O-Ring-Nut - Dynamisch - Hydraulik

Dynamische Abdichtung: Was verändert sich?

Bei der dynamischen Abdichtung bewegen sich die abzudichtenden Maschinenteile relativ zueinander. Bei hydraulischen Anwendungen handelt es sich dabei um hin- und hergehende Bewegungen, manchmal mit einer schraubenlinienförmigen Komponente bei kombinierten Dreh- und Linearantrieben. Der O-Ring wird bei jedem Hub gedehnt, verschoben und zurückgeformt. Reibung ist damit ein Konstruktionsparameter und keine Nebenerscheinung. Je höher die Pressung, desto höher ist der Kontaktdruck auf die Dichtfläche und desto größer ist die Reibung. Bei hydraulischen Anwendungen wird die Pressung deshalb bewusst niedriger gehalten als bei statischen Anwendungen. Die Werte liegen je nach Größe zwischen 9 und 16% des Schnurdurchmessers. Zum Vergleich: Bei statischer radialer Pressung sind das 15 bis 30%. Die geringere Pressung bedeutet, dass Toleranzen und Oberflächenbearbeitung enger eingehalten werden müssen, um dennoch eine zuverlässige Abdichtung zu gewährleisten.

Die Nutparameter für hydraulische Anwendungen

Die Nutparameter für die dynamische Hydraulik basieren auf denselben sechs Maßen wie bei der statischen radialen Pressung: d2, t, b1, z, r1 und r2. Die Werte sind jedoch an die geringere Pressung und die höheren Anforderungen an die Dichtfläche angepasst. Die auffälligste Änderung liegt im Verhältnis t/d2: Dieses liegt bei der Hydraulik deutlich höher als bei statischen Anwendungen, was die geringere Pressung widerspiegelt.

d2: Schnurdurchmesser

Der Schnurdurchmesser ist der Ausgangspunkt. Für hydraulische Anwendungen werden dieselben Standardmaße wie bei statischen Anwendungen verwendet. Größere Schnurdurchmesser sorgen für mehr Kontaktfläche und damit für mehr Reibung pro Hub. Bei hohen Geschwindigkeiten oder langen Hubwegen ist ein kleinerer Schnurdurchmesser (niedrigeres d2) für das Reibungsniveau oft günstiger.

t: Nuttiefe (Toleranz +0,05 mm)

Die Nuttiefe liegt bei der Hydraulik näher an d2 als bei statischen Anwendungen. Die Pressung, also der Unterschied zwischen d2 und t, ist geringer. Bei d2 = 5,00 mm beträgt t = 4,40 mm: eine Pressung von 12%, gegenüber 20% bei der statischen Variante mit demselben Schnurdurchmesser. Auch hier ist die Toleranz nur positiv: Die Nut darf etwas tiefer sein, aber niemals flacher. Kontrollieren Sie t nach der Bearbeitung immer mit einem Tiefenmessgerät.

b1: Nutbreite (Toleranz +0,25 mm)

Die Nutbreite muss bei dynamischen Anwendungen ausreichend Raum für die Verformung des Rings bei jedem Hub bieten. Zu schmal führt zu übermäßiger axialer Spannung bei der Bewegungsumkehr. Zu breit gibt dem Ring Raum zum Rollen, was zu Twisting führt: Der Ring dreht sich in der Nut und wird beschädigt. Bei hydraulischen Anwendungen ist Twisting eine der häufigsten Ursachen für vorzeitiges Versagen.

z: Anfasungslänge an der Einführseite

Die Anfasungslänge z ist bei dynamischen Anwendungen genauso kritisch wie bei statischen. Bei jeder Demontage und erneuten Montage passiert der Ring erneut die Einführseite. Fehlt die Anfasung, wird der Ring bei jeder Wartung beschädigt. Der empfohlene Winkel beträgt 15 bis 20 Grad, die z-Werte aus der Tabelle gelten unverändert.

Pressung Hydraulik: 9 bis 16% von d2. Pressung statisch: 15 bis 30%. Geringere Pressung erfordert bessere Oberflächenbearbeitung und engere Toleranzen.

Oberflächenbearbeitung und Spaltbreite

Dynamische Anwendungen stellen strengere Rauheitsanforderungen als statische. Die Dichtfläche muss Ra max. 0,4 µm betragen (Rz max. 1,2 µm). Der Nutboden darf Ra max. 1,6 µm betragen. Eine rauere Dichtfläche beschädigt den Ring bei jedem Hub, was zu Verschleiß und letztlich zu Leckage führt. Für die Spaltbreite gelten bei dynamischen Anwendungen niedrigere Maximalwerte als bei statischen: bis 30 bar maximal 0,2 mm, bei 30 bis 63 bar maximal 0,1 mm.

Wann entscheiden Sie sich für spezielle Kolben- oder Stangenabdichtungen?

Ein O-Ring ist eine einfache und kosteneffektive Lösung für hydraulische Abdichtung bei moderaten Drücken und Geschwindigkeiten. Bei höheren Anforderungen an Dichtheit, geringe Reibung, hohe Geschwindigkeit oder lange Lebensdauer sind spezielle Kolbenabdichtungen (U-Ringe, Lippendichtungen, PTFE-Dichtungen) technisch bessere Lösungen. Beurteilen Sie dies je Anwendung und nicht als Faustregel.

• Druck über 250 bar: Ziehen Sie spezielle Dichtungen in Betracht.
• Hubgeschwindigkeit über 0,5 m/s: Reibung und Wärmeentwicklung erfordern besondere Aufmerksamkeit.
• Lebensdauer über 1 Million Hübe: O-Ringe sind hierfür weniger geeignet.

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