Entwurf von Sitzen für die statische Dichtungen

Die Eigenschaften der O-Ring-Dichtungen eignen sich besonders für den Gebrauch bei statischen Anwendungen. Die Effizienz der O-Ring-Dichtung ist, wie bereits im vorhergehenden Kapitel beschrieben, von unterschiedlichen Faktoren abhängig, so z.B. von der Natur der Flüssigkeiten, mit der der O-Ring in Berührung kommt, sowie von der chemischen Wirkung der Flüssigkeiten auf die Mischung, von der maximalen und minimalen Betriebstemperatur, der der O-Ring ausgesetzt ist, vom Materialtyp der Paarungselemente und von der Sorgfältigkeit, mit der die O-Ring-Sitze ausgeführt sind. Ein weiterer sehr wichtiger Faktor zur Gewährleistung der Dichtheit ist die korrekte Bemessung des O-Rings und somit die korrekte Wahl der Werte "Qd" und "Id" (Abbildung 4.5) in Bezug auf die geometrischen Eigenschaften der zu paarenden Elemente.

Bei Anwendungen mit radialer, statischer Dichtung wird der O-Ring in einem Sitz untergebracht, der sich sowohl in dem Element befinden kann, aus dem die Welle besteht, als auch innerhalb des Lochs, in dem die Welle untergebracht ist. Nachdem der O-Ring in seinem Sitz eingesetzt wurde, erhält er von den Paarungselementen einen Stoß, der ihn in radialer Richtung verformt. Auf der Grundlage des von der Flüssigkeit ausgeübten Drucks wird der O-Ring ausgewählt, der die Dichtheit bei einem Quetschungsprozentsatz garantiert, der innerhalb des in Abbildung 4.6 richtungsweisend dargestellten Intervalls liegt.

Die Abmessung des Sitzes wird vom Durchmesser des O-Ring-Querschnitts und von der Quetschung, der der O-Ring ausgesetzt wird, bestimmt. Ausschlaggebend ist auch der Betriebsdruck des Systems: Erhöhte Druckwerte können die Spiele zwischen den Teilen ändern und daher die bei der Planung eingestellte Vorspannung beeinflussen.

In der Abbildung 4.7 ist der Sitz eines O-Rings zu sehen, der sich auf der Welle befindet, um die sog."Kolbendichtung" zu erzielen. In der Abbildung sind die für die Paarung Loch/Welle empfohlenen Arbeitstoleranzwerte, die Übergangsradien sowie die Neigung und der Fertigungsgrad des Sitzes angegeben.

Die Abbildung 4.8 zeigt dieselben Parameter für die sog."Zylinderdichtung".
In beiden Abbildungen wird auch die Schräge angegeben, die anzubringen ist, um die Elemente zu paaren, ohne den O-Ring zu beschädigen.

Die Parameterwerte der Abbildungen 4.7 und 4.8 sind in den Tabellen 4.1 und 4.2.

In der Tabelle 4.1 sind die für die Wände der Sitze empfohlenen Fertigungsgrade angegeben. Im Einzelnen ist die Rauheitsklasse angegeben sowie der Ra-Wert der Sitzwände, des Bodens und der Oberflächen, der sich dem O-Ring entgegensetzt und die Vorspannungsverformung festsetzt. Als Diskriminante zum Ausfüllen der Tabelle sind wir davon ausgegangen, dass der Auflagebereich des O-Rings mindestens 50% des Idealwerts entspricht.
In der Tabelle 4.2 sind die Werte der geometrischen Parameter des Sitzes angegeben, d.h. seine Breite, die Übergangsradien und die Länge der Anzugsschräge in Bezug auf den Durchmesser Qd des O-Rings. Die unterstrichenen Werte stellen die von den Normen ISO und DIN empfohlenen Einsatzdurchmesser dar.

Die O-Ringe, die für die "Flanschdichtung" verwendet werden, d.h. mit zur Ringebene senkrechter Vorspannungskomprimierung, werden je nachdem, ob sie in Anwendungen verwendet werden, in denen der Druck vom Inneren der Gesamtheit oder von Außen einwirkt, unterschiedlichen Beanspruchungen ausgesetzt.
Dieser Verhaltensunterschied zwingt uns dazu, die beiden Situationen getrennt zu behandeln. In der Abbildung 4.9 ist der O-Ring-Sitz für den Fall dargestellt, dass der Druck der Flüssigkeit von Innen wirkt.
In diesem Fall wird der O-Ring einer Komprimierung unterzogen. Damit der O-Ring die Dichtheit garantiert, ist zu empfehlen, dass er nicht mehr als 3% seines Umfangs komprimiert wird.

In den Tabellen 4.3 und 4.4 sind entsprechend den im vorherigen Abschnitt angegebenen Dichtungsbeispielen die Parameterwerte für eine korrekte Bemessung des Sitzes angegeben.

Zum Abschluss des Abschnitts über die Sitze für die statische Dichtung führen wir zwei Tabellen auf, die wir für die Konstrukteure als wichtig erachten:

• Tabelle 4.5
• Tabelle 4.6