Einsatz unter extremen bedingungen

Zum Schluss dieses kurzen Kapitels über einige Anwendungsbereiche, in denen O-Ringe vielseitig mit optimalen Ergebnissen zum Einsatz kommen, wollen wir die Problematiken behandeln, denen entgegengetreten wird, wenn die Druck- und Temperaturwerte entschieden von den normalen Anwendungsbedingungen abweichen. In diesem Abschnitt verstehen wir unter „extrem" die Arbeitsumgebungen, in denen erhöhte Druckwerte und sehr hohe oder sehr tiefe Temperaturen zu starken Änderungen des elastischen Verhaltens der O-Ring-Mischung führen. Wenn die Flüssigkeit einen extrem hohen Druck auf die Systemelemente ausübet, wird der O-Ring in der Nähe des diametralen Spiels zwischen den Elementen gegen die Dichtwände komprimiert und die Flüssigkeit durchdringt die Mischung und bildet Taschen unter der Ringoberfläche. Bei dynamischen Dichtungsanwendungen können ein erhöhter Druck und die Bildung dieser Flüssigkeitsablagerungen ein ernstes Problem für die Dichtigkeit darstellen, da der Druck den O-Ring gegen die Wände drückt und dadurch die Reibung mit diesen sehr erhöht. Ferner stellen die unter der Oberfläche vorhandenen Taschen unregelmäßige Bereiche dar, die der Ursprung von durch Reibung hervorgerufene Risse sein können. Diese Risse können in Kürze zur Zerstörung des Rings führen. Die bei dynamischen Anwendungen vorhandene Extrusionsgefahr tritt auch bei statischen Dichtungssystemen auf, wenn der Druck auf die O-Ring-Mischung sehr hohe Werte erreicht. In diesen Fällen empfiehlt sich der Einsatz von Extrusionsschutzringen. Wenn zu einem erhöhten Druck eine erhöhte Betriebstemperatur hinzukommt, treten die zuvor aufgeführten Probleme in verstärkter Form auf, da eine hohe Temperatur zur Erweichung der Mischungen führt und somit die Extrusion des O-Rings erleichtert und die Aggressivität der umlaufenden Flüssigkeiten erhöht wird. Die am häufigsten in Anwendungen mit hohen Druck- und Temperaturwerten eingesetzten Mischungen sind auf der Grundlage von FPM oder EPDM.

Die erhöhte Temperatur ist ein Faktor, der auch ohne in Verbindung mit den Wirkungen erhöhter Druckwerte zur Zerstörung des O-Rings führen kann. Hohe Temperaturwerte beschleunigen die Alterungsprozesse der Mischung und reduzieren in beträchtlichem Maß die Zeit, in der ein O-Ring in der Lage ist, die erforderlichen Leistungen zu erbringen. In der Abbildung 1 ist das Ergebnis einiger Tests graphisch dargestellt, die zur Bewertung des Betriebsleistungsverfalls von einigen Mischungen in Arbeitszyklen mit unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt wurden. Unter den Anwendungen, die die O-Ringe extremen Belastungsbedingungen aussetzen, finden wir auch die Anwendung bei sehr tiefen Temperaturen. Unter diesen Betriebsbedingungen verlieren die O-Ringe ihre Elastizität und werden brüchig.

Dieser Verlust der Eigenschaften ist reversibel, da bei einem anschließenden Erwärmen der O-Ring seine physikalischen und mechanischen Eigenschaften zurückerlangt. Die bei tiefen Temperaturen auftretende Brüchigkeit erleichtert den Bruch der O-Ringe durch Stöße, die bei dynamischen Anwendungen vorkommen können, oder durch Gegenschläge, die auf wiederholte Änderungen des im Kreislauf vorhandenen Drucks zurückzuführen sind. Unter den für den Einsatz unter diesen Betriebsbedingungen empfohlenen Mischungen haben die Mischungen auf Siliconbasis gezeigt, eine ausreichende Dichtungskapazität bei tiefen Temperaturen beizubehalten, jedoch einen geringen Widertand gegen Reibungen und Stöße aufzuweisen, wodurch sie sich für den Einsatz bei dynamischen Anwendungen als ungeeignet erweisen. In der Abbildung 7.1 wird das Verhalten im Laufe der Zeit von einigen Mischungen hinsichtlich der Betriebstemperatur dargestellt.

Bedingungen mit hohem Druck oder extremen Temperaturen erfordern, wie wir gesehen haben, eine besondere Sorgfalt bei der Wahl der O-Ring-Mischung. Unsere technische Abteilung steht Ihnen zur Bestimmung des für ihre Bedürfnisse am besten geeigneten Produkts zur Verfügung.