die hierfür erforderliche Dichtungstechnik wurde eigens für diese Anwendung von Freudenberg Sealing Technologies entwickelt.
 

Als Standardkomponenten sind Ventile auch in den hygienisch sensiblen Anlagen der Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaindustrie unverzichtbar. Für produktberührende Anwendungen der Lebensmittelindustrie gab es jedoch bisher keine nach weltweit akzeptierten Hygiene Standards konformen Hochdruckventile. Die Neuentwicklung mit Zertifizierung nach 3-A Standards schließt jetzt diese Lücke.
 

Eingesetzt in der Prozessindustrie mit direktem Kontakt zu Prozessmedien, muss jeder einzelne Bestandteil des Ventils ebenfalls den Hygiene- und Designvorgaben entsprechen. Aus diesem Grund war es notwendig, eine neue Hygienic Design konforme Stangendichtung zu entwickeln, die gleichzeitig für Anwendungen mit Drücken bis 150 bar geeignet ist. Dies waren die primären Anforderungen, mit denen Bardiani Valvole an Freudenberg Sealing Technologies herantrat. Zusätzlich sollte die neue Dichtungslösung rückwärtskompatibel, d. h. auch in den Vorgängerversionen des Hochdruckventils einsetzbar sein. Hierfür mussten die Entwickler die neue Dichtungslösung an bestehende Einbauräume anpassen.
 

Mit dieser Zielsetzung begann das Entwicklerteam seine Arbeit. Das Ergebnis ist eine Dichtung mit einer Dichtlippe aus EPDM 302 oder Fluoro­prene XP 43 in Kombination mit einem Stützring aus PTFE. Inspirationen für die Entwickler lieferten das Design einer bewährten Schaftdichtung sowie eines O-Rings mit Stützring. Es entstand die Idee, diese beiden Elemente zu einer neuartige Dichtungslösung zu verbinden. Die nach ­Hygienic Design Vorgaben totraumfreie Konstruktion der Dichtung verhindert, dass sich Rückstände von Prozess- und Reinigungsmedien absetzen. Damit entspricht das Dichtungsdesign allen relevanten Regularien für Anwendungen in der Getränke- und Lebensmittelindustrie sowie der Pharmazeutischen Industrie.
 

Um den Entwicklungsprozess so schnell und so wirtschaftlich wie möglich zu gestalten, fertigte das Entwicklerteam zunächst werkzeugfrei hergestellte Prototypen an. Die Validierung der Dichtungen erfolgte anhand dieser Muster. Möglich macht dies der Freudenberg Xpress Service, er bietet gedrehte Dichtungen aus Originalwerkstoffen und Originalprofilen für Prototypen, Ersatzteile oder wirtschaftliche Kleinserien. Durch die werkzeugfreie Herstellung entstehen für den Kunden erhebliche Kosten- und Zeitvorteile. Besondere Dreh- und Frästechniken ermöglichen es, individuelle Designs exakt zu realisieren. Auch die maßgeschneiderte Dichtungslösung für das neue Hochdruckventil konnte so in extrem kurzer Zeit ökonomisch hergestellt werden. Der Freudenberg Xpress Service ist weltweit in zahlreichen Freudenberg Produktionsstandorten vertreten und ermöglicht damit eine schnelle Lieferung z. B. auch von Ersatzteilen.
 

Beide verwendeten Materialien zeichnen sich durch eine sehr gute thermische Beständigkeit und ausgezeichnete mechanische Eigenschaften aus und erfüllen die strengen Anforderungen für den Einsatz in CIP/SIP-Prozessen (Cleaning in Place/Sterilization in Place). Fluoroprene XP ist ein hochfluorierter Werkstoff, der speziell für extreme Anwendungen in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie entwickelt wurde. Es eignet sich für alle Anwendungen mit Desinfektions- und Reinigungsmitteln mit extremen Konzentrationen, Dampfsterilisationen, hohen Temperaturen (bis +200 °C), hohen Konzentrationen von Fetten und Aromen sowie Speiseölen. Die Kombination einer elastischen Dichtlippe mit einem PTFE-Stützring macht die Lösung extrem druckbeständig. Alle verwendeten Dichtungsmaterialien sind konform zur EU (VO) 1935/2004, FDA, USP Chapter 87 und 88 und 3-A Sanitary Standards. 
 

Das Resultat der Kombination aus neuer Dichtungsgeometrie und bewährten Werkstoffen ist eine kundenspezifische Dichtungslösung, die auf Basis der Kundenanforderungen innerhalb eines sehr kurzen Entwicklungsprozesses ohne Werkzeugkosten entstand. Nach einer umfangreichen Testreihe auf dem eigenen Prüfstand zeigte sich Bardiani Valvole mehr als zufrieden mit dem Ergebnis der Zusammenarbeit. Die Tests bestanden aus einer hohen Anzahl von Schaltungen mit anschließender Dichtigkeitsprüfung auf Basis zweier Nenngrößen. Selbst nach 60.000 Schaltungen ohne Schmierung war die Nennweite DN32 immer noch bis 300 bar dicht. DN50 zeigte sich ähnlich langlebig und konnte nach über 40.000 Schaltungen – mit Fett eingebaut – bis 300 bar sicher abdichten; erst nach 60.000 Schaltungen ohne Schmierung dichtete sie den hohen statischen Druck nicht mehr zuverlässig ab. Die Testergebnisse zeigen, dass die neuentwickelte Dichtung noch weit über die für Hochdruckanwendungen geforderte Dichtigkeit bis 150 bar hinaus verlässlich abdichtet.
 

Rückblickend fasst David Brenière, Sales Manager bei Freudenberg Process Seals, zusammen: „Die technische Anfrage von Bardiani Valvole nach einer hygienischen Hochdruck-Stangendichtung war auf den ersten Blick eine große Herausforderung. Dennoch konnten wir schnell eine herausragende Lösung vorstellen, nicht nur auf Papier, sondern als drehtechnisch hergestellte Muster für eine kurzfristige Validierung. Mit den eigens für diese Anwendung entwickelten Dichtungslösungen von Freudenberg Sealing Technologies ist das neue Ventil von Bardiani Valvole das erste nach 3-A Sanitary Standards zertifizierte Hochdruckventilsystem für die Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaindustrie.