O-ring Groef - Design - Groef Design

De rechthoekige gleuf: de standaard

Voor vrijwel alle O-ringsafdichtingen is de rechthoekige gleuf de aanbevolen en meest toegepaste vorm. De doorsnede van de gleuf is een rechthoek: verticale wanden, een vlakke bodem en twee bovenhoeken met een kleine afronding. Deze geometrie is eenvoudig te frezen of te draaien, goed meetbaar en tolerant voor kleine maatafwijkingen. Alle maattabellen in de Anyseals-normen en in ISO 3601-2 zijn gebaseerd op de rechthoekige gleuf.

De rechthoekige gleuf werkt voor statische en dynamische toepassingen, voor radiale en axiale persing, en voor vrijwel alle materialen en drukniveaus. Kies alleen voor een ander gleuftype als de constructie of het toepassingsprofiel dat expliciet vereist.

Vuistregel: gebruik altijd een rechthoekige gleuf, tenzij de constructie een ander type noodzakelijk maakt.

Gleufflanken: maximaal 5 graden schuin

De zijwanden van een rechthoekige gleuf moeten in principe loodrecht op de gleufbodem staan. In de praktijk is het soms om productietechnische redenen noodzakelijk de gleufflanken licht schuin uit te voeren. De norm staat een maximale hellingshoek van 5 graden toe. Wordt deze hoek overschreden, dan verandert de effectieve gleufbreedte als functie van de diepte, waardoor de ring niet meer gelijkmatig wordt ondersteund. Het resultaat is ongelijkmatige contactdruk en een hoger risico op lekkage bij drukwisselingen.

Bij frezen of draaien met sleet aan het gereedschap kan een onbedoelde hellingshoek ontstaan. Controleer de flanken periodiek, zeker bij hogere productievolumes. Een lichte conusvorming van de gleufwand is bij visuele inspectie niet altijd zichtbaar, maar is meetbaar met een profielmeetmiddel.

Afrondingsradii: r1 en r2

Elke rechthoekige gleuf heeft twee sets van radii: de bodemradius r1 en de hoekradius r2 aan de bovenzijde van de gleuf. Beide hebben een directe functie voor de levensduur van de O-ring. Een te scherpe radius concentreert de spanning in het rubber op een klein contactoppervlak. Bij hogere drukken of pulserende belasting leidt dat tot scheurvorming, die begint bij de hoek en zich van daaruit uitbreidt.

De bodemradius r1 loopt op met de snoerdiameter: kleine ringen tolereren minder rubber in de hoek en hebben daardoor een kleinere r1 nodig. De hoekradius r2 blijft vrijwel constant op 0,2 mm voor alle standaardmaten boven d2 = 1,78 mm. De tabel hieronder toont de normatieve waarden per snoerdiameterklasse.

Let op: een te grote r1 geeft ook problemen. Als r1 te ruim is genomen, rust de ring niet meer volledig op de gleufbodem maar op de overgang van bodem naar flank. Dat verandert de effectieve gleufdiepte en daarmee de persing.

Overzicht van gleuftypen

Naast de standaard rechthoekige gleuf zijn er drie andere genormeerde gleufvormen, elk met een specifiek toepassingsprofiel. De tabel hieronder toont de kern van elk type.

Braamvrije afwerking: geen detail maar een vereiste

Na het frezen of draaien van een gleuf blijven er bramen achter op de scherpe overgangen: de overgang van de gleufbodem naar de flank, en de overgang van de flank naar het afdichtingsvlak. Bramen zijn harde, scherpe metaalranden die de O-ring bij montage of bij de eerste drukslag kunnen beschadigen. Een beschadiging is niet altijd zichtbaar met het blote oog, maar leidt toch tot lekkage zodra de ring onder druk staat.

De norm schrijft voor dat alle kanten en randen braamvrij moeten zijn en afgerond dienen te worden. Dat geldt voor beide kanten van de gleufopening, voor de gleufbodem en voor alle overgangen. Gebruik een braamvrije afwerking als standaard stap in het bewerkingsproces, niet als extra handeling achteraf.

Gleufdesign voor dynamische toepassingen

Bij dynamische toepassingen gelden aanvullende ontwerpoverwegingen. De gleuf moet nauwer zijn dan bij statisch om twisting te voorkomen: een O-ring die in de gleuf kan rollen bij elke slag, draait op termijn en scheurt. De gleufbreedte b1 moet ook bij slijtage van de gleufwand binnen de toleranties blijven. Controleer bij periodiek onderhoud altijd de gleufbreedte opnieuw. Een gleuf die door cavitatie, corrosie of mechanische slijtage breder is geworden, geeft ruimte voor twisting en extrusie, ook als de ring zelf nog intact is.

Drie ontwerpfouten die we regelmatig terugzien

1. Radii te klein of weggelaten. Bij eenvoudige freeswerkzaamheden worden de afrondingsradii r1 en r2 soms niet apart geprogrammeerd. De gleuf heeft dan scherpe hoeken, die bij hogere drukken scheurinitiatie geven in het rubber.

2. Gleufflanken iets schuin door gereedschapsslijtage. Een frees met slijtage freest een licht conische gleuf. Dat is bij inspectie zelden zichtbaar, maar geeft ongelijkmatige contactdruk en een verhoogd lekrisico. Controleer periodiek het gereedschapsprofiel.

3. Bramen niet verwijderd. Bramen op de gleufrand beschadigen de ring bij montage. De schade is microscopisch en niet direct zichtbaar, maar leidt alsnog tot lekkage zodra de afdichting onder druk staat.