Dichtungen für Gas aus Glas

Die Nachfrage nach Erdgas steigt – und mit ihr der Bedarf an geeigneten Transportmitteln. Weil Pipelines teuer sind, häufig durch Krisengebiete führen und Lieferanten leicht den Gashahn zudrehen könnten, setzen Erzeuger- und Verbraucherländer zunehmend auf Schiffe, die den mittels Kälte verflüssigten Rohstoff in meist vier oder fünf riesigen Tanks befördern. Etwa 270 solche Schiffe befahren heute die Weltmeere, rund 130 weitere sind bereits bestellt und sollen bis 2011 vom Stapel laufen, 45 allein für Katar, den weltgrößten Lieferanten für Flüssiggas.

Zur Verschiffung wird das Erdgas durch Abkühlung auf minus 165 Grad Celsius verflüssigt und dann in die Tanks an Bord der Schiffe gepumpt. So lässt sich im Vergleich zur Normaltemperatur die 600-fache Menge Gas speichern. Beim Pumpvorgang steht das Flüssiggas unter hohem Druck von bis zu 150 Bar. Die Pumpen, deren Gehäuse und interner Elektromotor von flüssigem Gas umströmt werden, sind fester Bestandteil der Tankwandung und müssen deshalb perfekt abgedichtet werden, besonders dort, wo die elektrischen Anschlüsse vom Schiffsdeck ins Gehäuse der Pumpe führen.

SCHOTT setzt dabei auf das Prinzip der Druckeinglasung. „Dazu werden der Glasisolator sowie die Kupferleiter in ein Edelstahlgehäuse ein­gebracht und erhitzt, so dass alle ­Elemente miteinander verschmelzen”, ­erklärt Dr. Oliver Fritz, Technical ­Manager Large Scale Feedthroughs bei SCHOTT Electronic Packaging in Landshut, Deutschland. „Beim Abkühlen zieht sich das Edelstahl­gehäuse stärker zusammen als das Glas. So werden die Glasisolatoren aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien unter Kompression gesetzt und sind hermetisch dicht.”

Strömt später das kalte Flüssiggas durch die Pumpe, zieht sich der Edelstahl des Durchführungsgehäuses weiter zusammen und setzt das Glas noch stärker unter Druck, was die Dichtwirkung zusätzlich erhöht. Bei der Glas-Variante von SCHOTT kommt die Druckbarriere im Gegensatz zu Epoxi-Vergüssen der Mitbewerber ­ohne organische Stoffe aus, die unter den starken Temperaturschwankungen schnell altern und ihre Hermetizität verlieren. Im Vergleich zu hermetischen Druckbarrieren aus einem Keramik-Metall-Verbund sind Glasdurchführungen weniger bruchempfindlich.

Weil die Durchführung der elek­trischen Leitungen zur Tauchpumpe ­eine neuralgische Stelle darstellt, legt SCHOTT bei der Produktion höchste Sicherheitsmaßstäbe an. „Alle Typen können mit einer Zertifizierung nach der europäischen ATEX-Norm und der internationalen IEC-Norm für elektrische Sicherheit geliefert werden”, so Ulrich Dirr, Sales Manager Large Scale Feedthroughs bei SCHOTT Electronic Packaging in Landshut. „Jede Flüssiggasdurchführung wird vor der Auslieferung dem andert­halbfachen des maximal geforderten Auslegungsdrucks ausgesetzt und ­danach mittels Helium-Massenspektrometern auf Dichtigkeit geprüft. ­Eine elek­trische Spannungsfestigkeits- und ­Isolationsprüfung gewährleistet einen ­sicheren Einsatz bei Spannungen bis 6.600 Volt und Strömen bis 600 Ampere.”

Mit der Technologie der Druckeinglasung, die SCHOTT durch optimierte Materialkombinationen und Produktionsprozesse für diese Extrem­anwendungen perfektioniert hat, eroberte das Unternehmen eine führende Position im Markt. Die Produktion der ersten Glas-Metall-Durchführungen für Flüssiggasanwendungen begann bei SCHOTT vor 25 Jahren. Noch heute verrichten diese ohne Wartung oder Störungen ihren Dienst.