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O-Ringe
O-Ringe für radiale und axiale Abdichtungen, Drücke bis 1000 bar

Die Dichtpressung der O-Ringe ergibt sich aus der Überlagerung der Vorpressung und dem abzudichtenden Systemdruck. Dabei können beim O-Ring Druckbereiche bis zu 1000 bar abgedichtet werden. Durch ihren kreisrunden Querschnitt können O-Ringe sowohl axial als auch radial abdichten.

Da Elastomer-Werkstoffe typischerweise griffige und haftende Oberflächen aufweisen, ist es oft nötig, den Reibungskoeffizienten vom O-Ring zu verbessern.
Durch verschiedene Verfahren der Gleitintensivierung können wir eine Verminderung der Reibung für eine leichtere Montage der O-Ringe bis hin zur Verlängerung der Lebensdauer erreichen. ttv bietet Ihnen die ganze Bandbreite an O-Ringe in allen gewünschten Abmessungen, Werkstoffen und Varianten.

Unser Team steht Ihnen für Ihre Fragen rund um den Einsatz vom O-Ring jederzeit gerne zur Verfügung.

Übersicht

Profil Bauform Werkstoff Härte (Shore A) Farbe Temperatur (°C)/kurzzeitig
O-Ring NBR 70 schwarz -30 bis +100 / +120
O-Ring NBR 80 schwarz -30 bis +100 / +120
O-Ring NBR 90 schwarz -30 bis +100 / +120
O-Ring HNBR 70 schwarz -30 bis +130 / +150
O-Ring FKM 70 braun -20 bis +200
O-Ring FKM 75 braun -20 bis +200
O-Ring FKM 80 braun -20 bis +200
O-Ring FKM 90 braun -20 bis +200
O-Ring FKM FEP-ummantelt transparent/braun -20 bis +200
O-Ring EPDM 70 schwarz -40 bis +110 / +130
O-Ring EPDM perox. Vernetzt 70 schwarz -40 bis +150 / +170
O-Ring VMQ 70 rot -50 bis +200
O-Ring VMQ FEP-ummantelt transparent/rot -50 bis +200
O-Ring PTFE weiß -200 bis +260

O-Ringe von ttv werden nach der neuen DIN 3601-1 (früher 3771) gefertigt und kontrolliert. Sie werden in beheizten Spritz- oder Pressformen stoß- und nahtlos durch Vulkanisation hergestellt. Als Material werden vorwiegend unterschiedliche Elastomerwerkstoffe verwendet. Diese können aus Nitril NBR, HNBR, Chloropren CR, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk EPDM, Silikon VMQ, Fluorkohlenstoff FKM oder PTFE hergestellt sein.

Die Bezeichnung des O-Rings besteht aus drei Elementen:

  • d1 = Innendurchmesser (mm)
  • d2 = Schnurstärke (mm)
  • Werkstoffbezeichnung und dessen Härte (Elastizität) 

Primärkriterien bei der Werkstoffauswahl sind die Einsatztemperatur und die Medienbeständigkeit. Da sie für die Lebensdauer der Dichtung mitbestimmend sind, müssen auch die mechanischen Werte einer Elastomermischung berücksichtigt werden.

Die ttv-Beständigkeitsliste gibt Hinweise zur Medienbeständigkeit der unterschiedlichen Werkstoffe. Technische Gummiwerkstoffe unterliegen einer exakten Rezeptur. Im Vergleich der abzudichtenden Medien aller enthaltenen Mischungsbestandteile ist das Polymer in Bezug auf die chemische Beständigkeit die schwächste Komponente. Die Auswahl des richtigen Werkstoffes beschränkt sich daher oftmals auf die richtige Wahl des Basispolymers. In der Praxis können weitere rezepturbedingte Einflüsse wie z. B. die Art und Menge der eingesetzten Weichmacher und Füllstoffe die Eigenschaften entscheidend verändern.

Die Polymerverträglichkeit allein ist noch kein Garant für sicheres Dichten, aber sie ist eine wichtige Voraussetzung.

 
Inhaltsstoff Anteil in %
Kautschuk (Polymer) 40
Füllstoffe 35
Weichmacher CR 20
Verarbeitungshilfsmittel 1,3
Alterungsschutzmittel 1,3
Aktivatoren 1
Vernetzungsmittel 0,7
Beschleuniger 0,7


Mischungsbestandteile einer Beispielrezeptur

Hauptmaterialien Temperaturbereich Einsatzbereich
Nitril NBR -30°C  +120°C Hydraulliköl, Schmierfett, Kohlenwasserstoff, Öl, Fette Pflanzenöl, Wasser, Button, Druckluft
HNBR -35°C +150°C Ozon, UV, warmes Wasser, Schwefel enthaltene Öle
Chloropren CR -40°C +120°C Luft, Ozon, Wasser bis 80°C, Pflanzenöl, Sauerstoff, Soda, Chlor, Fettalkohol, Kühlgas, Lebensmittelbereich CO2
Ethylen / Propylen EP -45°C +110°C Lebensmittelbeständig (wenn peroxydvernetzt): Wasser, Getränke; Benutzung mit entzündbaren Flüssigkeiten, Dampf, verschiedene Säuren, Soda, Glykol, Ozon, warmes Wasser
Silikon VMQ -60°C +225°C Tiefe und hohe Temperaturen, Luft, Sauerstoff, Inertgas, schwache Säure und Basen, Ozon
Fluorenkohlenstoff FKM -15°C +240°C Gute Ölbeständigkeit, hydraulische Flüssigkeiten, Lösungsmittel, entzündbare Öle und Chemikalien, Ozon
PTFE -150°C +260°C Sehr gute chemische Beständigkeit, guter elektrischer Isolierstoff, niedriger Reibungskoeffizient


Andere Materialien und Mischungen auf Anfrage.

Der O-Ring als Dichtgummi überzeugt durch eine bestechend schlichte Form sowie durch seine zuverlässige Funktion. Die Dichtwirkung des O-Rings entsteht durch die Verformung seines Querschnitts d2 in einer Nut.

Dadurch wird der Dichtspalt am Nutgrund und an der Kontakt- bzw. Dichtfläche verschlossen. Somit wird eine Flächenpressung erzeugt, die eine Dichtwirkung möglich macht. Die maximale Verformung des O-Ring-Querschnitts hängt wesentlich von der Nuttiefe ab.

Bei richtiger Nutauslegung und Werkstoffauswahl kann eine Dichtung dynamisch sowie statisch, innerhalb der Temperaturgrenzen des Werkstoffs, eingesetzt werden.

 

Aufgrund des geringen Platzbedarfs, der einfachen Montage und der vielfältigen Anwendungen sind diese Dichtgummis verschiedener Materialien, wie bspw. NBR, FKM oder PTFE, die wohl universellsten Lösungen unter den Dichtungen.

Im Betriebszustand verstärkt der Druck des Mediums die Deformation und damit die Dichtfunktion. Fällt dieser Druck auf „Null" ab, erreicht die Verformung wieder nahezu den Einbauzustand.

Bis zu einem gewissen Maß können Dichtungsringe beim Einbau ohne Beeinträchtigung der Dichtfunktion getauscht oder gedehnt werden. Die Stauchung vom Dichtring sollte jedoch 4% nicht überschreiten. Anderenfalls kann er sich in der Nut verwerfen.

Die Dehnung bezogen auf den Innendurchmesser sollte im eingebauten Zustand 5% nicht überschreiten. Ansonsten kann es zu einer überproportionalen Querschnittabnahme und damit zu einer starken Abflachung am Innenmantel kommen. Nach der Guldinschen Regel zieht 1% Dehnung des Innendurchmessers 0,5% Schurstärkenverringerung nach sich.

Weitere wichtige Hinweise zu O-Ringen finden Sie hier.

Wichtiger Hinweis

Die Schnurstärke D2 muß stets Größer sein als der Einbauraum

Die Verpressung wird als prozentualer Wert angegeben. Als Verpressung wird jener Prozentanteil der Schnurstärke d2 bezeichnet, um den diese im Einbauzustand zusammengepresst wird. Die Verpressung steht somit in direktem Zusammenhang mit der Nuttiefe. Bei gleicher prozentualer Verpressung nehmen die Verformungskräfte mit zunehmender Schnurstärke d2 zu. Um diese auszugleichen wird die prozentuale Verpressung mit zunehmendem Schnurdurchmesser verringert.

Vorhandener Druck kann für die Abdichtung vorteilhaft sein. Dieser verpresst den O-Ring zusätzlich, die Druckwirkung wird in gewissen Bereichen unterstützt. Druck presst den O-Ring an die druckabgewandte Nutseite. Um eine Spaltwanderung des O-Rings zu vermeiden, sollte dieser möglichst klein gehalten werden. Bei radialer Abdichtung ist eine Toleranz von H8 / f7 vorzusehen, bei axialer Abdichtung H11 / h11.

Sollte dies nicht sichergestellt werden können oder sind hohe Drücke zu erwarten, sollte eine möglichst hohe Werkstoffhärte für den O-Ring gewählt werden. Andernfalls kann es zur Spaltwanderung / Extrusion und somit zur Zerstörung des O-Rings kommen.

O-Ringe kommen in zwei Anwendungsbereichen zum Einsatz:
  • statische Dichtung bei ruhenden Maschinenteilen
  • dynamische Dichtung bei sich bewegenden Maschinenteilen

Statische Dichtung
O-Ringe sind sehr gut zur Abdichtung von Maschinenelementen geeignet, die sich nicht relativ zueinander bewegen. Dabei können mit O-Ringen Drücke bis zu 1000 bar abgedichtet werden, sofern der Einbauraum sachgemäß ausgeführt, die Anwendung konstruktiv richtig ist und der richtige Werkstoff gewählt wurde (Im Zweifelsfall sind zusätzliche Stützringe zu verwenden).

Dynamische Abdichtung
Bei dynamischen Einsätzen kommen O-Ringe erfolgreich als Dichtelement zum Einsatz. