O-Ring-Nut - Konstruktion - Fase

Warum Anfasungen notwendig sind

Ein O-Ring hat einen runden Elastomerquerschnitt, der immer etwas größer ist als der Raum, für den er vorgesehen ist. Dieses Übermaß ist gewollt: Es sorgt für die Pressung, die die Abdichtung erzeugt. Doch beim Übergleiten über eine Kante während der Montage führt genau dieses Übermaß zu einem Problem. Das Elastomer berührt die scharfe Kante der Einführfase in einem Winkel, der nahezu senkrecht zur Bewegungsrichtung steht. Die dabei entstehende Reibkraft schneidet in das Elastomer ein, auch wenn der Monteur keinen Widerstand spürt.

Die dadurch entstehende Beschädigung ist nach der Montage fast nie sichtbar. Der Ring sieht intakt aus. Der Riss sitzt an der Innenseite des Profils, im Elastomerwerkstoff selbst. Dieser Riss breitet sich erst aus, wenn die Dichtung unter Betriebsdruck gesetzt wird: Das Medium dringt in den Riss ein und vergrößert ihn weiter. Je nach Betriebsdruck und Werkstoff tritt die Leckage nach Minuten, Stunden oder erst nach einigen Wochen auf.

Die Anfasung kostet in der Bearbeitung nur wenige Sekunden zusätzlich. Darauf zu verzichten, kostet Stunden bei der Lecksuche und Behebung.

Die Norm: 15 bis 20 Grad

Der empfohlene Winkel für Anfasungen bei der O-Ring-Montage beträgt 15 bis 20 Grad bezogen auf die Mittellinie des Bauteils. Das ist eine relativ flache Neigung, die jedoch bewusst gewählt wurde. Ein Winkel kleiner als 15 Grad bietet zu wenig Führung: Der Ring gleitet darüber kaum besser als über eine scharfe Kante. Ein Winkel größer als 20 Grad bietet bei begrenztem Bauraum zu wenig axiale Tiefe für die Anfasung und kann außerdem die Wand der Nutöffnung beeinträchtigen.

Die Länge der Anfasung, in den Maßtabellen mit z bezeichnet, nimmt mit dem Schnurdurchmesser zu. Ein größerer Ring hat mehr Elastomer, das über die Kante geführt werden muss, und erfordert daher eine längere Schräge. Die z-Werte sind in der Maßtabelle für die jeweilige Einbauart zu finden.

Anfasungslänge je Schnurdurchmesser

Die folgende Tabelle zeigt die normativen z-Werte für statische radiale Abdichtung, gruppiert nach Schnurdurchmesserklassen. Die gleichen z-Werte gelten für dynamische Anwendungen. Der Winkel beträgt in allen Fällen 15 bis 20 Grad.

Wo muss eine Anfasung angebracht werden?

Die Anfasung muss an jedem Bauteil angebracht werden, über das der O-Ring bei der Montage gleitet. In der Praxis ist das je nach Anordnung immer die Einführseite der Bohrung oder die Außenseite der Stange. Bei axialen Abdichtungen ist eine Anfasung in der Regel nicht erforderlich, da der Ring nicht über eine Kante geschoben, sondern in eine flache Nut eingelegt wird.

Radiale Pressung, Nut im inneren Bauteil: Die Anfasung befindet sich am Ende der Bohrung, auf der Seite, auf der der Ring zuerst eingeführt wird.

Radiale Pressung, Nut im äußeren Bauteil: Die Anfasung befindet sich am Ende des äußeren Bauteils oder an der Einführseite der Stange, abhängig von der Montagereihenfolge.

Dynamische Anwendungen: Die Anfasung muss auch an der Austrittsseite der Dichtung vorhanden sein, damit der Ring bei einer Überholung beschädigungsfrei entfernt werden kann.

Axiale Pressung: Keine Anfasung erforderlich. Der Ring wird in eine flache Nut eingelegt, ohne eine scharfe Kante zu passieren.

Ausführung: mehr als nur der Winkel

Der Winkel und die Länge sind die zwei messbaren Parameter einer Anfasung, aber die Qualität der Ausführung bestimmt, ob die Anfasung tatsächlich schützt. Zusätzlich zu Winkel und Länge stellt die Norm drei praktische Anforderungen.

Gratfrei: Der Übergang von der Anfasung zur geraden Wand und der Übergang zur Fläche müssen gratfrei sein. Ein Grat an diesem Übergang hat den gleichen Effekt wie das Fehlen einer Anfasung: Der Ring bleibt am Grat hängen und wird beschädigt.

Glatte Oberfläche: Die Schräge selbst muss keine besonders strenge Rauheitsanforderung erfüllen, muss aber frei von Kerben, scharfen Kanten und Bearbeitungsspuren sein. Eine sauber gedrehte oder gefräste Anfasung erfüllt diese Anforderung normalerweise direkt.

Korrekter Übergang zur Nut: Die Anfasung muss ohne abrupte Winkeländerung an die Nutkante anschließen. Ein fließender Übergang führt den Ring ohne Punktbelastung.

Anfasungen bei O-Ringen mit Gewinde oder Kragenring

Bei Anwendungen, bei denen ein O-Ring über ein Gewinde oder über einen Kragenring geschoben werden muss, reicht die Anfasung nicht aus. Ein Gewinde hat immer scharfe Flanken, die das Elastomer beschädigen. In solchen Fällen wird eine Montagehülse oder ein Montagedorn verwendet: ein glattes, leicht konisches Hilfsmittel, das über das Gewinde passt und entfernt wird, nachdem der Ring seine Position erreicht hat. Dies ist Standard-Montagepraxis bei Stangendichtungen mit Gewinde am Ende der Stange.

Drei Montagefehler durch fehlende oder schlechte Anfasung

1. Keine Anfasung angebracht. Der häufigste Fehler. Der Ring scheint nach der Montage intakt, hat aber innere Risse, die erst unter Druck zu Leckage führen.

2. Winkel zu groß (mehr als 20 Grad). Die Anfasung ist zu steil und bietet zu wenig Führung. Der Ring passiert den Übergang mit einer zu großen Winkeländerung, was dennoch zu Schnittschäden führt.

3. Grat am Übergang. Die Anfasung wurde angebracht, aber der Übergang zur Nutkante wurde nicht gratfrei ausgeführt. Es entsteht die gleiche Beschädigung wie bei einer fehlenden Anfasung.