Ein Wartungsleiter in einem Pharmaunternehmen musste die Dichtung eines 20-Zoll-Tankdoms ersetzen. Er ging dabei so vor, wie es ein erfahrener Techniker tun würde: Er maß den Außendurchmesser der alten Dichtung mit einem Maßband, bestellte eine neue Dichtung der gleichen Größe und gab sie dem Monteur. Die neue Dichtung passte jedoch nicht richtig und war etwas zu dick – so dass sie ohne großen Druck nicht auf den Domdeckel passte.
Dies hätte zu einer Überkompression des Elastomers und einem Austreten in den Produktbereich geführt. Das Problem lag eindeutig nicht in der Nenngröße, sondern in der mangelnden Untersuchung der Dicke der Dichtung, der Querschnitte und der Kompatibilität mit der Nut hinsichtlich der vom Hersteller des Doms festgelegten Spezifikation. Die Domgrößen beziehen sich auf mehr als nur den Durchmesser, da die richtigen Abmessungen für die Abdichtung von einer Reihe von Dimensionen abhängen, einschließlich des Querschnitts, der Form und der für die Dichtung verwendeten Materialien sowie der Oberflächengüte. Dies sind nützliche Informationen für alle Mitglieder von Wartungsteams, Prozessingenieuren oder Einkaufsleitern, die in Hygienebetrieben arbeiten.
Was eine Mannlochdichtung tut und warum ihre Größe wichtig ist
Die Mannlochdichtung ist die Dichtungskomponente, die sich zwischen dem Mannlochdeckel (der Abdeckung) und dem Mannlochkörper (der Öffnung im Tank) befindet. Nachdem der Deckel geschlossen und die Klemmen oder Schrauben fest angezogen wurden, flacht die Dichtung ab, wenn sie in die kleineren Unebenheiten der Oberflächen dieser beiden Metallteile gedrückt wird, wodurch eine leckdichte Abdichtung entsteht, die Produktverlust, Kontamination oder das Eindringen von Luft oder Reinigungsmitteln verhindern kann. Die Dichtung muss chemisch sowohl mit dem Produkt als auch mit den CIP-Substanzen kompatibel sein, die während des Betriebs durch das Tanksystem fließen. In Hygieneindustrien wie der Pharmazie, Lebensmittel- und Getränkeindustrie muss die Dichtung den FDA-Standards entsprechen und sowohl ungiftig als auch nicht saugfähig sein, während sie gleichzeitig keine Nuten für Bakterienwachstum verursachen darf. All diese Aspekte der Funktionsweise der Dichtung hängen von ihrer Größe ab, die ihren Außen- und Innendurchmesser, ihre Dicke und die Art des Querschnitts umfasst. Die Dichtung muss die richtigen Abmessungen haben, da sonst die Größe oder Dicke nicht passt oder nicht richtig abdichtet.
Für ein umfassendes Verständnis der breiteren Kategorie hygienischer Dichtungskomponenten und wie sie in eine sanitäre Prozesslinie integriert werden, behandelt unser Artikel über was ein Sanitärfitting ist die Konstruktionsprinzipien, die für Dichtungen, Klemmen und jede andere Verbindung im System gelten.
Standardgrößen und -abmessungen von Mannlochdichtungen
Die in der hygienischen Verarbeitung üblicherweise verwendeten Mannlochdichtungsgrößen entsprechen der Nennweite der Mannlochöffnung und variieren im Allgemeinen zwischen 12 Zoll und 24 Zoll Durchmesser, wobei es für sehr große Behälter auch größere kundenspezifische Größen gibt. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über Standardgrößen, tatsächliche Außenabmessungen und übliche Anwendungen von Mannlochdichtungen. Die Abmessungen entsprechen den von Herstellern von Sanitäranlagen entwickelten Standard-Mannlochrahmen und sind mit den allgemeinen Anforderungen von ASME BPE und 3‑A für Sanitärbehälter kompatibel.
