Situation
Kontinuierliche Axialbewegungen der Welle und explosionsfähige Atmosphäre
Standzeiten von drei und mehr Jahren
Trockenlaufende Rührwerksdichtung SeccoMix®R in Schaufeltrocknern
Herausforderung
Robuste und gut reinigbare Dichtung ohne Versorgungsflüssigkeit ist ein Muss
Lösung
Trockenlaufende Rührwerksdichtung SeccoMix R von EagleBurgmann
Seit einigen Jahren ist in der Pharmaindustrie der Trend zu beobachten, gasgeschmierte und trockenlaufende Gleitringdichtungen ohne Versorgungsflüssigkeit einzusetzen. Hintergrund dieser Entwicklung ist, dass Versorgungsflüssigkeit die produzierten Wirkstoffe verunreinigen könnte. Vor allem für Rührwerke mit meist niedrigen Drehzahlen haben sich trockenlaufende Gleitringdichtungen sehr gut bewährt.
Mittlerweile gibt es auch speziell angepasste Konstruktionen, die die Anforderungen an gute Reinigbarkeit und Sterilisierbarkeit erfüllen. Außerdem sind Werkstoffe einsetzbar, die die Anforderungen der U.S. Food & Drug Administration (FDA) und des US-amerikanischen Arzneibuchs, United States Pharmacopeia (USP), Class VI, erfüllen.
Ein global tätiges Pharmaunternehmen mit Hauptsitz in der Schweiz hat eine Vorreiterrolle eingenommen, als es vor einigen Jahren das „Oil free“-Projekt ins Leben rief. Das Ziel war, flüssiggeschmierte Gleitringdichtungen, wo sinnvoll und möglich, in trockenlaufende oder berührungslos laufende, gasgesperrte Gleitringdichtungen umzubauen. In den meisten Fällen hat sich das Unternehmen für den Umbau auf trockenlaufende Dichtungen entschieden, da diese robuster und wartungsfreundlicher sind als berührungslos laufende, gasgesperrte Gleitringdichtungen.
So setzt das Unternehmen in einer Produktionsanlage in England seit einigen Jahren in sieben Schaufeltrocknern die trockenlaufende Doppeldichtung „SeccoMix R“ von EagleBurgmann ein. An dem Standort werden pharmazeutische Wirkstoffe mittels chemischer Synthese im Batch-Verfahren produziert. Die Schaufeltrockner trennen den produzierten Wirkstoff vom Lösungsmittel.
In den horizontalen, beidseitig gelagerten Trocknern ist die drehende Welle mit Mischelementen ausgerüstet. Die Beheizung erfolgt über einen Doppelmantel und eine hohle Welle. Die Trockner werden mit leichtem Überdruck bei moderaten Temperaturen zwischen -20 °C (-4 °F) und +90 °C (194 °F) betrieben. Während der Reinigungs- und Sterilisationszyklen können allerdings kurzzeitig höhere Temperaturen bis 160 °C (320 °F) entstehen. Die Drehzahl ist mit 20 m-1 sehr niedrig. Bei einem Wellendurchmesser von 200 mm (7,87“) beträgt die Gleitgeschwindigkeit der Gleitringdichtung circa 0,1 m/s (0,32 ft/s). Diese Betriebsbedingungen sind typisch für Schaufeltrockner, viele werden aber auch im Vakuum betrieben und teilweise bei höheren Temperaturen.
Ursprünglich waren die Schaufeltrockner mit flüssiggeschmierten Gleitringdichtungen „HSMR“ von EagleBurgmann ausgestattet. Im Rahmen des „Oil-free“-Projekts wurden sie durch SeccoMix R-Dichtungen in gleicher Ausführung auf der Antriebs- und Nichtantriebsseite ersetzt. Es zeigte sich jedoch, dass die axiale Bewegung der Welle auf der Nicht-Antriebsseite durch die Wärmeausdehnung zu groß war, um von der Dichtung aufgenommen werden zu können.
Zusätzlich muss die Wellenabdichtung aufgrund der Länge der Welle und der häufigen Temperaturwechsel ständige Axialbewegungen kompensieren. Deshalb wurde die SeccoMix R auf der Nicht-Antriebsseite mit einem Festlager und Abstreifern ausgerüstet. Das Lager fixiert die Dichtung axial auf der Wellenhülse der Gleitringdichtung und die Abstreifer ermöglichen eine Relativbewegung zwischen Welle und Wellenhülse. Mit dieser Modifizierung laufen alle Dichtungen an dem englischen Produktionsstandort mit Standzeiten von drei und mehr Jahren.
Die SeccoMix R-Dichtungen werden mit Gas, meist Stickstoff, gesperrt und verhindern damit einen Austritt des Produkts an die Atmosphäre. Sie ragen in den Produktraum hinein und werden dadurch sehr gut umströmt. Das ist eine Voraussetzung für eine gute Reinigbarkeit. Außerdem wurde auf eine totraumarme Konstruktion mit hygienisch einwandfreier Oberflächengüte geachtet. Werkstoffe für Dichtelemente wie Gleitteile und Nebendichtungen, die mit den produzierten Wirkstoffen in Berührung kommen, haben eine FDA-Zulassung. Das Lagerfett ist von der US-amerikanischen National Sanitation Foundation (NSF) als H1 deklariert und damit für den Lebensmittel- und Pharmabereich zugelassen.
Die Einglättung und der Verschleiß der Dichtflächen ist bei den moderaten Betriebsbedingungen dieser Anwendung äußerst gering, insbesondere im Verhältnis zum Arbeitsvolumen des Behälters von rund 3.000 l. Zudem verbleibt Abrieb größtenteils in der Dichtung.
Aufgrund der Lösungsmittel im Prozess besteht an dem englischen Produktionsstandort die Gefahr einer explosionsfähigen Atmosphäre, so dass die Anforderungen der Explosionsschutzprodukteverordnung bzw. der Richtlinie 2014/34/EG zu beachten sind. Die Gleitringdichtung musste für Kategorie 2 (Zone 1) und Temperaturklasse T3 geeignet sein. Kategorie 2 bedeutet, dass gelegentlich eine explosionsfähige Atmosphäre an der Dichtung ansteht, die Temperaturklasse ist von der Zündtemperatur des anstehenden Mediums abhängig. T3 lässt eine maximale Oberflächentemperatur bis 200 °C (392 °F) zu. Diesen Anforderungen entspricht die SeccoMix R. Sie kann nach Prüfung der Betriebsbedingungen sogar dann eingesetzt werden, wenn Temperaturklasse T4, die eine maximale Oberflächentemperatur bis 135 °C (275 °F) zulässt, gefordert wird.
Fazit: Trockenlaufende Gleitringdichtungen sind vor allem bei moderaten Betriebsbedingungen wie sie in Rührwerken oder anderen Sonderapparaten mit Rührwerk, in Filternutschen und -trocknern normalerweise auftreten, eine sichere und komfortable Alternative zu flüssiggeschmierten Gleitringdichtungen. In vielen Anwendungen der pharmazeutischen Industrie setzt sich dieser Dichtungstyp immer stärker durch. Das schweizerische Pharmaunternehmen ist mit den trockenlaufenden Dichtungen von EagleBurgmann sehr zufrieden.
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- Wellendurchmesser: d = 200 mm (7,87“)
- Druck: Vakuum bis 1 barg (14 PSIG)
- Temperatur: t = - 20 °C … + 90 °C (-68 °F … +194 °F)
- Gleitgeschwindigkeit: vg = 0,1 m/s (0,32 ft/s)
- Medium: Feuchtes pharmazeutisches Produkt
Solution: Standzeiten von drei und mehr Jahren
Trockenlaufende Rührwerksdichtung SeccoMix®R in Schaufeltrocknern
PDF Download - 190.4 KBHSMR34 / SeccoMixR Produktprospekt
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