Hygienic Design

Moderator: Dr.-Ing. Jürgen Hofmann

Membrandichtung versus Schaftdichtung

Kategorie: | Hygienic Design » Maschinen/Anlagen - Design
Dieser Artikel wurde eingestellt von: Maico Ludwig

Der Anlagenbetreiber in der Lebensmittelindustrie geht dazu über, seine steigenden Anforderungen an sein Produkt an den Hersteller von Komponenten zu übertragen.

Zu den Anforderungen aus der Lebensmittelindustrie zählen die Haltbarkeit des Produkts, die Geschmackskontinuität des Produkts über mehrere Chargen, die Vermeidung von Anlagenstillstand bzw. die Erhöhung von Produktionszeiten und somit die Minimierung von Reinigungszeiten und Reinigungszyklen.

Im Wesentlichen spielt dazu die Reinigungsfähigkeit, die Beständigkeit der Dichtungen, und die Kontaminationssicherheit eine bedeutsame Rolle.
Wobei anzumerken ist, dass das Fließverhalten innerhalb einer Komponente einen Einfluss auf das Produkt nehmen kann.

Schaftdichtung

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Vermehrt wird dazu in der Ventiltechnik, die so genannte Schaftdichtung eingesetzt.
Diese Schaftdichtung ist im eingebauten Zustand einigen Belastungen ausgesetzt, dazu zählen vornehmlich statische, dynamische, thermischen und chemische Belastungen.

Die Heute eingesetzten Standard- Schaftdichtungen, wie O-Ring, Lippendichtung oder spezieller Formdichtung z.B. Keildichtung werfen hier einige Nachteile auf.


Zu den Nachteilen zählen:
• keine klar definierte Dichtungsverformung unter laufenden Betrieb, führt zu einer Leckage in die Produktseite oder Atmosphärenseite
• möglicher Spalt, wo Keime in den Produktraum wandern können
• Abrieb an der Dichtung durch die Hubbewegung der Spindel, dadurch erhöhte Wartungsintervalle
• große produktberührte und unzugängliche Oberfläche, führt zu Anlagerungen von Keinem und ist schlecht Reinigungsfähig
• Slip-Stick Effekt zwischen Spindel und Dichtung, führt zum Einbringen von Keinem aus der Atmosphärenseite in die Produktseite.
• Gasaustausch zwischen Produktseite und Atmosphärenseite, führt zum CO2 Verlust in der Prozessleitung
• hohe Werkzeugkosten


Zu den Vorteilen zählen:
• günstiger Dichtungssatz
• leichte und zumeist schnelle Montage und Demontage
• Gleichteile innerhalb und über mehrere Nennweiten
• Druckbeständig

Balgtechnik

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Gerade bei äußerst hygienischen Anforderungen, wo es vornehmlich um die Vermeidung des Slip-Stick Effekt kommt, werden so genannte Bälge eingesetzt.
Man unterscheidet Metallbälge und PTFE-Bälge , wobei Metallbälge wesentlich Druckunempfindlicher sind.

Bälge zeigen hier zwar keinen Slip-Stick Effekt haben aber folgende Nachteile:

• schlechte Anströmung von der Seite, führt zur Dellenbildung der Balgwellen und damit zum Ausfall des Balgs
• empfindlich gegen Druckstöße, führt zwangläufig zum Ausfall des Balgs
• geringe Hubbewegung, führt zu einem schlechten KV-Wert und ist nicht geeignet für große stückige Produkte
• schlechte Reinigungsfähigkeit zwischen den jeweiligen Balgwellen, führt zu langen Reinigungszeiten und kann sogar dazu führen, das der Balg nicht Reinigungsfähig ist
• hohe Ersatzteilkosten


Zu den Vorteilen zählen:
• absolut keinen Slip-Stick Effekt
• keinen Gasaustausch zwischen Produktseite und Atmosphärenseite
• einfache Montage und Demontage
• keine Werkzeugkosten

Membrantechnik

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Die Membrantechnik vereint die Vorteile der heutigen Standard-Schaftdichtungen und der Balgtechnik.

Bei der Konstruktion von hygienischen Ventilen für die Lebensmittelindustrie kommt der Entwickler zwangsläufig darauf, die Vorteile der Membrantechnik einzusetzen.


Zu den erheblichen Vorteilen zählen:
• absolut keinen Slip-Stick Effekt
• keinen Gasaustausch zwischen Produktseite und Atmosphärenseite
• große Hubbewegungen
• sehr gute Reinigungsfähigkeit
• unempfindlich gegenüber Druckstöße
• von der Seite anströmbar
• hohe Standzeiten


Zu den Nachteilen zählen:
• großen Durchmesser der Dichtungen, führt zu einem Materialaufwand der anliegenden Bauteile, meist bauen diese Komponenten größer
• hohe Werkzeugkosten, meist pro Nennweite ein Werkzeug

Fazit

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Aufgrund der steigenden Anforderungen aus der Lebensmittelindustrie liegt es Nahe, das sich in Zukunft die Membrantechnik gegenüber dem Balg und der Standard- Schaftdichtungen durchsetzt.