| Nominale Mannlochgröße | Typischer Außendurchmesser (AD) | Typischer Innendurchmesser (ID) | Übliche Dicke | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|---|
| 12 Zoll (DN 300) | Ungefähr 14,0–15,0 Zoll | Ungefähr 12,0 Zoll | 0,25–0,50 Zoll (6,4–12,7 mm) | Kleine Zutatentanks, tragbare Behälter, Pilotanlagen |
| 14 Zoll (DN 350) | Ungefähr 16,0–17,0 Zoll | Ungefähr 14,0 Zoll | 0,25–0,50 Zoll (6,4–12,7 mm) | Zwischenlagertanks, Puffertanks |
| 16 Zoll (DN 400) | Ungefähr 18,0–19,5 Zoll | Ungefähr 16,0 Zoll | 0,31–0,50 Zoll (7,9–12,7 mm) | Fermentationsbehälter, Mischtanks, Milchsilos |
| 18 Zoll (DN 450) | Ungefähr 20,0–21,5 Zoll | Ungefähr 18,0 Zoll | 0,31–0,62 Zoll (7,9–15,9 mm) | Brauereitanks, pharmazeutische Reaktoren, große Lagerbehälter |
| 20 Zoll (DN 500) | Ungefähr 22,0–23,5 Zoll | Ungefähr 20,0 Zoll | 0,31–0,62 Zoll (7,9–15,9 mm) | Große Fermentationsbehälter, Milchsilos, Verarbeitungsbehälter |
| 24 Zoll (DN 600) | Ungefähr 26,0–28,0 Zoll | Ungefähr 24,0 Zoll | 0,38–0,75 Zoll (9,5–19,1 mm) | Sehr große Lager- und Verarbeitungsbehälter, Massenflüssigkeitsterminals |
Die in diesem Zusammenhang genannten Abmessungen sind Standard für Mannlochdichtungen, die in geklemmten oder geschraubten Deckeln montiert sind. Ovale und abgerundete Mannlöcher, die in einigen europäischen Behältern verwendet werden, haben eine andere Dimensionsfamilie, und der jeweilige Dichtungstyp muss dem spezifischen Mannlochtyp entsprechen. Stellen Sie immer sicher, dass Sie die Zeichnung des tatsächlichen Mannlochherstellers überprüfen, bevor Sie eine Ersatzdichtung anfordern. Eine Dichtung, die „fast“ die richtige Größe hat, führt entweder zu Undichtigkeiten oder verhindert, dass der Deckel richtig abdichtet. Eagle Fittings produziert Ersatzdichtungen in standardisierten Sanitärgrößen aus EPDM, Viton (FKM) und PTFE mit entsprechenden FDA-konformen Materialzertifikaten.
Materialauswahl und deren Einfluss auf die Dichtungsauswahl
Die Art einer Mannlochdichtung beeinflusst die Temperaturbeständigkeit, die chemische Verträglichkeit und die Haltbarkeit der Dichtung bei wiederholten CIP- und SIP-Zyklen. Die nachstehende Tabelle gibt einen Überblick über die drei gängigen Elastomere und Polymere, die für hygienische Mannlochdichtungen verwendet werden, ihre Anwendungen und die damit verbundenen Kosten.
| Material | Temperaturbereich (Dauerbetrieb) | Am besten geeignet für | Relative Kosten |
|---|---|---|---|
| EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk) | -30°C bis 150°C | Heißwasser, Dampf, CIP-Lösungen, die meisten Milch- und Lebensmittelanwendungen. Ausgezeichnete Beständigkeit gegen polare Lösungsmittel und alkalische Reinigungsmittel. Nicht geeignet für Öle oder kohlenwasserstoffbasierte Produkte. | $ – Wirtschaftlich; die Standardwahl für die meisten hygienischen Anwendungen. |
| Viton (FKM, Fluorelastomer) | -20°C bis 200°C | Hochtemperatur-SIP-Zyklen, aggressive chemische Umgebungen, Anwendungen mit Ölen, Fetten oder sauren Produkten. Überlegene chemische Beständigkeit gegenüber EPDM. | $$ – Teurer als EPDM; wird verwendet, wenn die chemische oder thermische Umgebung die Fähigkeiten von EPDM übersteigt. |
| PTFE (Polytetrafluorethylen) | -200°C bis 260°C | Nahezu universelle chemische Beständigkeit. Wird für die aggressivsten chemischen Umgebungen, für Anwendungen mit ultrahoher Reinheit und dort eingesetzt, wo selbst geringste Auslaugung aus einem Elastomer inakzeptabel ist. PTFE ist weniger elastisch als EPDM oder Viton und kann eine höhere Klemmkraft erfordern, um eine Dichtung zu erzielen. | $$$ – Die teuerste Option; reserviert für extreme chemische oder Reinheitsanwendungen. |
Dichtungsprofil und Nutkompatibilität
Eine Mannlochdichtung ist keine flache Platte, sondern hat ein spezifisches Querschnittsprofil, das zum Profil der Nut im Mannlochrahmen passen muss. In der Konstruktion von Hygienemannlöchern werden verschiedene Profiltypen verwendet. Die gängigsten Profile sind rechteckige, D-förmige und O-Ring-Dichtungen. Die rechteckige Dichtung liegt in einer flachen Nut und dichtet durch vollständiges Komprimieren der Elastomerfläche gegen den Deckel ab. Die D-förmige oder O-Ring-Dichtung wird in einer abgerundeten Nut platziert und dichtet durch die richtige Verformung der Oberfläche ab, sodass die Kontaktfläche reduziert wird.
Diese beiden Dichtungstypen sind nicht austauschbar. Wenn die D-förmige Dichtung in eine flache Nut eingesetzt wird, führt eine ungleichmäßige Abdichtung zu einem Leck. Es ist notwendig, das Mannlochdichtungsprofil mit der vom Hersteller bereitgestellten Konstruktion oder mit der alten Dichtung zu vergleichen, wenn deren Zuverlässigkeit bestätigt wurde. Wenn keine der beiden Optionen verfügbar ist, kann das Anfertigen einer Form aus Ton und der Vergleich mit den Profilen aus dem vom Lieferanten bereitgestellten Katalog die richtige Entscheidung sein.
Was kostet eine Ersatz-Mannlochdichtung?
Die Größe und das Material einer Mannlochdichtung sowie ihr Zertifizierungsgrad beeinflussen ihren Preis. Der Preis für 12-Zoll-EPDM-Dichtungen für hygienische Mannlöcher variiert von 40 bis 80 US-Dollar. Der Preis für 20-Zoll-Viton-Dichtungen liegt im Bereich von 120 bis 250 US-Dollar. Die Herstellung der 24-Zoll-PTFE-Dichtung ist sehr kostspielig und hat einen Kostenbereich von 250 bis 500 US-Dollar oder mehr. Alle genannten Preise sind Einzelhandelspreise für individuelle Käufe; die Kosten für Großbestellungen und OEMs sind jedoch viel niedriger.
Der Preis der Dichtung ist nur ein kleiner Teil der Kosten, die durch Probleme mit der Dichtung entstehen. Es ist sinnvoll, eine kleine Anzahl von Ersatzdichtungen auf Lager zu halten, da dies im Falle einer Überhitzung der Mannlochdichtung viel Geld spart. GVC und CSI Designs bieten weitere Informationen zur Verwendung von Mannlochdichtungen als Teil des hygienischen Dichtungsprozesses.
Installation, Inspektion und Austauschplan
Die Mannlochdichtung verschleißt bekanntermaßen mit der Zeit. Jedes Mal, wenn das Mannloch geöffnet wird, wird die Dichtung komprimiert und wieder entlastet. Jeder CIP- oder SIP-Zyklus setzt die Dichtung thermischem und chemischem Stress aus. Aufgrund dieser konstanten Kompression verformt sich das Elastomer und kann sich nicht mehr weiter komprimieren. Obwohl eine Dichtung, die länger als ein Jahr verwendet wurde, unbeschädigt erscheinen mag, ist sie beim Schließen des Mannlochdeckels unwirksam. Der richtige Ansatz ist, die Mannlochdichtungen nach einem Zeitplan, d.h. routinemäßig, normalerweise einmal im Jahr, oder gemäß den Empfehlungen des Dichtungsherstellers zu ersetzen. Sollte eine Dichtung jedoch nicht effektiv ersetzt werden können, muss sie visuell auf Verformungen und andere Arten von Schäden untersucht werden.
Häufig gestellte Fragen
Wie messe ich meine vorhandene Mannlochdichtung, um einen Ersatz zu bestellen?
Es ist notwendig, den Außendurchmesser (AD), Innendurchmesser (ID) und die Dicke der Dichtung zu bestimmen. Stellen Sie sicher, dass Sie die Form des Querschnitts als rechteckig, D-förmig oder O-Ring identifizieren. Sie können die Messungen mit einer Standardgrößentabelle überprüfen oder sie dem Dichtungslieferanten mitteilen. Versuchen Sie, die im Herstellerzeichnung angegebenen Abmessungen bei der Auswahl der geeigneten Dichtungsgröße zu verwenden.
Kann ich eine Mannlochdichtung aus einer Elastomerplatte schneiden?
