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D i c H T u n g s e l e m e n T e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

Die­folgenden­Seiten­beinhalten­Informationen­über­die­Auslegung­von­Standard­O-Ring­Nuten.­Bitte­setzen­Sie­sich­mit­uns­in­Verbindung,­wenn­Ihre­Anwendung­nicht­eindeutig­einer­dieser­Anwendungsarten­zuzuordnen­ist.

Statische AnwendungenEs­gibt­fünf­Arten­von­statischen­­O-Ring­Anwendungen:•­ Flanschdichtung•­ Radialdichtung•­ Trapezdichtung­(Schwalben-­

schwanzdichtung)•­ Verschraubungsdichtung•­ Quetschdichtung

Flanschdichtung (Axialdichtung)Bei­Flanschdichtungen­werden­die­­beiden­Flansche­Metall­auf­Metall­montiert.­Es­gibt­demnach­also­keinen­bemerkenswerten­Dichtspalt­und­kein­Risiko­der­Spaltextrusion,­soweit­sich­die­Konstruktion­unter­Systemdruck­nicht­deformiert­(Fig.­1-�6).Wenn­der­Druck­von­Außen­kommt,­sollte­der­O-Ring­Innendurchmesser­­an­der­Innenwand­der­Nut­anlie-gen.­Bei­Druck­von­Innen­an­der­Außenwand­der­Nut.

RadialdichtungDa­die­Metallteile­entweder­zusam-mengepresst­oder­verschraubt­sind,­existiert­immer­ein­gewisses­Spiel­mit­dem­Risiko­der­Extrusion­(Fig.­1-�7).

Trapezdichtung (oder Schwalben- schwanzdichtung)Auch­hier­handelt­es­sich­um­eine­Metall­auf­Metall­Verbindung,­solange­die­Konstruktion­sich­unter­Systemdruck­nicht­deformiert­­(Fig.­1-30).

VerschraubungsdichtungDie­Nutabmessungen­sind­mit­den­Standard­O-Ring­Abmessungen­­verbunden.

Oberflächenfinish für statische NutenGeradwandige­Nuten­vermeiden­Extrusion­oder­das­Abknabbern­des­Elastomers­am­wirkungsvollsten.­Um­fünf­Grad­geneigte­Nutwände­kön-nen­einfacher­hergestellt­werden­und­eignen­sich­für­niedrigere­Drücke.­Oberflächenfinishs­von­64­bis­1�5­RMS­ohne­Grat,­Ausbrüche­oder­Kratzer­werden­empfohlen.Das­Verfahren­der­Oberflächenbehandlung­ist­wich-tig.­Wenn­das­Finish­maschinell­auf­der­Drehbank­oder­einem­anderen­Verfahren­durchgeführt­wurde,­bei­dem­Kratzer­und­Grate­in­Richtung­des­Maschinenkopfes­entstehen,­kann­eine­sehr­raue­Oberfläche­immer­noch­effektiv­dichten.­Andere­Verfahren­hingegen,­wie­zum­Beispiel­das­Fräsen,­führen­zu­Längskratzern,­die­den­O-Ring­überqueren.­Sogar­diese­können­einen­eher­höheren­Rauheitswert­haben,­sofern­das­Profil­der­Kratzer­abgerundet­ist,­so­dass­der­O-Ring­leicht­hineinfließen­kann.

Fig. 1-26 Fig. 1-27

Druck­von­Außen

Druck­von­Innen

Fig. 1-30

X­=­Oberflächenfinish­in­µ­Ra

­105

T e c H n i s c H e D O k u m e n TaT i O n O - R i n g e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

Dynamische AnwendungenEs­gibt­drei­Arten­von­dynamischen­­O-Ring­Anwendungen:•­ wechselseitig­bewegte­Dichtung•­ reversierend,­bzw.­pendelnd­

bewegte­Dichtung•­ rotierend­bewegte­Dichtung

Anwendung in wechselseitigen und pendelnden BewegungenDie­Nutabmessungen­von­wechsel-seitig­und­pendelnd­bewegenden­Anwendungen­sind­identisch.Dynamische­Anwendungen­sind­aufgrund­der­Bewegung­gegen­den­O-Ring­komplizierter­als­statische­Anwendungen.­Die­Medienbeständigkeit­muss­sorgfältig­geprüft­werden,­da­eine­Quellung­der­Dichtung­von­über­�0%­zu­ernsthaften­Problemen­durch­erhöhter­Reibung­führen­kann.­Eine­Schrumpfung­von­maximal­4%­kann­zur­Vermeidung­von­Leckageproblemen­toleriert­werden.Aufgrund­der­Bewegung­der­abzu-dichtenden­Teile­ist­immer­ein­Dichtspalt­mit­der­potentiellen­Gefahr­der­Spaltextrusion­des­O-Ringes­vorhanden.O-Ring­Dichtungen­funktionieren­in­dynamischen­Anwendungen­mit­kurzen­Hüben­und­relativ­gerin-gen­Durchmessern­optimal.­O-Ring­Dichtungen­im­Einsatz­mit­langen­Hüben­und­großen­Durchmessern­sind­anfälliger­für­Spiralfehler.­

Anwendung von O-Ringen in rotierenden BewegungenIn­einer­rotierenden­Anwendungen­rotiert­eine­Welle­kontinuierlich­im­Innendurchmesser­des­O-Ringes,­was­zu­Reibung­und­Wärme­führt.­Da­Kautschuk­ein­schlechter­Wärmeleiter­ist,­kann­der­O-Ring­seine­Eigenschaften­verlieren.­Um­die­Abnutzung­zu­minimieren­oder­redu-­zieren,­können­nachfolgende­Punkte­durchgeführt­werden.­Bitte­setzen­Sie­sich­darüber­hinaus­jedoch­mit­uns­in­Verbindung.•­ Klären­Sie­die­eingesetzte­Höhe­

­ der­Verpressung.•­ Setzen­Sie­die­geringmöglichste­­

O-Ring­Schnurstärke­ein.•­ Wählen­Sie­einen­O-Ring­mit­inter-­

ner­Schmierung­oder­benutzen­Sie­Mineralstoffe­für­geringere­Reibung.

•­ Übersteigen­Sie­keine­Temperatur­von­100°C­(�1�°F).

•­ Sorgen­Sie­für­Schmierung.•­ Der­O-Ring­darf­in­der­Nut­nicht­

rotieren;­die­Bewegung­sollte­nur­relativ­zur­Stange­erfolgen.

•­ Raue­Nutoberflächen­verhindern­­ein­Rotieren­des­O-Ringes.

•­ Kontrollieren­Sie­das­Oberflächenfinish­­(könnte­zu­rau­sein).

Einbau des O-RingesMetallische­Kontaktflächen­sind­im­Allgemeinen­aus­verschiedenen­Metallen,­wobei­eines­dieser­Metalle­weicher­ist,­als­das­andere.­Die­O-Ring­Nut­sollte­in­das­weichere­der­beiden­Metalle­gestochen­werden.­Für­den­Fall,­dass­sich­die­Metalle­gegen-seitig­abnutzen,­wird­das­härtere­Metall­weniger­beschädigt.­Eine­gute­Dichtfläche­bleibt­so­länger­erhalten.

Oberflächenfinish für dynamische NutenGeradwandige­Nuten­vermeiden­Extrusion­oder­das­Abknabbern­­des­Elastomers­am­wirkungs-­vollsten.­Um­fünf­Grad­geneigte­Nutwände­können­einfacher­herge-­stellt­werden­und­eignen­sich­für­Drücke­bis­zu­100­bar­(1.500psi).­Die­ideale­Kontaktoberfläche­sollte­eine­Oberflächenrauheit­von­8-16­RMS­ohne­längs-­und­umlaufende­Schrammen­haben.­Bestmöglich­

Fig. 1-33

sollte­die­Oberfläche­fein­geschliffen,­prägepoliert­oder­hartverchromt­sein.­Der­Zustand­von­dynamischen­Kontaktoberflächen­ist­sehr­entsch-­eidend­für­die­Lebensdauer­einer­Dichtung.­Sachgerechte­Oberflächenfinishs­sind­wichtig.­Die­zulässige­maximale­Rauheit­der­Nutflächen­ist­begrenzt,­da­rauere­Nutflächen­zu­einer­übermäßigen­Abnutzung­führen­würden.­Feinere­Flächen­führen­dagegen­zu­einer­Mangelschmierung­des­O-Ringes,­die­zu­einem­Ruckgleiten­(dem­sogenann-­ten­Slip-Stick­Effekt)­oder­einem­ungleichmäßigen­Verschleiß­führen­könnte.­Eine­Oberflächenrauheit­von­weniger­als­5­millionstel­Zoll­(0,15mm­Ra)­werden­für­dynamische­O-Ring­Anwendungen­nicht­empfohlen.­Die­Oberfläche­muss­rau­genug­sein,­um­kleine­Mengen­von­Öl­zu­halten.­Oberflächenfinishs­unter­5­RMS­streifen­das­Öl­zu­sauber­ab,­wodurch­die­Lebensdauer­der­Dichtung­leidet.Zylinderbohrungen­aus­Stahl­oder­Gusseisen­sollten­bevorzugt­einge-­setzt­werden.­Sie­sollten­stark­genug­sein,­um­sich­bei­Druckbelastung­nicht­aufzuweiten­oder­zu­atmen,­da­sich­sonst­der­radiale­Dichtspalt­unter­den­Druckschwankungen­aufweiten­und­zusammenziehen­könnte,­was­wiederum­zu­einem­Anknabbern­des­O-Rings­führt.

­106

D i c H T u n g s e l e m e n T e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

ReibungIn­normalen­Anwendungen­bieten­här-tere­Materialien­eine­geringere­Reibung­als­weichere.­Wenn­die­Härte­eines­O-Ringes­jedoch­70°­Shore­A­übersteigt,­nimmt­die­Reibung­zu.­Dies­resultiert­daraus,­dass­die­Druckkraft­bei­gleicher­Verpressung­höher­ist,­als­die­von­weicheren­Materialien.

Eine­Quellung­des­Compounds­ver-ringert­dessen­Härte­und­erhöht­mögli-cherweise­die­Reibung.­Je­geringer­die­Betriebstemperatur,­desto­härter­wird­ein­elastomerer­Compound,­was­ebenfalls­zu­einer­Erhöhung­der­Reibung­führen­kann.­Eine­thermische­Schrumpfung­des­Dichtungswerkstoffes,­welche­zu­einer­Verringerung­der­effektiven­Verpressung­führt,­kann­jedoch­eine­durch­eine­Zunahme­der­Härte­hervorgerufene­Erhöhung­der­Reibung­ausgleichen.

Die­Haftreibung­ist­die­notwendige­Kraft,­die­aufgewendet­werden­muss,­um­eine­relative­Bewegung­zu­beginnen.­Diese­ist­abhängig­von­der­Zeitspanne­zwischen­Arbeitsgängen,­sowie­dem­Oberflächenfinish­des­Metalls,­der­Kautschukhärte,­Verpressung­und­anderen­reibungsbeeinflussenden­Faktoren.­Nach­einem­Stillstand­von­10­Tagen­ist­die­Haftreibung­zwei­bis­fünf­Mal­so­hoch­wie­die­Reibung­einer­Dichtung­unter­geringer­Last.­Die­Haftreibung­kann­verringert­werden,­indem­man­einen­weicheren­Compound­oder­speziell­modifizierte­Compounds­verwendet.

Die­Gleitreibung­ist­von­zwei­Faktoren­abhängig:­zum­einen­die­Kraft,­die­auf­die­reibende­Oberfläche­des­O-Ringes­durch­die­Druckkraft­der­Verpressung­ausgeübt­wird­und­zum­anderen­die­Kraft­des­Systemdrucks,­die­auf­den­O-Ring­einwirkt­und­diesen­zu­einem­„D“­formt.­Der­erste­Faktor­hängt­von­der­Härte­des­O-Rings,­der­prozentu-alen­Verpressung­und­der­Länge­der­reibenden­Fläche­ab.

Die­Oberfläche,­über­die­der­O-Ring­gleitet,­ist­ebenfalls­sehr­wichtig.­Sie­

muss­hart­und­abriebfest­sein­sowie­genügend­glatt,­so­dass­der­O-Ring­nicht­abgeschliffen­wird.­Sie­sollte­dennoch­winzige­Krater­haben,­um­Schmiermittel­halten­zu­können.

Weiche­Metalle­wie­Aluminium,­Messing,­Bronze,­Monelmetall­und­einige­Edelstähle­sollten­vermieden­werden.Metallische­bewegende­Oberflächen,­die­durch­einen­O-Ring­abgedichtet­werden,­sollte­sich­idealer­Weise­nie-mals­berühren.­Wenn­Sie­sich­jedoch­berühren­müssen,­sollte­die­Fläche,­in­der­die­O-Ring­Nut­eingearbeitet­wurde,­aus­einem­nachgiebigen­tragenden­Material­sein.­Wenn­ein­übermäßiges­Spiel­entsteht,­führt­dies­zu­Extrusion.­Falls­eine­angemessene­Verpressung­nicht­errei-­cht­wird,­führt­dies­zu­Leckage.

Es­gibt­eine­Vielzahl­möglicher­Lösungen,­um­einer­übermäßig­hohen­Reibung­entgegenzuwirken:•­wählen­Sie­eine­andere­O-Ring­Härte.•­wählen­Sie­einen­anderen­O-

Ring­Werkstoff­mit­besserem­Reibungskoeffizienten.

•­erhöhen­Sie­die­Nuttiefe.•­denken­Sie­über­den­Einsatz­eines­

anderen­Dichtungsdesigns­nach.•­Viton®­hat­eine­viel­geringere­Reibung­

als­NBR,­EPDM­oder­Silikon.•­prüfen­Sie,­ob­sich­die­Verpressung­

noch­im­empfohlenen­Bereich­befindet.•­reduzieren­Sie­nicht­die­Verpressung­

unter­den­empfohlenen­Bereich,­um­so­die­Reibung­zu­verringern.­Dies­würde­zu­Leckage­führen.

Extrusion der DichtungWenn­der­radiale­Spielraum­zwischen­der­abzudichtenden­Fläche­und­den­Nuteckpunkten­(Dichtspalt)­zu­groß­ist­und­der­Druck­die­Deformierungsgrenze­des­O-Ringes­übersteigt,­tritt­eine­Extrusion­des­O-Ring­Werkstoffs­in­den­Dichtspalt­auf.Wenn­dies­geschieht,­schleift­sich­der­extrudierte­Werkstoff­mit­fortlaufenden­Arbeitsgängen­ab­oder­franst­aus­und­die­Dichtung­beginnt­undicht­zu­werden.

Informationen­über­Extrusion­und­Druckrichtung­statischer­Dichtungen­können­Sie­der­Grafik­Fig.­1-�6­(Seite­110)­entnehmen.­In­einer­wechsel-seitig­bewegenden­Anwendung­steigt­die­Neigung­zu­Extrusion,­indem­die­Reibung­und­der­Systemdruck­in­die­gleiche­Richtung­agieren.­Durch­eine­entsprechende­Nutgestaltung­kann­die-ser­Neigung­entgegengewirkt­werden.­Siehe­Grafiken­Fig.­1-3�­a­und­b.

