09.08.2022 Schnittstellentechnologie PTFE-Kompensatoren

PTFE-Kompensatoren sind Bauelemente, die aufgrund ihrer nahezu universellen chemischen Beständigkeit und ihrer hohen Wechselbiegeeigenschaften verbreitet in Chemieanlagen eingesetzt werden. Neben dem bekannten Einsatz in Verbindung mit Stahl- und PTFE-ausgekleideten Stahlrohrleitungen werden diese Kompensatoren wegen ihrer großen Verstellwege insbesondere in Kunststoff- bzw. GfK-Rohrleitungen und wegen ihrer Flexibilität und geringen Federraten zusätzlich auch an sensiblen Anlagenteilen mit emaillierten Ausrüstungen, Graphitapparaten, Wärmetauschern und an Pumpen eingesetzt.

Die Wärmeausdehnung ist eine bekannte Eigenschaft beim Betrieb von Rohrleitungen. Sie erfordert Ausgleichsmöglichkeiten, die schon im Planungsstadium zu berücksichtigen sind. Eine Möglichkeit der Kompensation der Wärmeausdehnung besteht in der Verwendung von  Lyrabögen, die aber sehr ausladend und materialintensiv gestaltet sind. Eine Alternative hierzu sind die Balgkompensatoren. Sie benötigen nur einen Bruchteil an Material und Raum. Hierbei macht man sich die Feder- bzw. Deformationseigenschaft von ein- oder mehrwelligen Bälgen zunutze. Die Größe einer Bewegungsaufnahme, also Dehnung oder Stauchung eines Balges, hängt dabei sehr stark vom Balgmaterial und der Balggeometrie ab. Die Steifigkeit des Balgmaterials drückt sich in der Federrate aus, die für Zug- und Druckbelastungen angegeben wird. PTFE-Bälge gelten hierbei als leichtflexibel. Aus der Multiplikation der Federrate mit dem Verstellweg ergibt sich die Verstellkraft des Bauelementes.

Während die prozessbedingten Wärmedehnungsvorgänge vergleichsweise niederfrequent ablaufen, treten insbesondere bei der Koppelung von Rohrleitungen über Kompensatoren an Pumpen höherfrequente Schwingungen und Vibrationen auf, die zu dämpfen sind. Hier kommt eine besondere Eigenschaft des PTFE-Balgmaterials zum Tragen, nämlich die geringe Neigung zur Materialermüdung und das völlige Fehlen einer Sprödbruchneigung im Vergleich zu bestimmten Metallen oder anderen Kunststoffen bzw. Elastomeren. Ein weiteres Anwendungskriterium für diesen Kompensatortyp ist die nahezu universelle Chemikalienbeständigkeit des PTFE-Materials, die den Einsatz im Kontakt mit fast allen Medien erlaubt. Es gibt heute eine Vielzahl von Kompensatortypen, die sich in der Wellenzahl, dem konstruktiven Aufbau, der Herstellungstechnologie und dem Verwendungszweck unterscheiden.

Im jetzt vollständig aktualisierten und überarbeiteten Technischen Merkblatt 09 der pro-K Fachgruppe Fluorkunststoffe sind die Technologie und der Einsatz der PTFE-Kompensatoren auf aktueller Normungsbasis ausführlich beschrieben.