Im Falle einer provisorischen Reparatur, die keinen kritischen Druck erfordert, ist es möglich, eine Dichtung aus beliebigen Plattenmaterialien herzustellen, obwohl dies für hygienische Anwendungen keine gute Idee ist. Eine geschnittene Dichtung hätte eine flache Oberfläche ohne spezifisches Profil und keine exakten Kompressionseigenschaften wie die einer geformten Dichtung. Darüber hinaus ist es für eine geschnittene Dichtung praktisch unmöglich, alle erforderlichen Oberflächengüten und Zertifizierungsanforderungen zu erfüllen.
Warum ist meine neue Mannlochdichtung bereits nach wenigen Monaten ausgefallen?
Chemische Unverträglichkeit ist einer der Hauptgründe für vorzeitiges Dichtungsversagen, d.h. ein Dichtungsmaterial ist nicht für das Produkt oder die Chemikalien im CIP-Verfahren geeignet; es kann durch Überkompression des Elastomers verursacht werden, die dazu führt, dass es extrudiert und sich verformt; und es kann auch aus dem Einfluss von Hitze resultieren, wenn SIP-Prozesse über der Temperaturgrenze des Dichtungsmaterials durchgeführt werden. Um Dichtungsprobleme zu vermeiden, stellen Sie sicher, dass das Dichtungsmaterial sowohl der chemischen als auch der thermischen Umgebung entspricht und dass der Deckel gemäß den Anweisungen des Herstellers geschlossen und nicht übermäßig angezogen wird.
Woher weiß ich, ob ich eine EPDM-, Viton- oder PTFE-Mannlochdichtung benötige?
Wählen Sie das Material entsprechend den strengsten chemischen und thermischen Bedingungen aus, denen die Dichtung ausgesetzt sein wird. Für routinemäßige Milch- und Lebensmittelanwendungen, die Heißreinigungsverfahren (CIP) verwenden, ist EPDM das Standardmaterial. Für Hochtemperatur-Dampfsterilisation (SIP), Öle oder aggressive Säuren ist Viton das notwendige Material. In Fällen von aggressiven Chemikalien oder ultrareinen Anwendungen, bei denen keine Auslaugung von Elastomeren auftreten darf, ist PTFE die richtige Wahl. Der Dichtungslieferant kann auch chemische Kompatibilitätstabellen zur Validierung der Materialauswahl bereitstellen.
Referenzen
- Alfa Laval — Hygienische Mannloch- und Tankkomponenten. Hersteller von hygienischen Mannlochdeckeln, Rahmen und Dichtungssystemen mit Maßangaben und Leitfaden zur Dichtungsauswahl.
- GVC — Sanitärdichtungen und Dichtungslösungen. Lieferant von hygienischen Dichtungen, einschließlich Mannlochdichtungen aus EPDM, Viton und PTFE, mit Maßdaten und Ressourcen zur chemischen Verträglichkeit.
- CSI Designs — Auswahl und Installation von Sanitärdichtungen. Händler und technische Ressource für hygienische Dichtungen, Klemmen und Fittings, mit Anleitungen zur Dichtungsdimensionierung und Materialauswahl.
- 3‑A Sanitary Standards — Dichtungs- und Dichtungsnormen. Der Standard für Hygieneausrüstung, der Material-, Design- und Reinigungsanforderungen für Dichtungen in der Milch- und Lebensmittelverarbeitung definiert.
Eine Mannlochdichtung ist ein einfaches Bauteil mit einer anspruchsvollen Aufgabe: Sie muss eine großflächige Öffnung gegen Druck, Temperatur und chemische Einflüsse abdichten, Zyklus für Zyklus, während sie eine spaltfreie Oberfläche zum Produkt darstellt. Die richtige Größe – Durchmesser, Dicke und Querschnitt – ist die Grundlage für diese Leistung. Eine Dichtung, die zum Mannlochrahmen, zum Nutprofil und zur chemischen Umgebung passt, dichtet während ihrer gesamten Lebensdauer zuverlässig ab. Eine Dichtung, die „ungefähr passt“, wird irgendwann undicht, und die Kosten dieses Lecks werden immer die Kosten der richtigen Dichtung übersteigen. Eagle Fittings liefert Ersatz-Mannlochdichtungen in den standardmäßigen hygienischen Größen und Materialien, mit den FDA-konformen Zertifizierungen und der Maßhaltigkeit, die ein regulierter Prozess erfordert.