Wenn­die­Reibung­der­bewegenden­Metalloberfläche­die­gleiche­Richtung­hat­wie­der­Systemdruck,­wird­der­O-Ring­leichter­in­den­Dichtspalt­gedrückt.­Ein­O-Ring­kann­so­schon­bei­nur­35%­des­sonst­für­eine­Extrusion­notwen-digen­Drucks­extrudieren.­Durch­eine­Platzierung­der­Nut­in­dem­gegenüber-liegenden­Metallteil­wird­die­Reibung­gegen­den­Druck­arbeiten.

Eine­der­besten­Wege­zur­Reduzierung­von­Extrusion­ist­die­Verwendung­von­Stützringen­(siehe­Seite­119).

Fig. 1-32 a Fig. 1-32 b

Dichtspalt Dichtspalt

P­Medium

Reibungsbewegung

P­Medium

Reibungsbewegung

­107

T e c H n i s c H e D O k u m e n TaT i O n O - R i n g e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

fig 1-14

clearance gap

pressure

Nuttiefe und DichtspaltDie­richtige­Nuttiefe­ist­in­O-Ring­Anwendungen­sehr­wichtig,­da­sie­die­Verpressung­des­O-Ring­Querschnitts­stark­beeinflusst.­In­den­Tabellen­zur­Nutgestaltung­beinhaltet­die­Nuttiefe­immer­die­ausgestochene­Nut­und­den­Dichtspalt.­Der­Dichtspalt­beeinflusst­die­Extrusionsrate.­Da­es­sehr­schwer­ist,­die­Nuttiefe­zu­messen,­ist­es­bes-ser,­die­Berechnung­mit­der­Bohrung,­dem­Kolben-/Stangendurchmesser­und­dem­Nutdurchmesser­wie­unten­genannt­durchzuführen.

DichtungsauslegungDichtungen­werden­in­drei­grundlegen-de­Kategorien­unterteilt:­statisch­axiale,­statisch­radiale,­und­dynamisch­radiale­Dichtungen.Statisch­axiale­Dichtungen­(so­genannte­Flanschdichtungen)­besitzen­keinen­Dichtspalt­und­bestehen­aus­einer­Nut,­die­in­einen­Flansch­eingesto-chen­wurde,­der­mit­einem­anderen­paarweise­zusammengefügt­wird.­So­entsteht­ein­Kontakt­von­Oberfläche­auf­Oberfläche.Statisch­radiale­Dichtungen­und­dyna-misch­radiale­Dichtungen­benötigen­zur­Montage­das­Vorhandensein­eines­diametrischen­Spielraumes­und­somit­Dichtspalts.

Es­gibt­zwei­Arten­von­radialen­Dichtungsauslegungen:1.)­Nut­im­Innenteil,­bzw.­Vaterteil­–­die­O-Ring­Nut­befindet­sich­auf­einem­Kolben,­der­in­eine­Bohrung­oder­Zylinder­eingeführt­wird­(Fig.­1-�3).�.)­Nut­im­Außenteil,­bzw.­Mutterteil­–­die­O-Ring­Nut­befindet­sich­in­der­Bohrung­oder­im­Zylinder­und­eine­Stange­wird­durch­den­O-Ring­Innendurchmesser­montiert­(Fig.­1-�4).

Dichtungsauslegungen­mit­der­Nut­im­Innenteil­basieren­auf­den­folgenden­Faktoren­(siehe­dazu­Fig.­1-�3):Bohrungsdurchmesser­(A)Kolbendurchmesser­(H)Nutdurchmesser­(B)Nutbreite­(F)­wie­in­den­Abmessungstabellen­zur­Nutauslegung­gezeigt.Nuttiefe­(E)­wie­in­den­Abmessungstabellen­zur­Nutauslegung­gezeigt.

Die­erzielte­mechanische­Verpressung­des­O-Rings­in­der­Nut­wird­durch­den­Bohrungsdurchmesser­und­dem­Durchmesser­der­Nut­im­Vater-­oder­Mutterteil­bestimmt.­(Fig.­1-�3).­Die­Formel­zur­Berechnung­des­Nutdurchmessers­(B)­bei­gegebe-nem­Bohrungsdurchmesser­(A)­und­Nuttiefe­(E)­lautet:

Bmin­­=­­Amin­­-­�­x­EmaxBmax­=­­Amax­-­�­x­Emin­

Die­Verpressung­wird­vom­Nutgrund­bis­zur­abzudichtenden­Gegenfläche­inklusive­des­vorhandenen­Dichtspalts­(Spielraums)­gemessen.­Die­folgende­Formel­wird­für­die­Bestimmung­der­tatsächlichen­Nuttiefe­mit­Toleranzen­genommen:

Maximale­Nuttiefe­=(Ø­Bohrungmax­-­ØNutmin)­/­�

Minimale­Nuttiefe­=(Ø­Bohrungmin­-­ØNutmax)­/­�

H BA

Fig. 1-19

Fig. 1-23

.

Kanten­um­ca.­R=0,15­(.005)­brechen

x­=­Oberflächenfinish­µ­RaNuttiefe­ist­inkl.­Spalt

Fig. 1-24

fig 1-14

H

E

F

DA

Reibungsbewegung

Druck

­108

D i c H T u n g s e l e m e n T e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

Das­gesamte­diametrische­Spiel­ist­der­Unterschied­zwischen­dem­Bohrungsdurchmesser­(A)­und­dem­Kolben-/Stangendurchmesser­(H).­Die­Toleranzen­des­Bohrungs-­und­Kolben-/Stangendurchmessers­be-stimmen­den­maximalen­und­mini-malen­diametrischen­Dichtspalt.­Diese­Werte,­dividiert­durch­zwei,­ergeben­den­maximalen­und­minimalen­radi-alen­Dichtspalt.

Dichtungsauslegungen­mit­der­Nut­im­Außenteil­(Fig.­1-�4)­basieren­auf­den­folgenden­Faktoren:Bohrungsdurchmesser­(A)Kolbendurchmesser­(H)Nutdurchmesser­(D)Nutbreite­(F)­wie­in­den­Abmessungstabellen­zur­Nutauslegung­gezeigt.Nuttiefe­(E)­wie­in­den­Abmessungstabellen­zur­Nutauslegung­gezeigt.

Die­mechanische­Verpressung­einer­Dichtung­dieser­Art­wird­durch­den­Nutdurchmesser­(D)­und­dem­Kolbendurchmesser­(H)­bestimmt.­Die­Formel­zur­Berechnung­des­Nutdurchmessers­(D)­bei­gegebenem­Kolbendurchmesser­(H)­und­Nuttiefe­(E)­lautet:Dmax­=­Hmax­+­�­x­EmaxDmin­=­Hmin­+­�­x­Emin

Die­Verpressung­wird­vom­Nutgrund­bis­zur­abzudichtenden­Gegenfläche­inklusive­des­vorhandenen­Dichtspalts­(Spielraums)­gemessen.­Verwenden­Sie­die­folgende­Formel­zur­Ermittlung­der­tatsächlichen­Nuttiefe­mit­Toleranzen:

Maximale­Nuttiefe­=­(Ø­Nutmax­-­Ø­Kolbenmin)­/­�Minimale­Nuttiefe­=­(Ø­Nutmin­-­Ø­Kolbenmax)­/­�

Das­gesamte­diametrische­Spiel­ist­der­Unterschied­zwischen­dem­Bohrungsdurchmesser­(A)­und­dem­Kolben-/Stangendurchmesser­(H).­Die­Toleranzen­des­Bohrungs-­und­Kolben-/Stangendurchmessers­bestimmen­den­maximalen­und­minimalen­diametrischen­Dichtspalt.­Die­Größe­des­Dichtspalts­wird­darüber­hinaus­auch­durch­den­Grad­der­„Atmung“­der­Metallteile­beeinflusst.­Bitte­berücksichtigen­Sie­jede­mögliche­Atmung­oder­Expansion­der­paarenden­Teile,­die­durch­Druckbelastung­auftreten­kann­sowie­insbesondere­den­diametrischen­Dichtspalt­bei­Ihrer­Dichtungsauslegung.­Auch­bei­der­Verwendung­der­tabellarischen­Empfehlungen­zur­Nutauslegung­auf­den­folgenden­Seiten.

In­einigen­Konstruktionen­ist­der­Dichtspalt­über­den­gesamten­Umfang­des­O-Ringes­gleich.­Dies­ist­das­gesamte­Spiel­bei­maximaler­Konzentrizität.­Wenn­die­Konzentrizität­zwischen­Stange­und­Zylinder­unverändert­erhalten­bleibt,­ist­das­radiale­Spiel­gleich­dem­diam-etrischen­Spiel.

In­der­Praxis­besteht­in­den­meisten­Konstruktionen­aufgrund­von­Seitenlast­und­Fehlausrichtungen­an­einem­Punkt­des­O-Ring­Umfangs­ein­Minimum­oder­sogar­Null­an­Dichtspalt­und­an­dem­gegenüber-liegenden­Punkt­ein­Maximum­an­Dichtspalt.­Dies­ist­das­gesamte­Spiel­bei­maximaler­Exzentrizität­(Fig.­1-�0).

•­Bitte­setzen­Sie­sich­mit­uns­für­nähere­Informationen­über­Führungsbänder­und­weiteren­Produkten­zur­Verbesserung­der­Konzentrizität­in­Verbindung.

Fig. 1-20

Bohrung

gesamtes­Spielmit­max.­Exzentrizität

gesamtes­Spielmit­max.­Konzentrizität

Stange

S

S

­109

T e c H n i s c H e D O k u m e n TaT i O n O - R i n g e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

Effektivste­und­zuverlässigste­Abdichteigenschaften­werden­im­Allgemeinen­durch­ein­wie­in­Tabelle­3.B-1a­gelistetes­maximales­diam-etrisches­Spiel­erreicht.­Die­maxi-mal­erlaubten­Dichtspalte­werden­für­O-Ringe­mit­verschiedenen­Schnurstärken­und­einer­Härte­von­70°­in­wechselbewegenden­und­statischen­Dichtungsanwendungen­ohne­den­Einsatz­von­Stützringen­genannt.­Diese­Werte­basieren­auf­eine­Druckbeaufschlagung­von­ca.­80­bar­(8­MPa,­1.�00psi)­bei­�1°C­(70°F).­Wenn­größere­Zwischenräume­auftreten,­zeigt­Fig.­1-�1­–­je­nach­Druck­und­Härtegrad­des­O-Rings­–­allgemein­mögliche­maximale­Dichtspalte.[Siehe­Tabelle­3.B-1a]

Hinweis: reduzieren Sie bitte für Silikon- und Fluorsilikon-Compounds alle aufgelisteten maximalen Dichtspalte um 50%.

Das­Diagramm­(Fig.­1-�1)­gibt­eine­Richtlinie­über­die­Relation­zwi-schen­Härte,­Druck,­Dichtspalt­und­Extrusion­wieder.­Diese­Grafik­basiert­auf­NBR­O-Ringe­mit­einer­Schnurstärke­von­3,53mm­(.139­Zoll)­ohne­Stützringe.­Falls­ein­Risiko­der­Extrusion­besteht,­sollten­konkave­Stützringe­aus­Hartkautschuk­oder­Stützringe­aus­Kunststoff,­wie­zum­Beispiel­PTFE,­verwendet­werden.­Die­Ergebnisse­basieren­auf­Prüfungen­bei­Temperaturen­bis­70°C.

Tabelle 3.B-1a Dichtspalt in Relation zur Härte und der O-Ring Schnurstärke

Schnurstärke Max. Dichtspalt, 70° Shore A O-Ring

Zoll Millimeter Zoll Millimeter­ .070­ 1,0-�,0­ .00�­­-­­.004­ 0,05­­-­­0,1­ .103­ �,0-3,0­ .00�­­-­­.005­ 0,05­­-­­0,13­ .139­ 3,0-4,0­ .00�­­-­­.006­ 0,05­­-­­0,15­ .�10­ 4,0-6,0­ .003­­-­­.007­ 0,07­­-­­0,18­ >.�75­ >6,0­ .004­­-­­.010­ 0,1­­-­­0,�5­

Gesamter diametrischer Dichtspalt

Fig. 1-21

10.500­(700)

9.000­(600)

4.500­(300)

3.000­(�00)

�.000­(140)

1.500­(100)

1.000­(70)8�5­(55)

600­(40)

450­(30)

300­(�0)

��5­(15)

150­(10)ZollMillimeter

.0100,�5

.0�00,5

.0300,7

.0401,0

Keine Extrusion

70°Sh.A

90°Sh.A

Extrusion

Dru

ck in

psi

(b

ar)

­110

D i c H T u n g s e l e m e n T e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

12 A. Nutauslegung statisch axiale Anwendungen

Nutauslegung­für­statische­Anwendungen­und­O-Ringe­mit­axialer­Verpressung

Oberflächenfinish XKontaktfläche­und­Nutgrund:für­FlüssigkeitenX­=­0,8­µm­Ra­(3�­Microinch)

für­Vakuum­und­GaseX­=­0,4­µm­Ra­(16­Microinch)

Nutseiten:X­=­1,6­µm­Ra­(63­Microinch)

Tabelle AS C1 – Nutabmessungen (Zoll) für industrielle O-Ring Flanschdichtungen

O-Ring Nuttiefe Statische Verpressung für Nutbreite Nutradius Schnurstärke axial statisch (Zoll) Flanschdichtungen W R W E nominal effektiv effektiv (Zoll) % Flüssigkeiten Vakuum und Gase­ 1/16­ .070­ .050/.054­ .013/.0�3­ �7­ .101/.107­ .084/.089­ .005/.015­ 3/3�­ .103­ .074/.080­ .0�0/.03�­ �1­ .136/.14�­ .1�0/.1�5­ .005/.015­ 1/8­ .139­ .101/.107­ .0�8/.04�­ �0­ .177/.187­ .158/.164­ .010/.0�5­ 3/16­ .�10­ .15�/.16�­ .043/.063­ 18­ .�70/.�90­ .�39/.�44­ .0�0/.035­ 1/4­ .�75­ .�01/.�11­ .058/.080­ 16­ .34�/.36�­ .309/.314­ .0�0/.035­Diese Abmessungen sind vorzugsweise für O-Ring Flanschdichtungen von Anwendungen mit normalen Temperaturen gedacht.

Fig. 1-26

Fig. 1-27 a

Druck­von­Außen

Druck­von­Innen

.

