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KonRing – maßgeschneiderte Dichtungen für H2 Anwendungen

Der Wirkungsgrad der Anlagen, die H2 erzeugen, transportieren, speichern und wieder in elektrische Energie umwandeln, hängt entscheidend von den Stoff-Verlusten ab, die durch Leckagen entstehen.

Nach bisherigen Erhebungen entstehen etwa 20% Leckage, also Verlust an H2 auf dem Wege der Entstehung bis zur Verwertung, was auf die immense wirtschaftlich relevante Bedeutung der angewendeten Dichtsysteme hinführt. Die im Wasserstoffkreislauf vorhandenen Komponenten wie Pumpen, Armaturen, Ventile, Druckspeicher, Kupplungen benötigen leistungsfähige, sichere Dichtsysteme mit hohem Standzeitpotential, die eine mögliche Explosionsgefahr unter allen Betriebszuständen zu verhindern wissen.

Denn Wasserstoff/Luft-Gemische sind ab ca.4% aufwärts entzündlich und ab 10% explosiv. In der gesamten Prozesskette müssen Aggregate, Leitungen, Anschlüsse, Tanks und Verbraucher wie z.B. Brennstoffzellen und deren Nebenaggregate sicher abgedichtet werden. Nachfolgend geht es um die makroskopische Betrachtung der Wechselwirkung von Oberflächentopografie des Einbauraums, des Dichtungsdesign und des verwendeten Werkstoffs.

Die Oberflächengüte der Einbauräume ist neben der spezifischen Permeabilität der verwendeten Elastomere maßgeblich für H2 Gasverluste verantwortlich. Jedoch sind die gebräuchliche Rauhtiefenwerte, Ra, Rz, Rt usw. allein nicht ausreichend, um geeignete Einbauräume bedarfsorientiert zu beschreiben.

Am Beispiel einer Oberfläche mit gegebener Rauhtiefe Ra 2,4 µm lässt sich das gut erkennen:

Abb1: ungeeignete Ausführung

Abb2: angestrebte Ausführung

In der Kontaktstelle von Dichtung und Einbauraum ergibt sich nachfolgende Konstellation:

Ein Bild, das Text, Reihe, Schrift, Diagramm enthält.

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Abb3: Grenzflächenleckage

Nun ist es für ein wirksames Abdichten der Grenzflächen wichtig die Dichtung möglichst tief in die Oberfläche des Einbauraums zu pressen um die Leckagepfade so klein wie möglich zu halten. Die nötigen Kräfte resultieren aus der gegebenen Verpressung der Dichtung im Einbauraum. Hierbei gibt es Einflüsse durch Werkstoffhärte der Dichtung, der nötigen Verformung der Dichtung und den erlaubten Montagekräften. Deshalb sollt die Dichtfläche möglichst als ausgeprägt Dichtkannte ausgeführt sein.

Ein Bild, das pink enthält.

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Abb4: Vergleich Dichtfläche zu KonRing zu O-Ring

Durch die bereits in der Einleitung aufgeführten extremen Anforderungen ist die Auswahl geeigneter Werkstoffe stark limitiert und die Kernforderungen sind hierbei:

Hohe mechanische Robustheit (Extrusionsbeständigkeit, Abriebbeständigkeit)
Gute Kälteflexibilität
Hohe Elastizität
Niedrige spezifische Permeationsrate
Lange, wartungsfreie Standzeiten

Außerdem ist das Design von Dichtung und Stützring für das Funktionieren der vorliegenden Dichtheitsanforderungen von entscheidender Bedeutung. Dies gilt in erster Linie für Flansch- und Kupplungsdichtungen. Die Kombination ist jedoch auch für sämtliche dynamische Anwendungen – ob als Wellendichtung oder als Stangen- bzw. Kolbendichtung unabdingbar.

Dichtungen für Füllkupplungen

KonRing – maßgeschneiderte Dichtungen für H2 Anwendungen

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