O-ring Groef - Statisch

Wat is statische afdichting?

Statische afdichting houdt in dat de machineonderdelen die worden afgedicht, geen beweging uitvoeren ten opzichte van elkaar. De O-ring zit opgesloten in een gleuf en wordt samengedrukt door de montage. Die samendrukking, de persing, zorgt voor de contactdruk op de afdichtingsvlakken. Zolang die contactdruk groter is dan de werkdruk van het medium, blijft de afdichting dicht.

Statische afdichting stelt andere eisen dan dynamische. Er is geen slijtage door beweging, geen risico op twisting en geen wrijving die beheersbaar moet worden. Maar er zijn wel eisen aan de gleufgeometrie, de oppervlakteafwerking en de materiaalkeuze die net zo bepalend zijn voor het resultaat als bij dynamische toepassingen. De meeste lekproblemen bij statische O-ringsafdichtingen hebben niet te maken met de ring zelf, maar met de gleuf: te diep gefreesd, geen afschuining, of een te ruw afdichtingsvlak.

Vuistregel: als beide onderdelen stil staan na montage, is het een statische toepassing. Als een van de onderdelen beweegt, is het dynamisch.

De vijf statische inbouwtypen in één overzicht

Er zijn vijf genormeerde statische inbouwtypen voor O-ringen. Ze verschillen in gleufvorm, persingsrichting, toepassingsgebied en de eisen die ze stellen aan de bewerking. De tabel hieronder geeft een direct vergelijkend overzicht.

Statische radiale persing: de standaard

Radiale persing is het meest toegepaste statische inbouwtype en de standaardkeuze voor cilindrische verbindingen. De O-ring wordt in radiale richting samengedrukt tussen twee cilindrische oppervlakken. De gleuf zit in de binnenste of de buitenste component. De aanbevolen persing ligt tussen 15 en 30% van de snoerdiameter. Dit is een breed bereik dat ruimte geeft voor constructieve toleranties zonder dat de afdichting in gevaar komt.

Radiale persing is geschikt voor pluggen, stangen, boringen en alle constructies waarbij twee cilindrische oppervlakken concentrisch op elkaar worden geschoven. De gleuf heeft zes parameters: snoerdiameter (d2), gleufdiepte (t), gleufbreedte (b1), afschuinlengte (z) en twee afrondingsradii (r1 en r2). Alle worden direct afgeleid van d2.

Meer informatie en de volledige maattabel: zie het artikel O-ring gleufmaten voor statische radiale persing in onze kennisbank.

Statische axiale persing: voor deksels en flenzen

Bij axiale persing wordt de O-ring in de richting van de as samengedrukt, tussen twee vlakke tegenvlakken. Het klassieke voorbeeld is een deksel dat op een behuizing wordt aangedraaid, of twee flenzen die worden gebout. De gleuf zit in een van de vlakke tegenvlakken.

Het kritische verschil met radiale persing zit in de drukrichting. Bij inwendige overdruk moet de ring tegen de buitenwand van de gleuf liggen en wordt hij 1 tot 3% gestuikt. Bij uitwendige druk ligt de ring tegen de binnenwand en mag hij maximaal 6% uitzetten. Zet u de ring aan de verkeerde kant, dan drijft de druk hem weg van het afdichtingsvlak in plaats van ertegen aan. Dat is de meest voorkomende fout bij axiale toepassingen.

Volledige gleufparameters en maattabel: O-ring gleufmaten voor statische axiale persing.

Statische trapeziumgleuf: de ring die blijft zitten

De trapeziumgleuf lost een praktisch probleem op: de O-ring kan na plaatsing niet meer uit de gleuf vallen. De gleuf is niet rechthoekig maar trapezoïde van doorsnede, met een smallere bodem dan opening. Hierdoor klempt de ring vast zodra hij volledig is ingestoken. Bij bovenhandse montages of bij regelmatig openende machineonderdelen bespaart dit herwerk en verloren ringen.

De vervaardiging is complexer dan bij een rechthoekige gleuf: er is een speciale profielfrees nodig. De toleranties op diepte en breedte zijn symmetrisch en strakker (±0,05 mm). De afdichtingsprestatie zelf is vergelijkbaar met een rechthoekige gleuf bij dezelfde persing. De trapeziumgleuf is geen universele verbetering, alleen een gerichte oplossing voor een specifiek montagevraagstuk.

Maattabel en toepassingsadvies: O-ring gleufmaten voor de statische trapeziumgleuf.

Statische driehoekige gleuf: alleen als het moet

Voor de afdichting van deksels of flenzen raden we normaliter een rechthoekige gleuf aan. De driehoekige gleuf is een uitzondering: hij wordt alleen gebruikt als een rechthoekige gleuf constructief niet haalbaar is, bijvoorbeeld bij onvoldoende materiaaldiepte of bij een bestaand onderdeel waarbij uitfrezen structureel bezwaar oplevert.