Kanten­brechen,­ca.­R­=­0,15mm­(.005­Zoll)

X­=­Oberflächenfinish­µ­Ra

Nuttiefe­ist­inklusive­Spalt

­111

T e c H n i s c H e D O k u m e n TaT i O n O - R i n g e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

Nutauslegung für statische Anwendungen und O-Ringe als Flanschdichtung mit axialer Verpressung (metrisch)O-Ringe,­die­axial­in­statischen­Anwendungen­verpresst­werden,­wer-den­auch­Flanschdichtungen­genannt­(siehe­Fig.­1-�6­und­1-�7).

Oberflächenfinish XKontaktfläche­und­Nutgrund:für­FlüssigkeitenX­=­0,8­µm­Ra­(3�­Microinch)

für­Vakuum­und­GaseX­=­0,4­µm­Ra­(16­Microinch)

Nutseiten:X­=­1,6­µm­Ra­(63­Microinch)

Tabelle 3.C-1 Nutabmessungen (metrisch) für statische Anwendungen - Flanschdichtungen

W E F R O-Ring Schnurstärke Nuttiefe Nutbreite Nutradius Durchmesser Toleranz +/- Flüssigkeiten Vakuum/ (Millimeter) DIN 3771 Toleranz +0/- Toleranz -0/+ Gase0,90­­ 0,08­ 0,68­ 0,0�­ 1,30­ 1,10­ 0,�1,0­-­1,0�­ 0,08­ 0,75­ 0,0�­ 1,45­ 1,�0­ 0,�1,�0­­ 0,08­ 0,90­ 0,0�­ 1,75­ 1,45­ 0,�1,�5­-­1,�7­ 0,08­ 0,94­ 0,0�­ 1,80­ 1,50­ 0,�1,4�­­ 0,08­ 1,07­ 0,0�­ �,05­ 1,70­ 0,�1,50­­ 0,08­ 1,13­ 0,0�­ �,�0­ 1,80­ 0,�1,60­-­1,63­ 0,08­ 1,�0­ 0,03­ �,35­ 1,90­ 0,�1,78*­-­1,80­ 0,08­ 1,34­ 0,03­ �,60­ �,15­ 0,�1,90­­ 0,08­ 1,43­ 0,03­ �,75­ �,30­ 0,��,0­ ­ 0,08­ 1,51­ 0,04­ �,90­ �,40­ 0,�­ ­ ­ ­ ­ ­�,�0­-­�,�1­ 0,08­ 1,67­ 0,04­ �,90­ �,55­ 0,��,40­­ 0,08­ 1,8�­ 0,04­ 3,�0­ �,80­ 0,��,46­­ 0,08­ 1,87­ 0,04­ 3,�5­ �,85­ 0,��,50­­ 0,08­ 1,90­ 0,04­ 3,30­ �,90­ 0,��,6�*­ 0,08­ 1,99­ 0,04­ 3,50­ 3,05­ 0,��,70­­ 0,09­ �,05­ 0,04­ 3,60­ 3,15­ 0,��,95­­ 0,09­ �,�4­ 0,04­ 3,90­ 3,40­ 0,5­ ­ ­ ­ ­ ­3,0­ ­ 0,09­ �,�7­ 0,04­ 3,90­ 3,45­ 0,53,15­­ 0,09­ �,38­ 0,05­ 4,15­ 3,60­ 0,53,50­-­3,53*­ 0,09­ �,67­ 0,05­ 4,60­ 4,05­ 0,53,60­­ 0,1­ �,7�­ 0,05­ 4,70­ 4,10­ 0,54,0­ ­ 0,1­ 3,03­ 0,06­ 5,�5­ 4,60­ 0,5­ ­ ­ ­ ­ ­4,50­­ 0,1­ 3,60­ 0,06­ 6,10­ 5,10­ 0,54,70­­ 0,1­ 3,76­ 0,06­ 6,40­ 5,35­ 0,54,80­­ 0,1­ 3,84­ 0,06­ 6,50­ 5,45­ 0,55,0­ ­ 0,10­ 4,00­ 0,06­ 6,80­ 5,70­ 0,75,33*­-­5,34­ 0,13­ 4,�6­ 0,08­ 7,�5­ 6,05­ 0,75,50­­ 0,13­ 4,40­ 0,08­ 7,45­ 6,�5­ 0,75,70­­ 0,13­ 4,56­ 0,08­ 7,75­ 6,50­ 0,75,80­­ 0,13­ 4,64­ 0,08­ 7,90­ 6,60­ 0,7­ ­ ­ ­ ­ ­6,0­ ­ 0,13­ 4,98­ 0,08­ 7,80­ 7,75­ 0,76,40­­ 0,13­ 5,31­ 0,1­ 8,30­ 7,�0­ 0,76,50­­ 0,13­ 5,40­ 0,1­ 8,40­ 7,30­ 0,76,90­­ 0,13­ 5,73­ 0,1­ 8,95­ 7,75­ 0,76,99*­­ 0,15­ 5,80­ 0,1­ 9,05­ 8,85­ 0,77,0­ ­ 0,15­ 5,81­ 0,1­ 9,05­ 7,90­ 0,77,50­­ 0,15­ 6,�3­ 0,1­ 9,70­ 8,40­ 1,08,0­ ­ 0,18­ 6,64­ 0,1­ 10,35­ 9,00­ 1,08,40­­ 0,18­ 6,97­ 0,15­ 10,90­ 9,45­ 1,0­ ­ ­ ­ ­ ­ ­9,0­ ­ 0,�­ 7,65­ 0,15­ 11,10­ 10,40­ 1,010,0­­ 0,�­ 8,50­ 0,15­ 1�,30­ 11,55­ 1,011,0­­ 0,�­ 9,35­ 0,15­ 13,55­ 1�,70­ 1,01�,0­­ 0,�­ 10,�0­ 0,15­ 14,80­ 13,85­ 1,513,0­­ 0,�­ 11,05­ 0,15­ 16,00­ 15,00­ 1,514,0­­ 0,�­ 11,90­ 0,3­ 17,�5­ 16,15­ 1,516,0­­ 0,�­ 13,60­ 0,3­ 19,70­ 18,45­ 1,518,0­­ 0,�­ 15,30­ 0,3­ ��,15­ �0,80­ 1,5�0,0­­ 0,�­ 17,00­ 0,3­ �4,65­ �3,10­ 1,5­­

Fig. 1-27 a

.

Kanten­brechen,­ca.­R­=­0,15mm­(.005­Zoll)

X­=­Oberflächenfinish­µ­Ra

Nuttiefe­ist­inklusive­Spalt

Fig. 1-26

Druck­von­Außen

Druck­von­Innen

­11�

D i c H T u n g s e l e m e n T e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

12 B. Nutauslegung für statische, radiale Anwendungen

Nutauslegung für statische Anwendungen und O-Ringe mit radialer Verpressung (zöllige Abmessungen)

Oberflächenfinish XKontaktfläche­und­Nutgrund:für­FlüssigkeitenX­=­0,8­µm­Ra­(3�­Microinch)

für­Vakuum­und­GaseX­=­0,4­µm­Ra­(16­Microinch)

Nutseiten:X­=­1,6­µm­Ra­(63­Microinch)

Tabelle AS.C2 – Nutabmessungen für statische Dichtungen – industrielle radiale Anwendungen (Zoll)

O-Ring Nuttiefe Statische Diametrisches Nutbreite Nutradius Max. Schnurstärke radial statisch Verpressung für Spiel F R erlaubte W E radiale Dichtungen Exzentrizität1

nominal effektiv effektiv % Standard ein zwei (Zoll) Stützring2 Stützring2

1/16­ .070­ .050/.05�­ .015/.0�3­ ��/3�­ *.00�­min.­­ .093/.098­ .138/.143­ .�05/.�10­ .005/.015­ .005/.0153/3�­ .103­ .081/.083­ .017/.0�5­ 17/�4­ *.00�­min.­­ .140/.145­ .171/.176­ .�38/.�43­ .005/.015­ .005/.0151/8­ .139­ .111/.113­ .0��/.03�­ 16/�3­ *.003­min.­­ .187/.19�­ .�08/.�13­ .�75/.�80­ .010/.0�5­ .010/.0�53/16­ .�10­ .170/.173­ .03�/.045­ 15/�1­ *.003­min.­­ .�81/.�86­ .311/.316­ .410/.415­ .0�0/.035­ .0�0/.0351/4­ .�75­ .��6/.��9­ .040/.055­ 15/�0­ *.004­min.­­ .375/.380­ .408/.413­ .538/.543­ .0�0/.035­ .0�0/.035

1. Gemessen zwischen Nut und anliegendem abzudichtenden Bauteil. 2. Diese Nutabmessungen beziehen sich auf Compounds, die im Betrieb weniger als 15% quellen. Bei stärker quellenden Werkstoffen muss die Nutbreite entsprechend angeglichen werden. * Siehe Fig. 1-22 für die Bestimmung des maximal tolerierbaren Spiels, basierend auf den vorhandenen Druck und der Härte des Compounds. * Das maximale Spiel sollte für Compounds mit geringer Festigkeit um die Hälfte reduziert werden. Die Abmessungen des Vaterteils (Stange bzw. Zapfen) und des Mutterteils (Bohrung) sollten anhand der maximalen und minimalen Dichtspalte berechnet werden.

Fig. 1-28

Fig. 1-27 a

Kanten­brechen,­ca.­R­=­0,15mm­(.005­Zoll)

X­=­Oberflächenfinish­µ­Ra

Nuttiefe­ist­inklusive­Spalt

­113

T e c H n i s c H e D O k u m e n TaT i O n O - R i n g e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

Tabelle 3.C-2 – Nutabmessungen für statische Dichtungen – industrielle radiale Anwendungen (metrisch)

W E S Diametri- F Nutbreite R Maximale O-Ring Schnurstärke Nuttiefe sches Spiel Nutradius Exzentrizität Durchmesser Toleranz +/- Toleranz Toleranz in Millimeter DIN 3771 -0/+ -0/+0,13

0,90­ 0,08­ 0,65­ 0,0�­ 0,1­ 1,�0­ 0,�­ 0,051,0­-­1,0�­ 0,08­ 0,7�­ 0,0�­ 0,1­ 1,35­ 0,�­ 0,051,�0­ 0,08­ 0,87­ 0,0�­ 0,1­ 1,60­ 0,�­ 0,051,�5­-­1,�7­ 0,08­ 0,91­ 0,0�­ 0,1­ 1,65­ 0,�­ 0,051,4�­ 0,08­ 1,03­ 0,0�­ 0,1­ 1,90­ 0,�­ 0,051,50­ 0,08­ 1,09­ 0,0�­ 0,1­ �,00­ 0,�­ 0,051,60­-­1,63­ 0,08­ 1,16­ 0,03­ 0,1­ �,10­ 0,�­ 0,051,78*­-­1,80­ 0,08­ 1,�9­ 0,03­ 0,1­ �,35­ 0,�­ 0,051,90­ 0,08­ 1,38­ 0,03­ 0,1­ �,50­ 0,�­ 0,05�,0­ 0,08­ 1,45­ 0,04­ 0,1­ �,65­ 0,�­ 0,05­ ­ ­ ­ ­ ­ ­�,�0­-­�,�1­ 0,08­ 1,74­ 0,04­ 0,1­ 3,00­ 0,�­ 0,05�,40­ 0,08­ 1,90­ 0,04­ 0,1­ 3,�5­ 0,�­ 0,05�,46­ 0,08­ 1,94­ 0,04­ 0,1­ 3,35­ 0,�­ 0,05�,50­ 0,08­ 1,98­ 0,04­ 0,1­ 3,40­ 0,�­ 0,05�,6�*­ 0,08­ �,07­ 0,04­ 0,1­ 3,55­ 0,�­ 0,05�,70­ 0,09­ �,13­ 0,04­ 0,1­ 3,65­ 0,�­ 0,05�,95­ 0,09­ �,33­ 0,04­ 0,1­ 4,00­ 0,5­ 0,05­ ­ ­ ­ ­ ­ ­3,0­ 0,09­ �,40­ 0,04­ 0,15­ 4,05­ 0,5­ 0,073,15­ 0,09­ �,5�­ 0,05­ 0,15­ 4,�5­ 0,5­ 0,073,50­-­3,53*­ 0,09­ �,8�­ 0,05­ 0,15­ 4,75­ 0,5­ 0,073,60­ 0,1­ �,88­ 0,05­ 0,15­ 4,85­ 0,5­ 0,074,0­ 0,1­ 3,�0­ 0,06­ 0,15­ 5,40­ 0,5­ 0,07­ ­ ­ ­ ­ ­ ­4,50­ 0,1­ 3,64­ 0,06­ 0,15­ 6,00­ 0,5­ 0,074,70­ 0,1­ 3,80­ 0,06­ 0,15­ 6,30­ 0,5­ 0,074,80­ 0,1­ 3,88­ 0,06­ 0,15­ 6,40­ 0,5­ 0,075,0­ 0,1­ 4,04­ 0,06­ 0,15­ 6,70­ 0,7­ 0,105,33*­-­5,34­ 0,13­ 4,31­ 0,08­ 0,15­ 7,15­ 0,7­ 0,105,50­ 0,13­ 4,45­ 0,08­ 0,15­ 7,35­ 0,7­ 0,105,70­ 0,13­ 4,61­ 0,08­ 0,15­ 7,65­ 0,7­ 0,105,80­ 0,13­ 4,69­ 0,08­ 0,15­ 7,75­ 0,7­ 0,10­ ­ ­ ­ ­ ­ ­6,0­ 0,13­ 4,91­ 0,08­ 0,18­ 8,15­ 0,7­ 0,136,40­ 0,13­ 5,�4­ 0,1­ 0,18­ 8,70­ 0,7­ 0,136,50­ 0,13­ 5,3�­ 0,1­ 0,18­ 8,85­ 0,7­ 0,136,90­ 0,13­ 5,65­ 0,1­ 0,18­ 9,40­ 0,7­ 0,136,99*­­ 0,15­ 5,7�­ 0,1­ 0,18­ 9,50­ 0,7­ 0,137,0­ 0,15­ 5,73­ 0,1­ 0,18­ 9,55­ 0,7­ 0,137,50­ 0,15­ 6,14­ 0,1­ 0,18­ 10,�0­ 1,0­ 0,138,0­ 0,18­ 6,55­ 0,1­ 0,18­ 10,90­ 1,0­ 0,138,40­ 0,18­ 6,87­ 0,15­ 0,18­ 11,45­ 1,0­ 0,13­ ­ ­ ­ ­ ­ ­9,0­ 0,�­ 7,65­ 0,15­ 0,18­ 11,85­ 1,0­ 0,1310,0­ 0,�­ 8,50­ 0,15­ 0,18­ 13,�0­ 1,0­ 0,1311,0­ 0,�­ 9,35­ 0,15­ 0,18­ 14,50­ 1,0­ 0,131�,0­ 0,�­ 10,�0­ 0,15­ 0,18­ 15,85­ 1,0­ 0,1313,0­ 0,�­ 11,05­ 0,15­ 0,18­ 17,15­ 1,5­ 0,1314,0­ 0,�­ 11,90­ 0,3­ 0,18­ 18,45­ 1,5­ 0,1316,0­ 0,�­ 13,60­ 0,3­ 0,18­ �1,10­ 1,5­ 0,1318,0­ 0,�­ 15,30­ 0,3­ 0,18­ �3,75­ 1,5­ 0,13�0,0­ 0,�­ 17,00­ 0,3­ 0,18­ �6,40­ 1,5­ 0,13

12 B. Nutauslegung für statische, radiale Anwendungen

Nutauslegung für statische Anwendungen und O-Ringe mit radialer Verpressung (metrische Abmessungen)

Oberflächenfinish XKontaktfläche­und­Nutgrund:für­FlüssigkeitenX­=­0,8­µm­Ra­(3�­Microinch)

für­Vakuum­und­GaseX­=­0,4­µm­Ra­(16­Microinch)

Nutseiten:X­=­1,6­µm­Ra­(63­Microinch)

Fig. 1-28

Fig. 1-27 a

.

