Situation
Erhöhte Leckagewerte, beschädigte Gleitflächen
Dicht und zuverlässig auch bei Mangelschmierung
Doppeldichtung MR-D mit DiamondFace® in der Produktion von Biokulturen
Herausforderung
Biotechnologischer Prozess erlaubt nur Dampfkondensat und den Werkstoff Siliziumkarbid
Lösung
Rührwerksdichtung MR-D mit DiamondFace-Beschichtung von EagleBurgmann
Die Pharmaindustrie stellt ganz spezielle Anforderungen an die Beschaffenheit von Dichtungen. „Cleaning in Place“ (CIP) und „Sterilization in Place“ (SIP) für produktberührte Teile sowie zertifizierte Werkstoffe sind grundlegende Maßgabe für die Konstruktion der Dichtung. Für einen biotechnologischen Prozess eines Pharmaunternehmens löste EagleBurgmann einen besonders kniffligen Fall.
Das Unternehmen stellt in einem Fermenter Biokulturen her. Das Rührwerk des Fermenters wird von unten angetrieben, die rotierende Rührwelle ist gegen den Behälterboden abgedichtet. Die Dichtung ist über einen Flansch mit dem Behälter verschraubt und verhindert Produktleckage über den Wellendurchtritt. Aufgrund des Untenantriebs stehen das abzudichtende Produkt und die volle Produkttemperatur direkt an der Dichtung an.
Betriebsbedingungen
- Temperatur: t = 37 °C (99 °F)
- Behälterdruck: p1 max. = 1 barg (15 PSIG)
- Sperrdruck: p3 max. = 3 barg (44 PSIG)
- Sperrmedium: Dampfkondensat
- Drehzahl: n max. = 700 min-1
EagleBurgmann setzte die flüssigkeitsgeschmierte Doppeldichtung MR-D im Sterildesign HSMR333 ein, da sie sich besonders gut für Oben-, Seiten- und Untenantriebe von Rührwerken eignet. Die glatte, totraumfreie Oberflächenkontur des Designs kommt hohen Hygienestandards entgegen. Da der Pharmaproduzent ausschließlich Siliziumkarbid als Werkstoff für die produktberührenden Gleitringe freigegeben hatte, konnten die Gleitflächen nur in Hart-hart-Paarung ausgeführt werden. Da diese Paarung eine optimale Schmierung der Dichtflächen erfordert, befinden sich auf den Gleitflächen äußerst präzise gefertigte Nuten, über die sich die dichtende und schützende Schmierflüssigkeit optimal verteilt.
Eine weitere Herausforderung an die Entwicklung von Dichtungslösungen für die Pharmaindustrie und insbesondere für die Produktion von Biopharmazeutika ist die überschaubare Anzahl der zugelassenen Hilfsstoffe als Sperrmedium. Für das Abdichten der Welle des Rührwerks kam im Fall des Fermenters lediglich ein Dampfkondensat, das heißt, hochreines Wasser, in Frage.
Als die Dichtung eine Weile im Einsatz war, führte das Zusammenspiel der schlechten Schmiereigenschaften des Dampfkondensats mit den Gleitringen in Hart-hart-Paarung regelmäßig zu Beschädigungen an den Schmiernuten. Es musste damit gerechnet werden, dass Partikel des Siliziumkarbids in den Behälter mit den Biokulturen gelangen konnten bzw. die Dichtung mit dem Produkt kontaminiert wurde. Die beschädigten Nuten erhöhten außerdem die Leckagerate.
Erschwerend zeigte sich zudem die Entlüftung der Dichtung als Unsicherheitsfaktor, der sich prozessbedingt nur aufwendig beseitigen ließ.
Nach eingehender Prüfung aller technischen Lösungsmöglichkeiten, hat EagleBurgmann die Erfahrungen mit Gleitringen, die für den Einsatz in Multiphasenpumpen speziell beschichtet sind, auf die Verwendung im Fermenter-Rührwerk übertragen. Auch in Multiphasenpumpen sind Dichtungen einer Mangelschmierung ausgesetzt und gerade für solche rauen Einsatzbedingungen hat der Dichtungsspezialist die DiamondFace-Technologie entwickelt. Durch ein spezielles Verfahren erhalten die Gleitflächen eine mikrokristalline Diamantbeschichtung, die vor Verschleiß durch feststoffbeladene Medien und partiellen Trockenlauf der Dichtung schützt.
Für den Pharmakunden hat EagleBurgmann Gleitring und Gegenring der Dichtung durch Ausführungen mit DiamondFace-Beschichtung ausgetauscht. Aufgrund der hervorragenden Gleiteigenschaften dieser Beschichtung konnte auf Schmiernuten verzichtet werden, was nebenbei die Leckage-Werte der Dichtung reduzierte. Nun zeigte sich die Dichtung absolut unempfindlich gegenüber Mangelschmierung, doch auch ohne Nuten entsprach die Leckage nicht den gewünschten Werten der bisher eingesetzten, klassischen SiC-Ausführung. Ein entscheidender Teil der Lösung die Leckage zu reduzieren, lag darin, die Gleitflächen anwendungsgerecht zu polieren. Zusätzlich wurde der Sperrdruck reduziert, um der Dichtung weniger Sperrmedium zuzuführen. Dank DiamondFace-Beschichtung blieb die Funktion der Gleitflächen dadurch unberührt. Schließlich lag die Leckage bei 0,1 Liter innerhalb von drei Wochen - ein Wert, der den Kunden voll zufriedenstellte.
Nach sechs Monaten Betriebsdauer wurden die Gleitflächen der Dichtungsringe geprüft und ohne Beanstandung weiterverwendet. Inzwischen sind die Dichtungen seit ein paar Jahren rund um die Uhr im Einsatz. Nicht nur der personelle Aufwand für die Wartungsarbeiten der Dichtungen ist erheblich zurückgegangen, auch die anfänglichen Produktionsausfälle sind Geschichte für den Kunden. Der Pharmaproduzent ist von den Produkteigenschaften des Siliziumkarbids mit DiamondFace-Beschichtung so überzeugt, dass er diese Kombination inzwischen als technologischen Standard zugelassen hat.
DiamondFace
Sie möchten mehr wissen? Laden Sie im Download-Center die Broschüre „DiamondFace-Technologie für Gleitringdichtungen“ herunter und erfahren Sie, was diese Innovation bietet.
Leistungsspektrum für die Pharma-Industrie
EagleBurgmann steht der Pharmazeutische Industrie ganzheitlich zur Seite. Mehr dazu erfahren Sie hier.
Solution: Dicht und zuverlässig auch bei Mangelschmierung
Doppeldichtung MR-D mit DiamondFace® in der Produktion von Biokulturen
Kompetenz in Rührwerksdichtungen
EagleBurmgann Leistungsportfolio Rührwerksdichtungen.
Weitere Referenzprojekte
Vereinigtes Königreich Großbritannien und Nordirland
10 Jahre Verlässlichkeit: Ausfallschutz für das Herzstück der britischen Gasversorgung
Reißt in Großbritannien die Gasversorgung ab, hat das elementare Auswirkungen: Bei Haushalten und Industriekunden fallen nicht nur Heizungen und Gasöfen aus, sondern seit dem Umstieg von Kohle- auf Erdgaskraftwerke auch der Strom. Die Unternehmen entlang der Wertschöpfungs- und Transportkette sind somit auf zuverlässige Technik angewiesen.
China, Festland
10 Jahre voraus
Zwischen Juni 2017 und März 2019 errichtete die Hengli Group in der chinesischen Hafenstadt Dalian einen integrierten Raffinerie- und Chemiekomplex, in dem jährlich 20 Millionen Tonnen Rohöl verarbeitet werden. EagleBurgmann beriet das Unternehmen Hengli bei der Auswahl der Gleitringdichtungen und Versorgungssysteme für die gesamte Anlage und lieferte mehr als 95 % der eingesetzten Komponenten.
Deutschland
100 Prozent bei 300 Grad
In Drehrohröfen geht es heiß zu, sehr heiß sogar. Bei der Herstellung von Zement zum Beispiel misst das Thermometer mehr als 1.000 Grad Celsius. Dichtsysteme von EagleBurgmann, einem Unternehmen der Freudenberg Gruppe und EKK, leisten unter diesen „feurigen“ Hochtemperatur-Bedingungen nachhaltige Beiträge für Umweltschutz, Energieeffizienz und Prozesssicherheit.
Deutschland
Abdichtung von Polymerdispersion (Latex)
Die Förderung von Latex stellt eine große Herausforderung für die, in den Pumpen und Reaktoren eingesetzten, Gleitringdichtungen dar. Eines der deutschen Service-Center von EagleBurgmann arbeitet mit dem Betreiber des Chemieparks Marl zusammen und liefert seit vielen Jahren individuelle Dichtungslösungen an den Chemie-Verbundstandort.
Kanada
Atomen bei der Arbeit zuschauen, um Reibung zu verstehen
Länder wie Kanada, Südkorea und Argentinien setzen bei der Energiegewinnung durch Kernkraft auf Schwerwasser-Reaktoren (auch: CANDUReaktoren von „Canada Deuterium Uranium“). Im Gegensatz zu den in Europa vorwiegend betriebenen Druck- und Siedewasserreaktoren können beim CANDU-Reaktor Brennelemente während des laufenden Betriebs ausgetauscht werden, wodurch sich die Reaktorverfügbarkeit erhöht.
Vereinigtes Königreich Großbritannien und Nordirland
Bereit für den Trockenlauf
Ständig wechselnde Betriebsbedingungen beanspruchen die Dichtungen von Pumpen in der Produktion von Antibiotika-Wirkstoffen extrem. DiamondFace-Technologie verlängert die Lebenszeit der Dichtungen deutlich und ermöglicht, durch Rationalisierung die Lagerkosten zu senken.