De driehoekige gleuf heeft maar drie parameters: snoerdiameter (d2), gleufbreedte (b) en de bodemradius (r3). De toleranties zijn nauwer dan bij andere gleuftypen. De contactzone van de ring is smaller, wat bij hogere drukken hogere lokale spanningen in het rubber geeft. Gebruik de driehoekige gleuf nooit uit voorkeur, alleen wanneer de constructie het echt vereist.

Maattabel en voorwaarden: O-ring gleufmaten voor de statische driehoekige gleuf.

Statische vacuümafdichting: andere regels

Vacuümafdichting met O-ringen stelt afwijkende eisen aan de gleuf, het oppervlak en de materiaalkeuze. Bij overdruk werkt de werkdruk mee: hij perst de ring harder aan. Bij vacuüm ontbreekt die hulp volledig. De ring moet afdichten op basis van zijn eigen elastische voorspanning, en tegelijk moet diffusie van gasmoleculen door het rubber worden beperkt.

Dat laatste vereist een volle gleuf: de ring moet de gleuf bij benadering voor 100% opvullen. Daarvoor is de tolerantie op de gleufdiepte t negatief (de gleuf mag ondieper zijn, niet dieper), de tolerantie op de breedte b is symmetrisch en strakker, en de oppervlakte-eis is Ra max. 0,8 µm, strikter dan de standaard 1,6 µm. FKM (fluorrubber) heeft in de praktijk de beste prestaties bij vacuümtoepassingen door zijn lage gasdoorlaatbaarheid.

Volledige vacuümspecificaties: O-ring gleufmaten voor statische vacuümafdichting.

Gedeelde eisen: oppervlakteafwerking en spleetbreedte

Ongeacht het gleuftype gelden voor alle statische toepassingen dezelfde basisnormen voor oppervlakteafwerking en spleetbreedte. Dit zijn de twee factoren die het vaakst over het hoofd worden gezien: de gleufgeometrie klopt, maar het systeem lekt toch. In bijna alle gevallen zit de oorzaak dan hier.

Oppervlakteafwerking

De oppervlaktekwaliteit van het afdichtingsvlak is direct bepalend voor de dichtheid, zeker bij lage werkdrukken waarbij de contactdruk van de ring beperkt is. Één draaigroef of kras is voldoende voor een continu lekpad langs de ring. Bij vacuüm gelden strengere waarden.

Spleetbreedte en extrusierisico

Een te brede spleet tussen de af te dichten componenten geeft bij hogere drukken extrusie: het rubber wordt in de opening geperst en beschadigt onomkeerbaar. De maximale spleetbreedte hangt af van de werkdruk en de hardheid van de O-ring. Bij siliconenmaterialen moet u de waarden halveren.

Boven 100 bar worden steunringen aanbevolen aan de lagedrukzijde van de gleuf, ongeacht de hardheid.

Materiaalkeuze voor statische toepassingen

De gleufgeometrie is voor alle materialen gelijk. Wat per materiaal verschilt, is de chemische bestendigheid, de temperatuurgrenzen en bij vacuüm de gasdoorlaatbaarheid. De onderstaande keuzes gelden als richtlijn voor de meest voorkomende toepassingen. Controleer altijd de compatibiliteit met uw specifieke medium.

• NBR: olie en water, tot +100 °C: NBR is de standaardkeuze.
• EPDM: heet water, stoom, buitentoepassingen, remvloeistof: EPDM.
• FKM (Viton): agressieve chemicaliën, hogere temperaturen, tot +200 °C: FKM.
• Silicoon / PTFE: zeer lage of hoge temperaturen, voeding en medisch: silicoon of PTFE.
• FFKM: vrijwel alle media, tot +270 °C: FFKM.

Controleer uw medium via de chemische weerstandsgids op o-ring-stocks.eu (1.500+ media opgenomen).

Wanneer is een O-ring niet de juiste keuze?

Een O-ring is uitstekend geschikt voor statische afdichting in de meeste industriële toepassingen. Er zijn echter situaties waarbij andere afdichtingsmiddelen beter presteren. Kloppen de omstandigheden met een van de onderstaande punten, dan is het de moeite waard om alternatieven te overwegen.

Extreme werkdrukken boven 400 bar: bij dergelijke drukken zijn metaalvlakdichtingen of speciaal ontworpen elastomeerafdichtingen meer geschikt. O-ringen vereisen bij zeer hoge drukken steunringen en nauwere spleten.

Sterke thermische wisseling: bij herhaaldelijke temperatuurcycli relaxeren elastomeren en verliezen ze hun voorspanning. Metaalveren of herstellende afdichtingen kunnen hier beter presteren.

Extreem hoge vacuümeisen (onder 10-10 mbar): voor ultra-hoog vacuüm zijn metalen afdichtingen (zoals aluminium of koper crush rings) de standaard. O-ringen komen bij dergelijke eisen tekort door diffusie door het elastomeer.