Kanten­brechen,­ca.­R­=­0,15mm­(.005­Zoll)

X­=­Oberflächenfinish­µ­Ra

Nuttiefe­ist­inklusive­Spalt

­114

D i c H T u n g s e l e m e n T e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

12 C. Auslegung von Trapez-Nuten (Schwalbenschwanz-Nuten)

Nutauslegung für statische Anwendungen und O-Ringe in Trapez-Nuten (Zoll)

Trapez-Nuten­werden­verwendet,­um­den­O-Ring­bei­der­Montage­oder­Wartungsarbeiten­in­der­Nut­zu­halten.­Diese­Nutauslegung­ist­sehr­unüblich­sowie­sehr­aufwendig­herzustellen­und­sollte­nur­Anwendung­finden,­wenn­dies­absolut­notwendig­ist.Eine­Trapez-Nut­wird­nur­für­O-Ringe­mit­einer­Schnurstärke­von­3,53mm­(.139­Zoll)­und­größer­empfohlen.

Oberflächenfinish XKontaktfläche­und­Nutgrund:für­FlüssigkeitenX­=­0,8­µm­Ra­(3�­Microinch)

für­Vakuum­und­GaseX­=­0,4­µm­Ra­(16­Microinch)

Nutseiten:X­=­1,6­µm­Ra­(63­Microinch)

Tabelle AS.C3 – Nutabmessungen für Trapez-Nuten (Zoll)

O-Ring Nuttiefe Verpressung Nutbreite zum Nutradius Schnurstärke % scharfen Winkel W E F2­ 1/16­ .070­ .050/.05�­ �7­ .055/.059­ .005­ .015­ 3/3�­ .103­ .081/.083­ �1­ .083/.087­ .010­ .015­ 1/8­ .139­ .111/.113­ �0­ .113/.117­ .010­ .030­ 3/16­ .�10­ .171/.173­ 18­ .171/.175­ .015­ .030­ 1/4­ .�75­ .�31/.�34­ 16­ .�31/.�35­ .015­ .060­ 3/8­ .375­ .315/.319­ 16­ .315/.319­ .0�0­ .090

Der Radius „R2“ ist kritisch. Ein ungenügender Radius führt zu einer Beschädigung des

O-Rings bei dessen Montage, wohingegen ein zu großer Radius Extrusion fördern kann.

R2 ist ein Größenradius, R1 ein Fertigungsradius.

Fig. 1-30

X­=­Oberflächenfinish­µ­Ra

­115

T e c H n i s c H e D O k u m e n TaT i O n O - R i n g e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

12 C. Auslegung von Trapez-Nuten (Schwalbenschwanz-Nuten)

Nutauslegung für statische Anwendungen und O-Ringe in Trapez-Nuten (metrisch)

Trapez-Nuten­werden­verwendet,­um­den­O-Ring­bei­der­Montage­oder­Wartungsarbeiten­in­der­Nut­zu­halten.­Diese­Nutauslegung­ist­sehr­unüblich­sowie­sehr­aufwendig­herzustellen­und­sollte­nur­Anwendung­finden,­wenn­dies­absolut­notwendig­ist.Eine­Trapez-Nut­wird­nur­für­O-Ringe­mit­einer­Schnurstärke­von­3,53mm­(.139­Zoll)­und­größer­empfohlen.

Oberflächenfinish XKontaktfläche­und­Nutgrund:für­FlüssigkeitenX­=­0,8­µm­Ra­(3�­Microinch)

für­Vakuum­und­GaseX­=­0,4­µm­Ra­(16­Microinch)

Nutseiten:X­=­1,6­µm­Ra­(63­Microinch)

Tabelle 3.C-3 – Nutabmessungen für Trapez-Nuten (metrisch)

W O-Ring E F R Schnurstärke Nuttiefe Nutbreite Radius Millimeter E+0/-0,05 F2 +/-0,05 F1 +/-0,05 R1 R23,0­ �,40­ �,45­ �,60­ 0,4­ 0,�53,5­-­3,53*­ �,80­ �,80­ 3,05­ 0,8­ 0,�5­ ­ ­ ­ ­4,0­ 3,�0­ 3,10­ 3,40­ 0,8­ 0,�54,5­ 3,65­ 3,50­ 3,75­ 0,8­ 0,�5­ ­ ­ ­ ­5,0­ 4,15­ 3,85­ 4,10­ 0,8­ 0,�55,33*­ 4,40­ 4,10­ 4,35­ 0,8­ 0,�55,5­ 4,6­­­ 4,�0­ 4,60­ 0,8­ 0,4­­5,7­ 4,8­­­ 4,35­ 4,75­ 0,8­ 0,4­­­ ­ ­ ­ ­6,0­ 5,05­ 4,55­ 4,95­ 0,8­ 0,4­­6,5­ 5,50­ 4,90­ 5,30­ 0,8­ 0,4­­6,99*­-­7,0­ 5,95­ 5,�5­ 5,65­ 1,5­ 0,4­­­ ­ ­ ­ ­7,5­ 6,40­ 5,60­ 6,00­ 1,5­ 0,4­­­ ­ ­ ­ ­8,0­ 6,85­ 6,00­ 6,50­ 1,5­ 0,5­­8,4­ 7,�5­ 6,�5­ 6,80­ 1,5­ 0,5­­8,5­ 7,35­ 6,35­ 6,90­ 1,5­ 0,5­­­ ­ ­ ­ ­9,0­ 7,80­ 6,70­ 7,�5­ 1,5­ 0,5­­9,5­ 8,�0­ 7,05­ 7,60­ 1,5­ 0,5­­­ ­ ­ ­ ­10,0­ 8,70­ 7,40­ 7,95­ 1,5­ 0,5­­

Abmessungen in Millimeter, *US/BS Norm AS 568

Der Radius „R2“ ist kritisch. Ein ungenügender Radius führt zu einer Beschädigung des O-Rings bei

dessen Montage, wohingegen ein zu großer Radius Extrusion fördern kann.

R2 ist ein Größenradius, R1 ein Fertigungsradius.

F1 ist die Nutbreite, gemessen vom/zum scharfen Winkel; F2 ist die Nutbreite vom/zum runden

Winkel.

Fig. 1-30

X­=­Oberflächenfinish­µ­Ra

­116

D i c H T u n g s e l e m e n T e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

12 D. Nutauslegung für O-Ringe als statische Gewindedichtungen

O-Ring Gewindedichtungen für gerade Einschraub-Rohrverschraubungen.

Die­900er­Reihe­der­AS­568­Dash-Nummern­legen­die­Größen­der­Nabendichtungen­von­Rohrverschraubungen­fest.­Die­Ziffern­nach­der­9­identifizieren­die­nominale­Rohrgröße­in­16tel­Zoll.­Die­Rohrgröße­ist­der­Außendurchmesser­(AD).­Als­Beispiel:­Größe­903­ist­für­den­Einsatz­mit­einem­Rohr­mit­3/16­Zoll­Außendurchmesser­gedacht.

Gewindegang Abmessungen

AS 568 O-Ring I.D. Rohr Gewinde J D U K Y P Z 0 Nr. der Schnur- Außen min. min. +.005 +.015 min. min. ±1° min. O-Ring stärke Ø Gewin- -.000 -.000 Größe detiefe­ -90�­ .064­±­.003­ .�39­±­.005­ 1/8­ 5/16-�4­UNF-�B­ .390­ .06�­ .358­ .074­ .67�­ .468­ 1�°­ .438­ -903­ .064­±­.003­ .301­±­.005­ 3/16­ 3/8-�4­UNF-�B­ .390­ .1�5­ .4�1­ .074­ .750­ .468­ 1�°­ .500­ -904­ .07�­±­.003­ .351­±­.005­ 1/4­ 7/16-�0­UNF-�B­ .454­ .17�­ .487­ .093­ .8�8­ .547­ 1�°­ .563­ -905­ .07�­±­.003­ .414­±­.005­ 5/16­ 1/�-�0­UNF-�B­ .454­ .�34­ .550­ .093­ .906­ .547­ 1�°­ .6�5­ -906­ .078­±­.003­ .468­±­.005­ 3/8­ 9/16-�0­UNF-�B­ .500­ .�97­ .616­ .097­ .909­ .609­ 1�°­ .688­ -908­ .087­±­.003­ .644­±­.009­ 1/�­ 3/4-16­UNF-�B­ .56�­ .391­ .811­ .100­ 1.188­ .688­ 15°­ .875­ -910­ .097­±­.003­ .755­±­.009­ 5/8­ 7/8-14­UNF-�B­ .656­ .484­ .94�­ .100­ 1.344­ .781­ 15°­ 1.000­ -91�­ .116­±­.004­ .9�4­±­.009­ 3/4­ 1­1/16-1�­UN-�B­ .750­ .609­ 1.148­ .130­ 1.6�5­ .906­ 15°­ 1.�50­ -913­ .116­±­.004­ .986­±­.010­ 13/16­ -914­ .116­±­.004­ 1.047­±­.010­ 7/8­ 1­3/16-1�­UN-�B­ .750­ .719­ 1.�73­ .130­ 1.765­ .906­ 15°­ 1.375­ -916­ .116­±­.004­ 1.171­±­.010­ 1­ 1­5/16-1�­UN-�B­ .750­ .844­ 1.398­ .130­ 1.910­ .906­ 15°­ 1.500­ -9�0­ .118­±­.004­ 1.475­±­.014­ 1­1/4­ 1­5/8-1�­UN-�B­ .750­ 1.078­ 1.713­ .13�­ �.�70­ .906­ 15°­ 1.875­ -9�4­ .118­±­.004­ 1.7�0­±­.014­ 1­1/�­ 1­7/8-1�­UN-�B­ .750­ 1.31�­ 1.96�­ .13�­ �.560­ .906­ 15°­ �.1�5­ -93�­ .118­±­.004­ �.337­±­.018­ �­ �­1/�-1�­UN-�B­ .750­ 1.781­ �.587­ .13�­ 3.480­ .906­ 15°­ �.750

Verschraubungsabmessungen (MS 33656)

O-Ring O-Ring I.D. Rohr Gewinde F D U K Größe, Nr. Schnurstärke Außen + .002 max. ± .010 + .015 Ø - .003 - .000­ AS-90�­ .064­±­.003­ .�39­±­.005­ 1/8­ 5/16-�4­UNF-�B­ .�50­ .005­ .549­ .063­ AS-903­ .064­±­.003­ .301­±­.005­ 3/16­ 3/8-�4­UNF-�B­ .31�­ .005­ .611­ .063­ AS-904­ .07�­±­.003­ .351­±­.005­ 1/4­ 7/16-�0­UNF-�B­ .364­ .005­ .674­ .075­ AS-905­ .07�­±­.003­ .414­±­.005­ 5/16­ 1/�-�0­UNF-�B­ .4�6­ .005­ .736­ .075­ AS-906­ .078­±­.003­ .468­±­.005­ 3/8­ 9/16-18­UNF-�B­ .481­ .005­ .799­ .083­ AS-908­ .087­±­.003­ .644­±­.009­ 1/�­ 3/4-16­UNF-�B­ .660­ .005­ .986­ .094­ AS-910­ .097­±­.003­ .755­±­.009­ 5/8­ 7/8-14­UNF-�B­ .773­ .005­ 1.111­ .107­ AS-91�­ .116­±­.004­ .9�4­±­.009­ 3/4­ 1­1/16-1�­UN-�B­ .945­ .008­ 1.361­ .1�5­ AS-914­ .116­±­.004­ 1.047­±­.010­ 7/8­ 1­3/16-1�­UN-�B­ 1.070­ .008­ 1.475­ .1�5­ AS-916­ .116­±­.004­ 1.171­±­.010­ 1­ 1­5/16-1�­UN-�B­ 1.195­ .008­ 1.599­ .1�5­ AS-9�0­ .118­±­.004­ 1.475­±­.014­ 1­1/4­ 1­5/8-1�­UN-�B­ 1.507­ .008­ 1.849­ .1�5­ AS-9�4­ .118­±­.004­ 1.7�0­±­.014­ 1­1/�­ 1­7/8-1�­UN-�B­ 1.756­ .008­ �.095­ .1�5­ AS-93�­ .118­±­.004­ �.337­±­.018­ �­ �­1/�-1�­UN-�B­ �.381­ .008­ �.718­ .1�5

GewindeGanG bis

zu diesem Punkt

Gewinde

d dia.

u dia.

45°­±­5°

45°­±­5°

detail ‘a’

detail ‘a’

100

.015 Radius füR

Gewindeauslauf

mindest-Gewindehöhe

mindest

duRch-messeR Punkt-flanke

.031

.016Radius

.010

.005Rad

Q

O YF E

PGewinde

J

KZ

fase GeGenübeR

sechskantebene

sollte inneRhalb des 15° ± 5° winkels und

deR duRchmesseR-beschRänkunG sein

die RechteckiGkeit zwischen Gewinde und sechskantflanke soll-te, wenn Gemessen bei

duRchmesseR e, h nicht übeRsteiGen.

dieseR duRchmesseR ist nuR von bedeutunG, wenn deR GewindebohReR nicht den vollständiGen GewindeGanG PassieRen kann

duRchmesseR d sollte kon-zentRisch mit Gewinde d sein, inneRhalb .005 f.i.R.

­117

T e c H n i s c H e D O k u m e n TaT i O n O - R i n g e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

12 E. Nutauslegung für die dyna-mische Hydraulik

Nutauslegung für dynamische Hydraulik-Anwendungen (Zoll)

Die­folgenden­Tabellen­geben­Nutabmessungen­für­wechsel-seitig­bewegende­und­reversierende­Anwendungen­wieder,­bei­denen­gegen­Hydraulikflüssigkeiten­und­anderen­viskosen­Flüssigkeiten­abge-dichtet­wird.

