Statische und dynamische dichtung

Die Dichtung von O-Ringen gründet auf der Zusammenwirkung zwischen einem Ring aus elastischem und nachgiebigem Material und unverformbaren Flächen, die dieses Material komprimieren. Der Sitz, in dem der O-Ring untergebracht ist, ist wesentlicher Bestandteil des Dichtungssystems. Seine Eigenschaften haben einen großen Einfluss auf die Effizienz des Systems. Die Oberflächenbeschaffenheit des O-Ring-Sitzes und von allen Flächen, die mit dem Ring in Kontakt treten, ist ein wichtiger Faktor für die Dichtungskapazität und Haltbarkeit des O-Rings. Die Qualität einer Oberfläche ist von der Bearbeitungsart und vom Beschaffenheitsgrad abhängig, mit der diese ausgeführt wurde. Dynamische Dichtungssysteme müssen höhere Präzisions- und Beschaffenheitsgrade aufweisen als statische Dichtungssysteme, da die Reibung zwischen den Teilen den Verfall des O-Rings beschleunigt. Bei einem Profil können unterschiedliche Oberflächenfehler beobachtet werden. Wir haben einen "wellenförmigen" Fehler (Abbildung 4.1 – Kurve a), der der Ungenauigkeit der mechanischen Bearbeitungselemente zuzuschreiben ist, und einen als "Rauheit" bezeichneten Fehler (Abbildung 4.1 – Kurve b), der von den Werkzeugen verursacht wird, die mit der Oberfläche in direkten Kontakt kommen. Die mit dem O-Ring in Berührung stehende Fläche präsentiert daher Unregelmäßigkeiten, die sich aus der Summe der oben beschriebenen Fehler zusammensetzen (Abbildung 4.1 – Kurve c).

Auf der Grundlage unserer Erfahrungen im O-Ring-Bereich haben wir zur Gewährleistung guter Betriebsleistungen und einer ausreichenden Haltbarkeit zu empfehlende Bearbeitungsparameter festgelegt. In den nachfolgenden Abschnitten führen wir Tabellen mit den sowohl für die Dichtflächen als auch für die Auflageflächen empfohlenen Toleranzwerten zur Begrenzung des negativen Welleneffekts und der maximalen Rauheitswerte Ra bei statischen und dynamischen Dichtungsanwendungen auf. Der Parameter Ra zeigt die Rauheit an und wird als Rauheitsdurchschnittswert erhalten, indem sein Absolutwert entlang eines als L bestimmten Längenabschnitts berücksichtigt wird (Abbildung 4.2). Die Bezugsnorm setzt praktisch die Werte des Messabschnitts L auf der Grundlage der Abmessungen des Teils fest und misst die Durchschnittsrauheit Ra folgendermaßen:

Ra = (1 / L) x %∫ y dx

Wobei y senkrecht zum Durchschnittsprofil der Fläche im Längenabschnitt L gemessen wird.

In Wirklichkeit kann der Ra-Wert nicht für die Dichtungsqualität bezeichnend sein, da er die Rauheit anhand eines Durchschnitts von Absolutwerten darstellt und zu gleichen Ergebnissen auch in Fällen führt, in denen die Endwirkung sehr viel anders ausfallen kann. Diesbezüglich sind in der Abbildung 4.3 und in der Abbildung 4.4 zwei Oberflächen dargestellt, bei denen derselbe Ra-Wert berechnet wird, für die Dichtheit das Verhalten jedoch sehr unterschiedlich sein kann. Aus diesem Grund haben wir bei der Angabe der Ra-Werte als Diskriminante einen Wert der tragenden Fläche von mindestens 50% der theoretischen Fläche festgesetzt.

Als letzte Betrachtung zur Rauheit können wir noch hinzufügen, dass die Anwesenheit von Furchen wie die in der Abbildung 4.3 eine günstige Wirkung bei dynamischen Dichtungen haben kann, da durch die Furchen eine bestimmte Menge an Flüssigkeit beibehält wird, die als Schmiermittel dienen kann und die Reibung zwischen dem O-Ring und den Flächen reduziert.