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Die statische axiale Pressung eines O-Rings funktioniert anders als die radiale Pressung: Der Ring wird nicht radial zusammengedrückt, sondern axial zwischen zwei ebenen Gegenflächen eingeklemmt. Denken Sie an einen Deckel, der auf ein Gehäuse geschraubt wird, oder an zwei Flansche, die miteinander verschraubt werden. Wo der Ring in der Nut sitzen muss und wie stark er zusammengedrückt wird, hängt vollständig von der Druckrichtung ab. Bei Innendruck gehört der Ring an die Außenseite der Nut, bei Außendruck an die Innenseite. Diese Unterscheidung ist entscheidend für die gesamte Nutgeometrie und wird in der Praxis regelmäßig übersehen.
Bei der statischen axialen Pressung wird der Querschnitt des O-Rings in axialer Richtung zusammengedrückt, also senkrecht zur Mittelachse des Rings. Denken Sie an einen Deckel, der auf ein Gehäuse geschraubt wird, oder an einen Flansch, der auf einen Gegenflansch geschraubt wird. Der Ring sitzt in einer ringförmigen Nut in einer der flachen Gegenflächen. Es gibt keine Relativbewegung: Der Ring muss nur unter Druck standhalten. Dennoch gibt es einen kritischen Punkt, der bei statischen axialen Anwendungen häufiger schiefgeht als bei radialen: die Druckrichtung. Ob der Überdruck auf der Innen- oder Außenseite der Konstruktion anliegt, bestimmt, an welcher Seite der Nut der Ring anliegen muss. Setzen Sie den Ring auf die falsche Seite, drückt ihn der Druck gerade von der Dichtfläche weg.
Dies ist der kritischste Punkt bei axialen Anwendungen. Es gibt genau zwei Situationen, und die Nutgeometrie ist für beide identisch. Was sich unterscheidet, ist, wo der Ring in der Nut sitzen muss und wie viel Stauchung oder Dehnung auftritt. Verwenden Sie die falsche Anordnung für Ihre Druckrichtung, dann arbeitet der Druck aktiv gegen die Abdichtung und das System leckt beim ersten Druckaufbau. Kontrollieren Sie die Druckrichtung immer vor der Montage.
Der O-Ring muss an der Außenseite der Nut anliegen. Der Innendruck drückt den Ring nach außen, und die äußere Nutwand nimmt diese Kraft auf. In diesem Fall wird der Ring in axialer Richtung um etwa 1% bis maximal 3% gestaucht. Das ist bewusst begrenzt: Der Druck unterstützt die Abdichtung, sodass keine hohe Montagevorspannung erforderlich ist.
Der O-Ring muss an der Innenseite der Nut anliegen. Der Außendruck presst den Ring nach innen. Hier darf sich der Ring leicht ausdehnen, bis maximal 6% des Schnurdurchmessers. Achtung: Das ist keine Stauchung, sondern Dehnung. Sechs Prozent sind eine harte Obergrenze. Darüber hinaus steigt die Dehnung im Gummi bis zu dem Punkt an, an dem Ermüdungsrisse entstehen, insbesondere bei langfristiger Nutzung oder hohen Temperaturen.
Faustregel: Innendruck = Ring nach außen, 1-3% Stauchung. Außendruck = Ring nach innen, max. 6% Dehnung.
Die Nut für die axiale Pressung hat weniger Parameter als die radiale Nut: Es gibt keine Anfasungslänge z, weil der Ring bei der Montage nicht über eine scharfe Kante gesetzt wird. Der Ring wird einfach in die flache Nut eingelegt. Fünf Parameter bestimmen die Nut vollständig: Schnurdurchmesser (d2), Nuttiefe (t), Nutbreite (b) und die beiden Abrundungsradien (r1 und r2). Alle fünf hängen direkt von d2 ab.
Der Ausgangspunkt für die gesamte Nutberechnung. Bei axialer Pressung sind die gängigen Schnurdurchmesser dieselben wie bei radialen Anwendungen: 1,78 mm, 2,62 mm, 3,53 mm und 5,33 mm für Standardkonstruktionen. Der Schnurdurchmesser bestimmt, wie viel Gummi in der Nut vorhanden ist, und damit direkt die Kontaktkraft auf die Dichtfläche. Verwenden Sie immer den Ring, für den die Nut ausgelegt ist.
Die Nuttiefe ist etwas kleiner als der Schnurdurchmesser, sodass der Ring leicht über die Fläche hinausragt und bei der Montage zusammengedrückt wird. Die Toleranz ist nur positiv: Die Nut darf etwas tiefer sein, aber niemals flacher. Eine zu flache Nut führt zu zu großer Stauchung und kann den Ring oder die Gegenfläche beschädigen. Eine zu tiefe Nut führt zu zu geringer Vorspannung und leckt bereits bei niedrigem Druck.
Die Breite der Nut bestimmt, wie viel Raum der Ring hat, um sich in axialer Richtung zu verformen, wenn die Flächen zusammengezogen werden. Bei axialer Pressung ist die Breite großzügiger berechnet als bei radialer Pressung, weil der Gummi in diesem Fall in radialer Richtung fließt. Zu schmal führt zu übermäßiger seitlicher Spannung. Zu breit schafft Raum, damit der Gummi rollen kann, was zu einer ungleichmäßigen Abdichtung führt.
Der Bodenradius r1 steigt von 0,3 mm bei kleinen Schnurdurchmessern auf 1,5 mm bei d2 = 15 mm. r2 bleibt für nahezu alle Größen konstant bei 0,2 mm. Scharfe Radien führen zu lokalen Spannungskonzentrationen im Gummi, besonders bei höheren Betriebsdrücken oder pulsierender Belastung. Führen Sie die Radien immer so aus, wie sie in der Tabelle angegeben sind.
Die Dichtflächen bei axialen Anwendungen sind in der Regel flache, gedrehte oder gefräste Flächen. Diese lassen sich relativ gut auf die geforderte Rauheit bearbeiten, werden in der Praxis aber noch zu oft als Konstruktionsflächen statt als Dichtflächen behandelt. Die Rauheitsanforderung für die Dichtfläche bei statischen Anwendungen beträgt Ra max. 1,6 µm (Rz max. 6,3 µm). Der Nutboden darf Ra max. 3,2 µm haben. Eine einzige Drehrille oder ein Kratzer in radialer Richtung über die Dichtfläche reicht aus, um einen durchgehenden Leckpfad entlang des O-Rings zu erzeugen. Reinigen Sie die Flächen immer vor der Montage und prüfen Sie sie visuell auf Kratzer, Grate oder Bearbeitungsspuren. Im Zweifel nacharbeiten.
Axiale Anwendungen haben eine andere Fehlerkategorie als radiale. Es gibt keine scharfen Kanten an der Einführseite, sodass Beschädigung bei der Montage weniger ein Risiko ist. Die Fehler, die wir sehen, hängen fast immer mit der Druckrichtung oder der Nutgeometrie zusammen.
Die Nutgeometrie ist werkstoffunabhängig und gilt gleichermaßen für NBR, EPDM und FKM. Was sich je nach Werkstoff unterscheidet, ist die Eignung für das Medium, die Betriebstemperatur und die Langzeitstabilität unter Druck. NBR ist die Standardwahl für hydraulische und mechanische Anwendungen bis +100 °C. EPDM wird bei Wasser, Dampf und Außenanwendungen eingesetzt. FKM ist beständig gegen aggressive Chemikalien und Temperaturen bis +200 °C. Bei pulsierender oder zyklischer Belastung spielt auch die Ermüdungsbeständigkeit des Werkstoffs eine Rolle.
Prüfen Sie die Verträglichkeit Ihres Mediums über den Leitfaden zur Chemikalienbeständigkeit auf o-ring-stocks.eu.