Oberflächenfinish XKontaktfläche­und­Nutgrund:X­=­0,4­µm­Ra­(16­Microinch)

Nutseiten:X­=­0,8­µm­Ra­(3�­Microinch)

Tabelle AS.D1 – Nutabmessungen für dynamische Dichtungen – industrielle, wechselseitig bewegende Anwendungen (Zoll)

O-Ring Nuttiefe Dynamische Diametri- Nutbreite** Nutradius Maximale Schnurstärke Radial dynamisch Verpressung für sches Spiel F R Exzentrizität1 W E radiale Dichtungen nominal effektiv effektiv % Standard ein zwei Stützrng2 Stützringe2

1/16­ .070­ .055/.057­ .010/.018­ 15/�5­ *.00�­min.­­ .093/.098­ .138/.143­ .�05/.�10­ .005/.015­ .00�3/3�­ .103­ .088/.090­ .010/.018­ 10/17­ *.00�­min.­­ .140/.145­ .171/.176­ .�38/.�43­ .005/.015­ .00�1/8­ .139­ .1�1/.1�3­ .01�/.0��­ 9/16­ *.003­min.­­ .187/.19�­ .�08/.�13­ .�75/.�80­ .010/.0�5­ .0033/16­ .�10­ .185/.188­ .017/.030­ 8/14­ *.003­min.­­ .�81/.�86­ .311/.316­ .410/.415­ .0�0/.035­ .0041/4­ .�75­ .�37/.�40­ .0�9/.044­ 11/16­ *.004­min.­­ .375/.380­ .408/.413­ .538/.543­ .0�0/.035­ .005

1. Gemessen zwischen Nut und anliegendem abzudichtenden Bauteil. 2. Diese Nutabmessungen beziehen sich auf Compounds, die im Betrieb weniger als 15% quellen.

Bei stärker quellenden Werkstoffen muss der Nutbreite entsprechend angeglichen werden. ** Die Nutbreite basiert auf die Verwendung von elastomeren Stützringen.

Für Nutauslegungen mit spiralförmigen PTFE Stützringen siehe Tabelle 3.D-2. * Siehe Tabelle 13.A für die Bestimmung des maximal tolerierbaren Spiels, basierend auf den vorhandenen Druck und der Härte des Compounds. * Die Abmessungen der Stange bei Nutauslegungen im Vaterteil sollte anhand des maximalen Spiels, welches aus der Extrusions-Tabelle

13.A abgeleitet werden kann und des oben genannten minimalen Spalts berechnet werden. * Die Abmessungen der Bohrung bei Nutauslegungen im Vaterteil sollte anhand des maximalen Spiels, welches aus der Extrusions-

Tabelle 13.A abgeleitet werden kann und des oben genannten minimalen Spalts berechnet werden.

Fig. 1-33/34 Fig. 1-27

.

Kanten­brechen,­ca.­R­=­0,15mm­(.005­Zoll)

X­=­Oberflächenfinish­µ­Ra

Nuttiefe­ist­inklusive­Spalt

­118

D i c H T u n g s e l e m e n T e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

12 E. Nutauslegung für die dyna-mische Hydraulik

Nutauslegung für dynamische Hydraulik-Anwendungen (Zoll)

Die­folgenden­Tabellen­geben­Nutabmessungen­für­wechsel-seitig­bewegende­und­reversierende­Anwendungen­wieder,­bei­denen­gegen­Hydraulikflüssigkeiten­und­anderen­viskosen­Flüssigkeiten­abge-dichtet­wird.

Oberflächenfinish XKontaktfläche­und­Nutgrund:X­=­0,4­µm­Ra­(16­Microinch)

Nutseiten:X­=­0,8­µm­Ra­(3�­Microinch)

Fig. 1-33/34

Fig. 1-27

.

Kanten­brechen,­ca.­R­=­0,15mm­(.005­Zoll)

X­=­Oberflächenfinish­µ­Ra

Nuttiefe­ist­inklusive­Spalt

Tabelle 3.D-1 – Nutabmessungen für statische Dichtungen – industrielle, wechselseitig bewegende Anwendungen (metrisch)

W E S Diametri- F R Maximale O-Ring Schnurstärke Nuttiefe sches Spiel Nutbreite Nutradius Exzentrizität Durchmesser Toleranz +/- in Toleranz Toleranz in Millimeter DIN3771 Millimeter -0/+ -0/+0,130,90­ 0,08­ 0,7�­ 0,0�­ 0,1­ 1,�0­ 0,�­ 0,051,0­-­1,0�­ 0,08­ 0,80­ 0,0�­ 0,1­ 1,35­ 0,�­ 0,051,�0­ 0,08­ 0,96­ 0,0�­ 0,1­ 1,60­ 0,�­ 0,051,�5­-­1,�7­ 0,08­ 1,00­ 0,0�­ 0,1­ 1,70­ 0,�­ 0,051,4�­ 0,08­ 1,13­ 0,0�­ 0,1­ 1,90­ 0,�­ 0,051,50­ 0,08­ 1,�0­ 0,0�­ 0,1­ �,00­ 0,�­ 0,051,60­-­1,63­ 0,08­ 1,�8­ 0,03­ 0,1­ �,10­ 0,�­ 0,051,78*­-­1,80­ 0,08­ 1,4�­ 0,03­ 0,1­ �,40­ 0,�­ 0,051,90­ 0,08­ 1,5�­ 0,03­ 0,1­ �,50­ 0,�­ 0,05�,0­ 0,08­ 1,60­ 0,04­ 0,1­ �,65­ 0,�­ 0,05­ ­ ­ ­ ­ ­ ­�,�0­-­�,�1­ 0,08­ 1,89­ 0,04­ 0,1­ 3,00­ 0,�­ 0,05�,40­ 0,08­ �,06­ 0,04­ 0,1­ 3,�5­ 0,�­ 0,05�,46­ 0,08­ �,11­ 0,04­ 0,1­ 3,35­ 0,�­ 0,05�,50­ 0,08­ �,15­ 0,04­ 0,1­ 3,40­ 0,�­ 0,05�,6�*­ 0,08­ �,�5­ 0,04­ 0,1­ 3,55­ 0,�­ 0,05�,70­ 0,09­ �,3�­ 0,04­ 0,1­ 3,70­ 0,�­ 0,05�,95­ 0,09­ �,53­ 0,04­ 0,1­ 4,00­ 0,5­ 0,05­ ­ ­ ­ ­ ­ ­3,0­ 0,09­ �,61­ 0,04­ 0,15­ 4,05­ 0,5­ 0,073,15­ 0,09­ �,74­ 0,05­ 0,15­ 4,�5­ 0,5­ 0,073,50­-­3,53*­ 0,09­ 3,07­ 0,05­ 0,15­ 4,75­ 0,5­ 0,073,60­ 0,1­ 3,13­ 0,05­ 0,15­ 4,85­ 0,5­ 0,074,0­ 0,1­ 3,48­ 0,05­ 0,15­ 5,40­ 0,5­ 0,07­ ­ ­ ­ ­ ­ ­4,50­ 0,1­ 3,99­ 0,05­ 0,15­ 6,00­ 0,5­ 0,074,70­ 0,1­ 4,17­ 0,05­ 0,15­ 6,30­ 0,5­ 0,074,80­ 0,1­ 4,�6­ 0,05­ 0,15­ 6,40­ 0,5­ 0,075,0­ 0,1­ 4,44­ 0,05­ 0,15­ 6,70­ 0,7­ 0,105,33*­-­5,34­ 0,13­ 4,73­ 0,05­ 0,15­ 7,15­ 0,7­ 0,105,50­ 0,13­ 4,88­ 0,05­ 0,15­ 7,40­ 0,7­ 0,105,70­ 0,13­ 5,06­ 0,05­ 0,15­ 7,60­ 0,7­ 0,105,80­ 0,13­ 5,15­ 0,05­ 0,15­ 7,75­ 0,7­ 0,10­ ­ ­ ­ ­ ­ ­6,0­ 0,13­ 5,19­ 0,05­ 0,18­ 8,15­ 0,7­ 0,136,40­ 0,13­ 5,54­ 0,05­ 0,18­ 8,70­ 0,7­ 0,136,50­ 0,13­ 5,63­ 0,05­ 0,18­ 8,85­ 0,7­ 0,136,90­ 0,13­ 5,97­ 0,05­ 0,18­ 9,40­ 0,7­ 0,136,99*­­ 0,15­ 6,05­ 0,05­ 0,18­ 9,50­ 0,7­ 0,137,0­ 0,15­ 6,06­ 0,05­ 0,18­ 9,55­ 0,7­ 0,137,50­ 0,15­ 6,49­ 0,05­ 0,18­ 10,�0­ 1,0­ 0,138,0­ 0,18­ 6,9�­ 0,05­ 0,18­ 10,90­ 1,0­ 0,138,40­ 0,18­ 7,�7­ 0,05­ 0,18­ 11,45­ 1,0­ 0,13­ ­ ­ ­ ­ ­ ­9,0­ 0,�­ 7,9�­ 0,05­ 0,18­ 1�,10­ 1,0­ 0,1310,0­ 0,�­ 8,80­ 0,05­ 0,18­ 13,40­ 1,0­ 0,13

* US/BS Norm AS 568A ** Für Nutbreiten mit Stützringe für O-Ringe nach AS 658A, siehe Tabelle 3.D-2. Setzten Sie

sich bitte mit uns für Nutbreiten von metrischen O-Ringen mit Stützringen in Verbindung.

­119

T e c H n i s c H e D O k u m e n TaT i O n O - R i n g e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

12 F. Nutauslegung für statische und dynamische Anwendung und der Verwendung von Stützringen

Die Verwendung von StützringenExtrusion­tritt­auf­wenn­Teile­des­­O-Rings­aufgrund­des­Systemdrucks­durch­den­Spalt­zwischen­zwei­anein-anderliegenden­Metallteilen­gedrückt­werden.

Eine Extrusion kann auf verschiedene Arten verhindert werden:-­­eine­Reduzierung­des­Spalts­hilft­bei­

der­Verhinderung.-­­ein­härterer­O-Ring­Werkstoff,­zum­

Beispiel­NBR­90°­Shore­A,­FKM­90°­oder­95°­Shore­A­und­PUR­(Polyurethan),­kann­zur­Vorbeugung­eingesetzt­werden.­(FKM­95°­Shore­A­ist­darüber­hinaus­hervorragend­geeignet­gegenüber­explosive­Dekompression,­siehe­dazu­Seite­80.)

-­­ein­O-Ring­kann­mit­einem­Stützring­aus­einem­härteren­Werkstoff­einge-baut­werden,­der­den­Spalt­schließt­und­den­O-Ring­abstützt.

Die­Verwendung­von­Stützringen­ist­von­der­O-Ring­Härte,­des­Systemdrucks­und­der­Art­der­Anwendung,­entweder­statisch­oder­dynamisch,­abhängig.­Im­Allgemeinen­gelten­die­folgenden­Richtlinien:

Statische Hochdruckanwendungen:Bis­70­bar­(7­MPa,­1.000psi)­ohne­Stützring,­bis­400­bar­(40­MPa,­6.000psi)­mit­Stützring,­bis­�.000­bar­(�00­MPa,­30.000psi)­mit­einer­Spezialkonstruktion.

Dynamische Anwendungen: Wechselseitig­bewegende­Anwendungen­bis­50­bar­(5­MPa,­750psi)­ohne­Stützring;­höhere­Drücke­mit­Stützring.

Geschwindigkeit:Wechselseitig­bewegend­bis­0,5­m/sek.

Extrusion

a cb

Fig 1-38

spiralförmig

StützringExtrusion

Druck

DruckDruck

b3b2

Druck

geschlitzt (mit Schrägschnitt) endlos

Verschiedene Formen von Stützringen:

Fig. 1-38

­1�0

D i c H T u n g s e l e m e n T e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

Lösungen mit Stützringen

In­der­Praxis­tritt­eine­Extrusion­von­70°­Shore­A­harten­O-Ringen­in­statischen­Anwendungen­bei­einer­Temperatur­von­�0°C­(70°F),­den­rich-tigen­Spaltmaßen­und­Drücken­von­bis­zu­80­bar­(8­MPa,­1.�00psi)­nicht­auf.

Um­das­Risiko­der­Extrusion­zu­ver-meiden,­wird­der­Einsatz­von­90°­Shore­A­harte­O-Ringe­ab­Drücken­von­50­bar­(5­MPa,­750psi)­empfohlen,­sofern­die­Nutabmessungen­zu­klein­für­den­Einsatz­von­Stützringen­sind,­oder­die­Nut­nicht­für­den­Einsatz­von­Stützringen­hergestellt­werden­kann.­Im­Allgemeinen­ist­es­empfehlenswert,­in­dynamischen­Anwendungen­mit­Drücken­über­50­bar­(5­MPa,­750psi)­Stützringe­einzusetzen.Stützringe­werden­für­gewöhnlich­aus­einem­Werkstoff­hergestellt,­der­härter­ist,­als­der­O-Ring­Werkstoff.­Stützringe­können­aus­PTFE,­PTFE-Verbundstoffe,­90°­bis­95°­harten­Elastomeren­und­einigen­Kunststoffen­wie­Polyamide­oder­PEEK­für­Hoch-­temperaturanwendungen,­hergestellt­werden.Stützringe­werden­in­die­Nut­in­Druckrichtung­hinter­dem­O-Ring­eingebaut.­Siehe­dazu­auch­Fig.­1-��.

In­Anwendungen­mit­wechselseiti-ger­Druckbeaufschlagung­werden­zwei­Stützringe­eingesetzt;­einer­an­jeder­Seite­des­O-Rings.­Bei­der­Verwendung­von­Stützringen­müs-sen­die­Nuten­angepasst­werden,­um­diese­auch­aufnehmen­zu­können.­Die­empfohlenen­Nutbreiten­aus­den­Tabellen­zur­Nutauslegung­sollten­daher­um­die­Stärke­des­Stützringes,­beziehungsweise­der­Stützringe,­erhöht­werden.

Druck Druck

Stützring

Stützring Stützring

Stützring

Druck

fig 1-22

Fig. 1-22

O-Ring

Druck

T

M

FStützring Stützring

Fig 1-35

Fig. 1-35

­1�1

T e c H n i s c H e D O k u m e n TaT i O n O - R i n g e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

Stützring-Ausführungen

Spiralförmige­und­geschlitzte­(oder­Schrägschnitt)­PTFE­Stützringe­sind­auf-grund­der­Einfachheit­der­Montage­dieser­Ausführungen­eine­gebräuchliche­Wahl.­Bitte­beachten­Sie­dabei,­dass­die­Höhe­des­Stützrings­gleich­die­Nuttiefe­plus­des­Dichtspalts­ist.­Siehe­Fig.­1-�3.Ein­endloser­PTFE­Stützring­wird­für­Anwendungen­mit­höheren­Systemdrücken­empfohlen.­Endlose­PTFE­Stützringe­können­allerdings­nur­in­zweiteiligen­Nuten­eingebaut­werden.Konkave­NBR­Stützringe­werden­­für­Anwendungen­mit­höheren­Systemdrücken­empfohlen,­bei­denen­der­Stützring­während­des­Einbaus­aufge-dehnt­werden­muss.­Siehe­Fig.­1-�4.Standard­Abmessungen­für­AS­568­O-Ringe­mit­Stützringe­sind­in­der­Tabelle­3.D-�­aufgeführt.PTFE­Stützringe­sind­in­kundenspezi-fischen­Abmessungen­verfügbar.­Bitte­setzten­Sie­sich­mit­uns­für­weitere­Informationen­in­Verbindung.

Für­US­Standard­O-Ringe­nach­AS­568­sind­spiralförmige­PTFE­Stützringe­in­Standardabmessungen­verfügbar.­Aus­der­Tabelle­3.D-�­können­Sie­empfohlene­O-Ring­Nutabmessungen­mit­Standard­Stützringen­entnehmen.­Siehe­Fig.­1-35.

O-Ring

Druck

T

M

FStützring Stützring

Fig 1-35

spiral solid­with­cut

solid

fig­1-�3

45ϒ

0,5 R

contoured back-up ring

Tabelle 3.D-2 – Nutabmessungen für O-Ringe mit spiralförmigen Standard Stützringen

O-Ring Stärke des Nuttiefe Nutbreite Schnurstärke Stützringes (inkl. Dichtspalt) W T M F­Millimeter Zoll Zoll Millimeter Zoll Millimeter Zoll Millimeter Zoll Millimeter +0 / -.001 +0 / -0,25 +0 / -.002 +0 / -0,25 +.004/-0 +0,10 / -0 +.004/-0 +0,10 / -0

­ 1,78­ .070­ 1,5­ .057­ 1,45­ .150­ 3,80­ .�09­ 5,30­ �,6�­ .103­ 1,5­ .090­ �,�5­ .197­ 5,00­ .�56­ 6,50­ 3,53­ .139­ 1,5­ .1�3­ 3,10­ .�44­ 6,�0­ .303­ 7,70­ 5,33­ .�10­ 1,8­ .188­ 4,70­ .350­ 8,90­ .4�1­ 10,70­ 7,0­ .�75­ �,6­ .�38­ 6,05­ .476­ 1�,10­ .579­ 14,70­

Fig. 1-23

Fig. 1-24

Fig. 1-35

spiralförmig

geschlitzt (mit Schrägschnitt)

endlos

Hinweis:Wir­führen­auch­Parbak®­Stützringe­in­verschiedenen­Compounds­von­90°­Shore­A­Härte­(vorzugsweise­in­AS-Abmessungen)­als­Lagerware.

­1��

D i c H T u n g s e l e m e n T e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

PTFE Stützring Standardabmessungenfür AS 568 O-Ringe

Die­Abmessung­„E“­des­Stützringes­ist­für­dynamische­Anwendungen­abhän-gig­von­der­Tiefe­der­Nut.­Die­Standard­Nutbreite­muss­um­das­ein-­oder­zweifache­der­Stärke­des­Stützringes­erhöht­werden,­je­nachdem,­wie­viele­Stützringe­eingebaut­werden­müssen.­(Siehe­Fig.­1-39­und­1-40.)

Ein­Stützring­muss­auf­der­Seite­ein-gebaut­werden,­auf­der­die­Gefahr­der­Extrusion­des­O-Ringes­oder­X-Ringes­besteht.Nur­für­den­Fall­von­wechselnden­Druckrichtungen­sind­Stützringe­auf­beiden­Seiten­der­Dichtung­notwendig.Standard­Stützringe­sind­für­O-Ringe­nach­Tabelle­3.D-�A­erhältlich.

Bitte­fragen­Sie­einen­unserer­Stützring-Spezialisten­für­Informationen­über­Sondergrößen.

Fig. 1-39

Fig. 1-40

Stützring

Stützring

Druck

X-Ring

Druck

­1�3

T e c H n i s c H e D O k u m e n TaT i O n O - R i n g e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

12 G. Nutauslegung für Teflon® ummantelte O-Ringe, Teflex O-Ringe

Der­Teflex­O-Ring­besteht­aus­einem­elastomeren­Voll-­oder­Hohlkern,­der­nahtlos­von­einer­Teflon®­FEP­oder­PFA­Hülle­ummantelt­ist.­Der­elas-tomere­Kern­kann­dabei­FKM­oder­Silikon-Kautschuk­sein.Vollkern­Teflex­O-Ringe­wer-den­im­Allgemeinen­in­statischen­Anwendungen­eingesetzt.­Teflex­O-Ringe­mit­Silikon-Hohlkern­werden­gemeinhin­für­Anwendungen,­in­denen­eine­geringere­Dichtkraft­benötigt­wird,­wie­in­halb-dynamischen­Anwendungen,­eingesetzt.Der­Teflex­O-Ring­bietet­eine­effek-tive­Lösung­für­viele­schwierige­Anwendungen.­Die­Teflon®­FEP­oder­PFA­Ummantelung­erbringt­die­eigentliche­Dichtwirkung.­Der­elas-tomere­Kern­stellt­dabei­eine­gleich-bleibende­Vorspannung­der­Dichtung­sicher.­Das­Ergebnis­ist­eine­homo-gene­Dichtvorspannung,­die­durch­den­Systemdruck­noch­erhöht­wird.­Ein­ummantelter­O-Ring­verhält­sich­wie­eine­hochviskose­Flüssigkeit:­jede­Druckeinwirkung­auf­den­O-Ring­wird­in­alle­Richtungen­uneingeschränkt­übertragen.FEP­und­PFA­wird­alternativ­zu­PTFE­eingesetzt,­da­sich­diese­Werkstoffe­für­das­Spritzguss-Verfahren­(dem­so­genannten­„Injection­Moulding“)­eignen.Die­maximale­Betriebstemperatur­von­FEP­beträgt­�04°C­(400°F)­und­die­von­PFA­�60°C­(500°F).­Die­chemischen­und­elektrischen­Eigenschaften­ähneln­den­von­PTFE.­PFA­bietet­darüber­hinaus­eine­zusätzliche­Abriebbeständigkeit.­(Siehe­Fig.­1-43.).

®

Warum sind Teflex O-Ringe notwendig?Es­gibt­bestimmte­Anwendungen,­die­einen­Einsatz­von­konventionel-len­elastomeren­O-Ringen­verbieten.­Der­Einsatz­von­besonders­aggres-siven­Chemikalien­oder­extremen­Temperaturen­(sowohl­hoch­als­auch­tief)­bei­verschiedenen­Prozessen­mach­eine­effektive­Abdichtung­sehr­schwer.­Viele­Dichtungshersteller­haben­verschiedene­„High­Performance“­Werkstoffe­für­diese­Anwendungen­produziert.­ERIKS­hat­dabei­mit­der­Einführung­der­Teflex­Ringe­mitgewirkt.

Teflex­O-Ringe­sind­in­verschiedenen­Standard­Abmessungen­verfügbar:•­AS­568,­BS­1806•­JIS­B�401•­schwedische­Norm•­metrische­Abmessungen

Darüber­hinaus­sind­Teflex­O-Ringe­in­anderen­Abmessungen­und­alterna-tiven­Querschnitten,­wie­oval,­viereckig­oder­rechteckig,­erhältlich.Bitte­setzen­Sie­sich­mit­uns­für­weitere­Informationen­in­Verbindung.­Nähere­Informationen­erhalten­Sie­auch­aus­unserem­speziellen­Prospekt­über­Teflex­Dichtungen.­

Teflex O-Ringe bieten Ihnen:-­­hervorragende­chemische­

Beständigkeit­durch­die­FEP/PFA­Ummantelung.

-­­einen­Temperaturbereich­von­-60°C­bis­�04°C­(-75°F­bis­400°F)­mit­Silikonkern­und­-15°C­bis­�04°C­(5°F­bis­400°F)­mit­FKM-Kern.­Spezielle­Anwendungen­sind­bis­�60°C­(500°F)­möglich.

-­­eine­Gesamthärte­von­85°­±­5°­­Shore­A.

-­Sterilisierbarkeit.-­­Drücke­von­Vakuum­bis­700­bar­­

(70­MPa,­10.000psi).-­niedrige­Druckverformungsreste.-­­Antihaft-Eigenschaften,­eine­nicht-­

klebende­Oberfläche,­und­geringen­Reibungskoeffizienten.

-­FDA-Konformität.-­schnelle­Lieferfähigkeit.-­­keine­Begrenzungen­im­

Innendurchmesser.

Fig. 1-43

Teflon®­FEP

Vollkern­ausFKM­oder­Silikon

Hohlkern­­(nur­aus­Silikon)

­1�4

D i c H T u n g s e l e m e n T e

12 G. Nutauslegung für Teflon® umman-telte O-Ringe, Teflex O-Ringe

Teflex­O-Ringe­sind­in­den­folgenden­Abmessungen­erhältlich.

Auf­Anfrage­können­auch­Teflex­O-Ringe­mit­speziellem­Design­oder­speziellen­Abmessungen­geliefert­werden.

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

Tabelle 3E-1 – Standardabmessungen Teflex O-Ringe

O-Ring Schnurstärke W Kleinstmöglicher Innendurchmesser mit Silikon-Kern mit Viton®-Kern­ Zoll Millimeter Zoll Millimeter Zoll Millimeter­ .059­-­.079­ 1,5­-­�­ .301­ 7,65­ .487­ 1�,37­ .094­-­.103­ �,4­-­�,6�­ .361­ 9,19­ .487­ 1�,37­ .130­-­.139­ 3,31­-­3,53­ .48�­ 1�,�5­ .813­ �0,64­ .150­-­.157­ 3,80­-­4,0­ .734­ 18,64­ .859­ �1,8�­ .169­-­.177­ 4,3­-­4,5­ .787­ �0,00­ .866­ ��,00­ .197­ 5,0­ .8�6­ �1,00­ .91�­ �3,16­ .�10­ 5,33­ .850­ �1,59­ .945­ �4,00­ .�17­-­.�36­ 5,5­-­6,0­ 1.10�­ �8,00­ 1.�99­ 33,00­ .�48­-­.�76­ 6,3­-­7,0­ 1.417­ 36,00­ �.00­ 50,80­ .�95­-­.315­ 7,5­-­8,0­ �.00­ 50,80­ 3.00­ 76,�0­ .354­-­.374­ 9,0­-­9,5­ 3.50­ 88,90­ 3.50­ 88,90­ .394­ 10,0­ 4.00­ 101,60­ 4.00­ 101,60­ .433­-­.49�­ 11,0­-­1�,5­ 4.75­ 1�0,65­ 4.75­ 1�0,65­ .551­ 14,0­ 6.00­ 15�,40­ 6.00­ 15�,40­ .591­-­.709­ 15,0­-­18,0­ 7.00­ 177,80­ 7.00­ 177,80­ .748­-­.787­ 19,0­-­�0,0­ 8.00­ �03,�0­ 8.00­ �03,�0­ 1.0­ �5,4­ 9.00­ ��8,60­ 9.00­ ��8,60­ 1.�5­ 31,75­ 10.00­ �50,00­ 10.00­ �50,00­

®

Fig. 1-43

Teflon®­FEP

Vollkern­ausFKM­oder­Silikon

Hohlkern­­(nur­aus­Silikon)

­1�5

T e c H n i s c H e D O k u m e n TaT i O n O - R i n g e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

Tabelle 3E-1N – Standardabmessungen Teflex O-Ringe

O-Ring Schnurstärke W Kleinstmöglicher Innendurchmesser

mit Viton® Kern mit Silikonkern mit Silikon- Hohlkern­Millimeter Zoll Millimeter Zoll Millimeter Zoll Millimeter Zoll­ 1,60­ ­ 10,00­ ­ 5,00­ ­ --­­ 1,78­ .070­ 10,00­ .40­ 5,�8­ .�0­ 8,00­ .30­ �,00­ ­ 10,00­ ­ 6,80­ ­ 10,00­­ �,50­ ­ 1�,00­ ­ 7,40­ ­ 1�,00­­ �,6�­ .103­ 1�,00­ .50­ 7,60­ .30­ 16,00­ .60­ 3,00­ ­ 15,00­ ­ 1�,00­ ­ �0,00­­ 3,40­ ­ 15,00­ ­ �,50­ ­ �3,00­­ 3,53­ .139­ 15,00­ .60­ 13,00­ .50­ �4,00­ 1­ 4,00­ ­ 16,00­ ­ 14,00­ ­ �8,00­­ 4,�5­ ­ 17,00­ ­ 14,50­ ­ 3�,00­­ 4,50­ ­ 18,00­ ­ 15,00­ ­ 35,00­­ 5,00­ ­ ��,00­ ­ �0,00­ ­ 4�,00­­ 5,33­ .�10­ �4,00­ 1.00­ ��,00­ .90­ 48,00­ �­ 5,50­ ­ �7,00­ ­ �3,00­ ­ 50,00­­ 5,70­ ­ �7,00­ ­ �4,00­ ­ 60,00­­ 6,00­ ­ 30.00­ ­ �7,00­ ­ 75,00­­ 6,35­ ­ 40,00­ ­ 40,00­ ­ 90,00­­ 6,99­ .�75­ 50,00­ �.00­ 50,00­ �­ 100,00­ 4­ 8,00­ ­ 75,00­ ­ 75,00­ ­ 150,00­­ 8,40­ ­ 80,00­ ­ 80,00­ ­ 160,00­­ 9,00­ ­ 100,00­ ­ 100,00­ ­ 175,00­­ 9,5�­ .375­ 1�0,00­ 5.00­ 105,00­ 4­ �00,00­ 8­ 10,00­ ­ 140,00­ ­ 110,00­ ­ �30,00­­ 11,10­­ ­ 150,00­ ­ 115,00­ ­ �50,00­­ 1�,00­ ­ 180,00­ ­ 1�0,00­ ­ 300,00­­ 1�,70­ .500­ 190,00­ 7.50­ 130,00­ 5­ 350,00­ 14­ 14,30­ ­ �30,00­ ­ 180,00­ ­ 390,00­­ 15,00­ ­ 350,00­ ­ �50,00­ ­ 400,00­­ 15,90­ .6�5­ 400,00­ 16­ �80,00­ 11­ 450,00­ 18­ 19,05­ .750­ 500,00­ �0­ 350,00­ 14­ 500,00­ �0­ �0,63­ .81�­ 550,00­ ��­ 400,00­ 16­ 550,00­ ��­ �5,40­ 1­ 600,00­ �4­ 4�5,00­ 17­ 600,00­ �4

12 G. Nutauslegung für Teflon® ummantelte O-Ringe, Teflex O-Ringe

Einbau von Telfex O-RingenEs­ist­besonders­wichtig,­dass­der­Teflex­O-Ring­nicht­während­seines­Einbaus­beschädigt­wird.­Eine­Dehnung­von­Teflex­O-Ringen­wird­nicht­empfohlen.­Brechen­Sie­alle­Kanten­vor­der­Montage­und­schmieren­Sie­die­Nut­vorher­ein.­Achten­Sie­darauf,­dass­der­O-Ring­bei­der­Montage­nicht­zu­stark­gebo-gen­wird,­da­dies­zu­einer­Stauchung­des­FEP/PFA-Mantels­führen­kann.­Der­Teflex­O-Ring­kann­zum­Beispiel­in­einem­Wasserbad­erwärmt­werden,­wodurch­er­flexibler­und­die­Montage­erleichtert­wird.Teflex­O-Ringe­neigen­zur­bleibenden­Verformung­nach­einer­Belastung.­Kleinere­Schnurstärken­weisen­einen­höheren­Druckverformungsrest­auf,­als­größere­Schnurstärken.­Aus­diesem­Grund­wird­der­Einsatz­von­größtmöglichen­Schnurstärken­em-­pfohlen.Wir­empfehlen­den­Einsatz­von­Teflex­O-Ringen­in­statischen­Anwendungen.­Für­den­Einsatz­in­dynamischen­Anwendungen­sollten­Tests­unter­Praxisbedingungen­durchgeführt­werden,­um­eine­tatsächliche­Eignung­sicherzustellen.(Siehe­Fig.­1-44.)