| d2 | t | b | r1 |
| 0.5 | 0.35 | 0.7 | 0.3 |
| 0.74 | 0.5 | 1.1 | 0.3 |
| 1 | 0.7 | 1.4 | 0.3 |
| 1.02 | 0.75 | 1.4 | 0.3 |
| 1.2 | 0.85 | 1.7 | 0.3 |
| 1.25 | 0.9 | 1.7 | 0.3 |
| 1.27 | 0.9 | 1.8 | 0.3 |
| 1.3 | 0.95 | 1.8 | 0.3 |
| 1.42 | 1.05 | 1.9 | 0.3 |
| 1.5 | 1.1 | 2.1 | 0.3 |
| 1.52 | 1.1 | 2.1 | 0.3 |
| 1.6 | 1.2 | 2.2 | 0.3 |
| 1.63 | 1.2 | 2.2 | 0.3 |
| 1.78 | 1.3 | 2.6 | 0.3 |
| 1.8 | 1.3 | 2.6 | 0.3 |
| 1.83 | 1.35 | 2.6 | 0.3 |
| 1.9 | 1.4 | 2.7 | 0.3 |
| 1.98 | 1.5 | 2.8 | 0.3 |
| 2 | 1.5 | 2.8 | 0.3 |
| 2.08 | 1.55 | 2.9 | 0.3 |
| 2.1 | 1.55 | 2.9 | 0.3 |
| 2.2 | 1.6 | 3.1 | 0.3 |
| 2.26 | 1.7 | 3.1 | 0.3 |
| 2.3 | 1.75 | 3.1 | 0.3 |
| 2.34 | 1.75 | 3.1 | 0.3 |
| 2.4 | 1.8 | 3.3 | 0.3 |
| 2.46 | 1.85 | 3.4 | 0.3 |
| 2.5 | 1.9 | 3.4 | 0.3 |
| 2.6 | 2 | 3.5 | 0.3 |
| 2.62 | 2 | 3.6 | 0.3 |
| 2.65 | 2 | 3.7 | 0.3 |
| 2.7 | 2.05 | 3.7 | 0.3 |
| 2.8 | 2.1 | 3.9 | 0.3 |
| 2.92 | 2.2 | 4 | 0.3 |
| 2.95 | 2.2 | 4 | 0.3 |
| 3 | 2.3 | 4 | 0.3 |
| 3.1 | 2.4 | 4.1 | 0.6 |
| 3.5 | 2.7 | 4.8 | 0.6 |
| 3.53 | 2.7 | 4.8 | 0.6 |
| 3.55 | 2.7 | 4.9 | 0.6 |
| 3.6 | 2.8 | 5 | 0.6 |
| 3.7 | 2.9 | 5.1 | 0.6 |
| 4 | 3.1 | 5.4 | 0.6 |
| 4.3 | 3.4 | 5.8 | 0.6 |
| 4.5 | 3.5 | 6 | 0.6 |
| 5 | 4 | 6.6 | 0.6 |
| 5.3 | 4.3 | 7.1 | 0.6 |
| 5.33 | 4.3 | 7.1 | 0.6 |
| 5.5 | 4.4 | 7.4 | 0.6 |
| 5.7 | 4.6 | 7.5 | 0.6 |
| 6 | 4.9 | 7.8 | 0.6 |
| 6.5 | 5.3 | 8.5 | 1 |
| 6.99 | 5.7 | 9.6 | 1 |
| 7 | 5.7 | 9.6 | 1 |
| 7.5 | 6.2 | 10.1 | 1 |
| 8 | 6.6 | 10.7 | 1 |
| 8.4 | 7 | 11.1 | 1 |
| 8.5 | 7.1 | 11.3 | 1 |
| 9 | 7.6 | 11.8 | 1 |
| 9.5 | 8.1 | 12.4 | 1 |
| 10 | 8.5 | 13.1 | 1 |
| 10.5 | 8.9 | 13.7 | 1 |
| 11 | 9.4 | 14.3 | 1 |
| 11.5 | 9.9 | 14.8 | 1 |
| 12 | 10.4 | 15.4 | 1 |
| 12.5 | 10.8 | 16 | 1.5 |
| 13 | 11.3 | 16.6 | 1.5 |
| 13.5 | 11.8 | 17.2 | 1.5 |
| 14 | 12.2 | 17.8 | 1.5 |
| 14.5 | 12.7 | 18.4 | 1.5 |
| 15 | 13.2 | 19.1 | 1.5 |
Bei der radialen Pressung wird der Ring zwischen zwei zylindrischen Oberflächen zusammengedrückt, senkrecht zur Achse. Bei der axialen Pressung wird der Ring zwischen zwei flachen Gegenflächen in Richtung der Achse zusammengedrückt. Die axiale Pressung wird bei Deckeln, Flanschen und flachen Verbindungen verwendet.
Bei innerem Überdruck: etwa 1% bis maximal 3%. Bei äußerem Druck darf sich der Ring leicht ausdehnen, bis maximal 6%. Außerhalb dieser Grenzen treten Ermüdung oder bleibende Verformung auf.
Nein. Bei der axialen Montage wird der O-Ring in eine flache Nut eingelegt und nicht über eine Kante geschoben. Anfasungen sind daher nicht erforderlich und stehen nicht in der Maßtabelle für die axiale Pressung.
Ja, der Ring selbst ist derselbe. Nur die Nut unterscheidet sich. Nuttiefe, Nutbreite und Radien sind für axiale Anwendungen anders dimensioniert als für radiale. Verwenden Sie immer die Tabelle, die zum jeweiligen Einbautyp gehört.
Für hohe Drücke und aggressive Medien ist FKM (Viton) aufgrund seiner hohen chemischen Beständigkeit und mechanischen Stabilität die bevorzugte Wahl. Für Standardanwendungen ist NBR ausreichend. Ziehen Sie den Leitfaden zur Chemikalienbeständigkeit für Ihr spezifisches Medium zu Rate.