Oberflächenfinish XKontaktfläche­und­Nutgrund:für­FlüssigkeitenX­=­0,8­µm­Ra­(3�­Microinch)

für­Vakuum­und­GaseX­=­0,4­µm­Ra­(16­Microinch)

Nutseiten:X­=­1,6­µm­Ra­(63­Microinch)

Fig. 1-44

­1�6

D i c H T u n g s e l e m e n T e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

12 H. Nutauslegung für PTFE O-Ringe

PTFE­hat­so­gut­wie­gar­keine­Elastizität.­Aus­diesem­Grund­sollten­PTFE­O-Ringe­nur­in­statischen­Anwendungen­mit­axi-aler­Verpressung­eingesetzt­werden.

PTFE­O-Ringe­benötigen­um­eine­ausrei-­chende­Dichtwirkung­zu­erreichen­eine­viel­höhere­Verpressung­als­Elastomere.­Die­Steifheit­des­Materials­macht­den­Einbau­von­PTFE­O-Ringen­relativ­sch-­wer.­Eine­Erwärmung­auf­ungefähr­100°C­(�15°F)­macht­PTFE­O-Ringe­flexibler­und­dadurch­einfacher­zu­instal-lieren.Perfluorierte­Elastomere­haben­ähn-liche­chemische­und­thermische­Eigenschaften­wie­PTFE,­bieten­aller-dings­die­Vorteile­einer­elastomeren­Dichtung.­In­extremen­oder­kritischen­Anwendungen­sollte­über­den­Einsatz­eines­perfluorierten­Elastomers­(Kalrez®)­nachgedacht­werden.(Siehe­Fig.­1-45,­1-46,­1-47.)

E­=­10%­bis­�0%­der­Schnurstärke­(bei­1,78­bis­5,33mm,­bzw.­.070­bis­.�10­Zoll)

E­=­10%­bis­15%­der­Schnurstärke­(bei­5,33­bis­7mm,­bzw.­.�10­bis­.�75­Zoll)

Oberflächenfinish XKontaktfläche­und­Nutgrund:für­FlüssigkeitenX­=­0,8­mm­Ra­(3�­Microinch)

für­Vakuum­und­GaseX­=­0,4­mm­Ra­(16­Microinch)

Fig. 1-45 Fig. 1-46

Fig. 1-47

Druck

Druck

max.­Spalt­0,13mm­(.005­Zoll)

F­=­w­+­10%­von­ww­=­Schnurstärke R­=­(w­+­10%­von­w)­/­�

­1�7

T e c H n i s c H e D O k u m e n TaT i O n O - R i n g e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

12 I. Empfohlene O-Ring Verpressung in verschiedenen Anwendungen

1. Pneumatik, außendichtend (Kolbendichtung)

1,8­ �,65­ 3,55­ 5,3­ 7.070­ .103­ .139­ .�10­ .�75

30

�5

�0

15

10

5

0

Schnurstärke in Millimeter / Zoll

.070­ .103­ .139­ .�10­ .�75

Schnurstärke in Millimeter / Zoll

Ver

pre

ssun

g in

%

�5,5

��

9,5

8,56,5

5,5 5

�0

1715,5

maximale Verpressung

minimale Verpressung

1,8­ �,65­ 3,55­ 5,3­ 7

�0

18

16

14

1�

10

8

6

4

�

0

Ver

pre

ssun

g in

%

19,5

16

54

3 3 3

14,5

13,513

maximale Verpressung

minimale Verpressung

2. Pneumatik, innendichtend (Stangendichtung)

­1�8

D i c H T u n g s e l e m e n T e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

12 I. Empfohlene O-Ring Verpressung in verschiedenen Anwendungen

3. Hydraulik, innendichtend (Stangendichtung)

1,8­ �,65­ 3,55­ 5,3­ 7

�5

�0

15

10

5

0

Ver

pre

ssun

g in

%

�5�1

10,5

98

19 17 16,5

4. Hydraulik, außendichtend (Kolbendichtung)

7

1,8­ �,65­ 3,55­ 5,3­ 7

30

�5

�0

15

10

5

0

Ver

pre

ssun

g in

%

�8,5

�4

1311,5

9,5 9 9

�3 �0,5

19,5

maximale Verpressung

minimale Verpressung

maximale Verpressung

minimale Verpressung

7

.070­ .103­ .139­ .�10­ .�75

Schnurstärke in Millimeter / Zoll

.070­ .103­ .139­ .�10­ .�75

Schnurstärke in Millimeter / Zoll

­1�9

T e c H n i s c H e D O k u m e n TaT i O n O - R i n g e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

12 I. Empfohlene O-Ring Verpressung in verschiedenen Anwendungen

5. Statisch außendichtend (Kolbendichtung)

1,8­ �,65­ 3,55­ 5,3­ 7

35

30

�5

�0

15

10

5

0

Ver

pre

ssun

g in

%

30,5

�8

13,513

11,5 11 10,5

�7,5�6

6. Statisch innendichtend (Stangendichtung)

1,8­ �,65­ 3,55­ 5,3­ 7

30

�5

�0

15

10

5

0

Ver

pre

ssun

g in

%

�7

�5,5

1110,5

109,5 9

�4,5�3

�0,5 maximale Verpressung

minimale Verpressung

�4maximale Verpressung

minimale Verpressung

.070­ .103­ .139­ .�10­ .�75

Schnurstärke in Millimeter / Zoll

.070­ .103­ .139­ .�10­ .�75

Schnurstärke in Millimeter / Zoll

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D i c H T u n g s e l e m e n T e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

12 J. Nutauslegung für Kalrez® O-Ringe

Kalrez®­Teile­werden­aus­außergewöhnlich­resistenten­Materialien­hergestellt,­die­in­den­meisten­chemischen­Umgebungen­bis­zu­3�6°C­(6�5°F)­eingesetzt­werden­können­(abhängig­vom­spezifischen­Compound).

Mit­diesem­Handbuch­soll­Konstrukteuren­eine­Hilfe­geschaffen­werden,­die­Auswahl­eines­O-Ringes­und­der­Gestaltung­der­Nut­für­spe-zifische­Anwendungen­richtig­durch-zuführen.­In­harmlosen­Medien,­bei­mäßigen­Drücken­und­Temperaturen­ist­es­weniger­problematisch,­eine­Nut­zu­konstruieren­oder­einen­O-Ring­auszuwählen.­In­einem­Fall­aller-­dings,­in­dem­die­Betriebsumgebung­aggressiver­und­die­Anwendung­spezieller­ist,­können­Probleme­bei­der­Auslegung­entstehen.­Diese­Informationen­sollen­den­Prozess­der­Nut-/Dichtungsauslegung­erleichtern,­insbesondere­für­Kalrez®­Perfluorelastomerteile.

Allgemeine Überlegungen in der Dichtungsauswahl oder NutauslegungEin­in­Frage­kommender­Dichtungswerkstoff­kann­ausgewählt­wer-den,­wenn­die­Temperatur­und­das­che-mische­Medium­bekannt­sind.­Um­eine­Nut­zu­konstruieren­oder­um­die­geeig-netste­O-Ring­Abmessung­für­eine­beste-hende­Nutgeometrie­auszuwählen,­müs-sen­jedoch­die­Anwendungsumgebung­detaillierter­betrachtet­werden.

•­Was­ist­der­Betriebstemperaturbereich?•­Ist­die­Temperatur­zyklisch?•­­Wie­hoch­ist­der­Druckunterschied­und­

welche­Druckrichtung­besteht?•­­Wenn­es­eine­Vakuum-Anwendung­ist:­

wo­tritt­das­Vakuum­auf?•­­Ist­der­Druck­oder­das­Vakuum­­

zyklisch?•­­Wie­hoch­ist­die­Verpressungs-/­

Komprimierungsrate,­falls­der­Druck­hoch­ist­(über­80­bar)?

•­­Ist­es­eine­radiale­Dichtung­(Nut­im­Gehäuse­oder­im­Zapfen?)?

•­­Ist­es­eine­axiale­Dichtung­(Flanschdichtung)?

•­­Ist­es­eine­konventionelle­Nutgeometrie­oder­ist­sie­speziell:­zum­Beispiel­­eine­Dreiecksnut­(Quetschnut)­oder­Trapez-Nut?

•­Ist­es­eine­Flachdichtungsanwendung?•­­Welche­Medien­müssen­abgedichtet­

werden?•­­Wenn­es­ein­Austausch­für­eine­aus-

gefallene­Dichtung­ist:­was­war­die­alte­Dichtung?

•­Was­war­der­Grund­des­Versagens?•­­Ist­die­Anwendung­statisch­oder­dyna-

misch?•­­Wenn­sie­dynamisch­ist:­definieren­­

Sie­die­Bewegung.•­­Wie­sind­die­Nutabmessungen­und­

Toleranzen,­wenn­diese­schon­besteht?

­131

T e c H n i s c H e D O k u m e n TaT i O n O - R i n g e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

12 J. Nutauslegung für Kalrez® O-Ringe

Das­Verhältnis­von­der­O-Ring­Schnurstärke­zur­Nuttiefe­gibt­die­Anfangsverpressung­des­O-Rings­an.­Es­gibt­einige­allgemeine­Empfehlun-gen­für­die­Anfangsverpressung­im­Einsatz­von­Kalrez®­O-Ringen.­­Diese­finden­Sie­in­den­nebenste-­henden­Tabellen.

Die­Bedingungen­in­der­ersten­­Tabelle­spiegeln­einen­„normalen­Anwendungsfall“­wieder,­in­dem­die­Betriebstemperaturen­nicht­besonders­aggressiv­sind­und­eine­thermische­Ausdehnung­des­Werkstoffes­nicht­im­Übermaß­zu­erwarten­ist.

Die­Daten­von­Tabelle­�­sind­für­Hoch-­temperaturanwendungen­gedacht.­Die­Temperaturen­sind­hier­so­hoch,­dass­die­thermische­Ausdehnung­von­Bedeutung­wird.­­Die­volumetrische­thermische­Ausdehnung­von­Kalrez®­ist­0%­bei­�1°C­und­bis­zu­�0,4�%­bei­316°C.Bitte­beachten­Sie­daher,­dass­die­tatsächliche­Verpressung­des­O-Rings­bei­hohen­Temperaturen­aufgrund­die-ser­Ausdehnung­steigt.

Im­Szenario­der­Tabelle­3­redu-­zieren­sich­die­tatsächlichen­O-Ring­Abmessungen­durch­eine­Änderung­der­Umgebung­beim­Wechsel­vom­Anfangszustand­zum­Betriebszustand.­Die­Reduzierung­der­O-Ring­Größe­ist­das­Resultat­von­Tieftemperatur-­schrumpfung­(die­als­umgekehr-te­Ausdehnung­gesehen­werden­kann)­oder­der­direkte­Einfluss­von­Vakuum.­In­beiden­Fällen­kann­die­Anfangsverpressung­deutlich­sinken.­Es­ist­daher­schon­in­der­Phase­der­Nutauslegung­notwendig,­dies­zu­berücksichtigen­und­die­Verpressung­ausgleichend­höher­anzusetzen.

Im­Allgemeinen­ist­eine­Anfangsver-pressung­von­über­�5%­nicht­empfehlenswert,­da­dies­bei­hohen­Temperaturen­zu­einer­Überverpressung­führen­kann.­In­dynamischen­Anwendungen­kann­eine­hohe­Anfangsverpressung­zu­Problemen­durch­übermäßigem­Abrieb­führen.

Anwendungen­mit­Temperaturzyklen­können­andere­Verpressungen­­benötigen.

Tabelle 1 – Anfangsverpressung für Anwendungen bei 25° bis 200°C

O-Ring Schurstärke Anfangsverpressung bei 20°C (%) in Millimeter statisch dynamisch­ 1,78­ 18­ 1�­ �,6�­ 17,5­ 11,5­ 3,53­ 17­ 11­ 5,33­ 16,5­ 10,5­ 6,99­ 16­ 10­

Tabelle 2 – Anfangsverpressung für Anwendungen > 200°C

O-Ring Schurstärke Anfangsverpressung bei 20°C (%) in Millimeter statisch dynamisch­ 1,78­ 16­ 1�­ �,6�­ 15,5­ 11,5­ 3,53­ 15­ 11­ 5,33­ 14,5­ 10,5­ 6,99­ 14­ 10­

Tabelle 3 – Anfangsverpressung für Anwendungen bei Tieftemperatur und Vakuum

O-Ring Schurstärke Anfangsverpressung bei 20°C (%) in Millimeter statisch dynamisch­ 1,78­ �7­ �0­ �,6�­ �5­ 18­ 3,53­ �3­ 16­ 5,33­ �1­ 14­ 6,99­ 19­ 1�­

­13�

D i c H T u n g s e l e m e n T e

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

12 J. Nutauslegung für Kalrez® O-Ringe

Ausgleichen der thermischen AusdehnungWie­vorhin­genannt,­ist­ein­Effekt­der­thermischen­Ausdehnung­der,­dass­dieser­zu­einer­Erhöhung­der­Anfangsverpressung­führt.­Ein­anderes­Problem,­welches­auftreten­kann,­ist­die­Überfüllung­der­O-Ring­Nut­als­Ergebnis­der­Volumenänderung­der­Dichtung.­Generell­sollte­die­O-Ring­Nut­nach­der­folgenden­Formel­ausgelegt­­werden:

Toleranzeinflüsse auf die NutauslegungFür­gewöhnlich­ist­bei­der­Nutauslegung­eine­Standard­(AS­oder­BS)­O-Ring­Nut­ausreichend.­In­Fällen,­in­denen­Quellung­und­Ausdehnung­hoch­sein­können,­muss­jedoch­eine­spezielle­Nut­ausgelegt­werden.­O-Ringe­mit­kleinem­Innendurchmesser­und­relativ­großer­Schnurstärke­führen­oft­zu­Probleme.­­In­diesen­Fällen­ist­der­Bereich,­der­mit­dem­O-Ring­Innendurchmesser­ver-bunden­ist,­klein­und­es­bedarf­keiner­großen­Ausdehnung,­um­zu­Problemen­mit­Dehnung­oder­Nutüberfüllung­zu­führen.­Eine­Auslegung­und­Tolerierung­der­Nut­für­solche­O-Ring­Arten­sollte­daher­mit­größter­Sorgfalt­durchgeführt­werden.­Bei­diesen­Problemen­bei­der­Nutauslegung­sollte­überprüft­wer-den,­ob­das­maximal­vorhandene­freie­Nutvolumen­unter­Berücksichtigung­aller­möglichen­extremen­Toleranzen­des­O-Rings­und­der­Nut­bei­der­Nutauslegung­berechnet­wurde.

VolumenNUT­=­VolumenO-RING­x­(1­+­CEXP­+­TEXP)­x­1,�

wobei:

CEXP­die­volumetrische­Ausdehnung­durch­chemische­Quellung­und

TEXP­die­volumetrische­thermische­Ausdehnung­darstellt.

Tabelle 4 – Lineare und volumetrische Ausdehnung von Kalrez®

Temperatur Ausdehnung (%) in °C linear volumetrisch­ �1­ 0­ 0­ 38­ 0,41­ 1,�4­ 93­ 1,68­ 5,04­ 149­ �,96­ 8,90­ �04­ 4,�3­ 1�,79­ �60­ 5,50­ 16,56­ 316­ 6,81­ �0,4�­

Zur­Sicherheit­sollte­die­Nut­ein­um­mindestens­�0%­größeres­Volumen­haben,­als­der­voll­ausgedehnte­O-Ring.­Die­Raten­der­thermischen­Ausdehnung­von­Kalrez®­finden­Sie­in­Tabelle­4.

Wenn­die­thermische­Ausdehnung­nicht­angemessen­berücksichtigt­wird,­füllt­der­O-Ring­die­Nut­und­versucht­aus­dieser­auszubrechen.­Dies­führt­zu­einer­Extrusion­und­katastrophalem­mechanischen­Schaden.

Zusätzliche­Quellung­kann­durch­Kontakt­des­O-Rings­mit­chemischen­Medien­entstehen.­Die­chemische­Quellung­von­Kalrez®­für­viele­allge-meine­Chemikalienklassen­kön-nen­Sie­Seite­58­ff.­entnehmen.­Für­Daten­über­spezifische­Chemikalien­oder­chemischen­Gemischen­ist­es­für­gewöhnlich­notwendig,­Quellprüfungen­durchzuführen.­Viele­dieser­Daten­von­DuPont­Performance­Elastomers­können­Sie­auch­über­uns­erhalten.

•­Bitte­setzen­Sie­sich­mit­uns­für­weitere­Informationen­in­Verbindung.

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T e c H n i s c H e D O k u m e n TaT i O n O - R i n g e

12 J. Nutauslegung für Kalrez® O-Ringe

Extrusion von O-Ringen im BetriebExtrusion­ist­eine­sehr­häufige­Fehlerursache,­die­oft­aus­der­man-gelhaften­Berücksichtigung­der­Ausdehnung­und­Quellung­des­O-Ringes­resultiert.­Diese­Probleme­wurden­im­vorherigen­Abschnitt­„Ausgleichen­der­thermischen­Ausdehnung“­behandelt.­Es­kann­jedoch­auch­sein,­dass­der­maximale­Dichtspalt­(wie­er­durch­Toleranzen­der­zugehörenden­Teile­entstehen­kann)­im­Dichtsystem­nicht­auszu-­reichend­einbezogen­wurde.Der­maximal­tolerierbare­Dichtspalt­ist­eine­Funktion­aus­der­Werkstoffhärte­und­dem­abzudichtenden­Systemdruck.­Die­Tabelle­5­gibt­em-­pfohlene­maximale­Dichtspalte­als­eine­Funktion­von­Härte­und­Druck­wieder,­wenn­Stützringe­nicht­einges-etzt­werden.

Wie­Sie­diesen­Werten­entnehmen­­können,­benötigen­weichere­Compounds­kleinere­Toleranzen­als­härtere.­Bitte­berücksichtigen­Sie­dabei,­dass­diese­Daten­für­relativ­geringe­Temperaturen­bis­ca.­100°C­gelten.­Für­höhere­Temperaturen­muss­der­Einfluss­der­Temperatur­auf­die­Härte­des­Compounds­berück-sichtigt­werden.­Man­kann­dabei­als­Faustregel­annehmen,­dass­die­Härte­bei­einem­Temperaturanstieg­um­100°C­um­ca.­10°­(Shore­A)­sinkt.­Bitte­berücksichtigen­Sie­dabei­auch,­dass­diese­Dichtspalte­auf­dem­gesamten­diametrischen­Spiel­basieren.

Manchmal­kann­es­technisch­nicht­möglich­sein,­solch­enge­Toleranzen­herzustellen,­wie­sie­von­Elastomeren­in­einigen­Fällen­gefordert­werden.­Elastomere­benehmen­sich­im­wesent-lichen­wie­hochviskose­unkomprimier-bare­Flüssigkeiten,­die­bei­Druck­und­Temperatur­zum­fließen­neigen.

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

Tabelle 5 – Maximaler Dichtspalt gegen Druck/Härte (Millimeter)

Maximaler Druck Härte in ° Shore A in bar 60 70 80 90­ 7­ 0,7­ 0,79­ 0,84­ 0,86­ 15­ 0,56­ 0,66­ 0,73­ 0,79­ �0­ 0,43­ 0,56­ 0,66­ 0,73­ 30­ 0,36­ 0,48­ 0,58­ 0,68­ 35­ 0,�8­ 0,40­ 0,51­ 0,64­ 40­ 0,�0­ 0,36­ 0,48­ 0,61­ 50­ 0,15­ 0,31­ 0,43­ 0,56­ 55­ 0,13­ 0,�5­ 0,38­ 0,53­ 60­ 0,10­ 0,�3­ 0,36­ 0,51­ 70­ 0,08­ 0,�0­ 0,33­ 0,48­ 140­ ­ 0,05­ 0,15­ 0,�8­ �00­ ­ ­ 0,08­ 0,15­ �75­ ­ ­ 0,0�­ 0,10­ 345­ ­ ­ 0,01­ 0,05­ 410­ ­ ­ ­ 0,04­ 480­ ­ ­ ­ 0,0�5­ 550­ ­ ­ ­ 0,0�­ 6�0­ ­ ­ ­ 0,01­ 700­ ­ ­ ­ 0,00

Die­Verwendung­von­Stützringen­wird­empfohlen,­wenn­der­Druck/die­Temperatur­der­Betriebsumgebung­ein­Fließen­der­Dichtung­hervorruft.­­Wenn­bei­einem­bestimmten­Druck­der­maximale­Dichtspalt­größer­ist,­als­der­in­Tabelle­5­angegebene­Wert,­sollte­ein­Stützring­verwendet­werden.

Stützringe­können­aus­Teflon®­Fluorpolymer­(PTFE),­gefüllt­mit­�5%­Glas­oder­anderen­Materialien,­die­gegenüber­den­abzudichtenden­Medien­beständig­sind,­hergestellt­werden.­Wenn­Stützringe­verwen-det­werden,­sollte­das­Nutvolumen­entsprechend­geändert­werden,­um­so­einer­Überfüllung­bei­hohen­Temperaturen­entgegenzuwirken.

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D i c H T u n g s e l e m e n T e

12 J. Nutauslegung für Kalrez® O-Ringe

DruckverformungsrestDer­Druckverformungsrest­ist­im­we-­sentlichen­eine­Messung­der­Fähigkeit­einer­Dichtung,­Dichtkraft­zu­erhalten,­und­somit­auch­die­Funktionsfähigkeit.­Die­Höhe­des­Druckverformungsrests­beruht­auf­die­Betriebsumgebung­und­–­besonders­wichtig­–­auf­die­Dauer­der­Einwirkung.­In­technischen­Material-Datenblätter­wird­der­Druckverformungsrest­für­gewöhnlich­nach­einer­Zeitspanne­von­70­Stunden­angegeben,­was­kaum­repräsentativ­für­eine­Beurteilung­des­Langzeitverhaltens­ist.­In­Wirklichkeit­tendiert­Kalrez®­nach­einer­anfänglichen­Steigung­des­Druckverformungsrests­dazu,­seine­elastomeren­Eigenschaften­viel­länger­als­konventionelle­Elastomere­beizubehalten.

Der­Druckverformungsrest­führt­zu­den­meisten­Problemen­in­Anwendungen,­in­denen­extreme­Temperaturzyklen­vorkommen.­Falls­Kalrez®­O-Ringe­kontinuierlich­hohen­Temperaturen­aus-gesetzt­werden,­können­sogar­sie­unter­Verformung­leiden­und­einen­Querschnitt­annehmen,­der­nicht­mehr­rund­ist.­Dies­muss­die­Dichtungsintegrität­nicht­beeinflussen,­sofern­es­bei­der­Dichtungsauslegung­berücksichtigt­wurde.­Kalrez®­hat­eine­relativ­langsame­elastische­Erholungsrate.­Während­thermischen­Zyklen,­bei­denen­sich­das­Volumen­aufgrund­des­Temperaturabfalls­durch­Kühlphasen­verringern­kann,­könnte­daher­die­Form,­welche­die­Dichtung­unter­Temperatureinwirkung­angenommen­hat,­beibehalten­werden.­Zu­diesem­Zeitpunkt­ist­der­poten-tielle­Verlust­der­Dichtkraft­am­größten­und­das­System­kann­zur­Leckage­neigen.­Solch­eine­Gegebenheit­ist­für­gewöhnlich­jedoch­nicht­dauer-haft.­Die­elastische­Erholungsrate­von­Kalrez®­erhöht­sich­zusehends­mit­einer­Erhöhung­der­Temperatur.­Wenn­die­Dichtungstemperatur­angehoben­wird,­bildet­sich­der­normale­runde­Querschnitt­der­O-Ring­Dichtung­zurück;­zusammen­mit­den­Dichtungseigenschaften.Es­ist­dann­offensichtlich,­dass­der­Ablauf­der­Beanspruchung­des­

12 . O - R in g n u t g es t a l t u n g

Systems­die­Integrität­der­Dichtung­stark­beeinflussen­kann.­Dies­wird­durch­das­folgende­Beispiel­eines­Beanspruchungsablaufs­und­die­Einflüsse­auf­die­Dichtungsintegrität­ver-anschaulicht:

Anfahrt▼

DruckanstiegTemperaturerhöhung

Statische­Bedingungen­(Minuten)▼

Druckreduzierungniedrigere­Temperatur

Statische­Bedingungen­(Minuten)▼

Druckanstieg

(mögliche leckage)Temperaturerhöhung

Statische­Bedingungen­(Minuten)...­etc.

Anfahrt▼

TemperaturerhöhungDruckanstieg

Statische­Bedingungen­(Minuten)▼

Druckreduzierungniedrigere­Temperatur

Statische­Bedingungen­(Minuten)▼

TemperaturerhöhungDruckanstieg

(Integrität­beibehalten)Statische­Bedingungen­(Minuten)

...­etc.

Eine­Dichtungsleckage­kann­einfach­durch­die­Umkehrung­des­Beanspruch-ungsablaufs­vermieden­werden.

Der­Druckverformungsrest­wird­oft­durch­chemischen­Angriff­beschleunigt,­wobei­die­gesamte­Umgebung­berücksichtigt­werden­muss.­Seit­die­in­der­Industrie­verwendeten­Chemikalien­und­che-mischen­Gemische­so­zahlreich­wurden,­ist­es­nicht­möglich,­entweder­alles­Test-kombinationen­durchzuprüfen­oder­hier­alle­verfügbaren­Daten­zu­präsentieren.

Montage von O-RingenEin­wichtiger­Aspekt­beim­Abdichten­ist­die­Montage­der­Dichtung.­Es­gibt­viele­Wege,­eine­Beschädigung­der­

Dichtungsoberfläche­während­des­Einbaus­zu­verhindern.­Der­Gebrauch­von­Schmiermitteln­kann­Oberflächen-beschädigungen­minimieren;­durch­die­Reduzierung­des­Reibungskoeffizienten­zwischen­der­Dichtung­und­der­Nut­kann­die­Dichtung­einfacher­in­die­richtige­Position­gleiten.Da­Kalrez®­gegenüber­fast­allen­che-mischen­Medien­beständig­ist,­kann­nahezu­jedes­Schmiermittel­verwendet­werden.­Tatsächlich­ist­es­natürlich­ein-facher,­die­Dichtung­mit­dem­Medium­einzuschmieren,­gegen­welches­diese­nachher­abdichten­soll.­Fluorierte­Öle­wie­Krytox®­oder­gepulvertes­Grafit­können­ebenfalls­zur­Erleichterung­der­Montage­eingesetzt­werden.­Das­Dichtsystem­wird­üblicherweise­so­gestaltet,­dass­die­Dichtung­beim­Einbau­keine­scharfen­Kanten­überqueren­muss.­Wenn­dies­in­der­Praxis­nicht­durchführbar­ist,­sollte­ein­Montagewerkzeug­–­oft­in­Form­eines­Konus’­–­hergestellt­und­verwendet­wer-den,­mit­dessen­Hilfe­die­Dichtung­über­viel­scharfe­Kanten­bewegt­werden­kann.

Die­Reißdehnung­von­Kalrez®­liegt­zwischen­1�0­und­170­Prozent,­je­nach-dem,­welcher­Compound­eingesetzt­wird.­Bitte­beachten­Sie­bei­der­Montage,­dass­es­möglich­ist,­einen­O-Ring­durch­Überdehnung­zu­zerreißen.­Da­ein­Teil­der­Molekularstruktur­von­Kalrez®­der­von­Plastik­ähnelt,­ist­es­auch­möglich,­eine­plastische­Deformierung­aufgrund­von­Überdehnung­zu­verursachen.­Wenn­Sie­Kalrez®­zu­sehr­dehnen­–­insbeson-dere­wenn­es­kalt­ist­–­wird­es­zuerst­wie­Plastik­fließen­und­anschließend­brechen.­O-Ringe­mit­geringer­Schnurstärke­sollten­bei­der­Montage­nicht­über­�0%­aufge-dehnt­werden,­um­so­diese­Probleme­zu­verhindern.­Zur­Montageerleichterung­können­Kalrez®­O-Ringe­wie­auch­Teflex­O-Ringe­weicher­gemacht­werden,­indem­sie­vor­der­Montage­in­einem­Wasserbad­erhitzt­werden.

Bitte­beachten­Sie­folgendes:­wenn­der­O-Ring­in­Position­gerollt­wird,­sollten­­Sie­sicherstellen,­dass­der­O-Ring­nicht­­in­einer­permanent­verdrehten­Lage­gelassen­wird.­Diese­Lage­kann­zu­einer­Überlastung­und­einem­mechanischen­Versagen­bei­hohen­Temperaturen­führen.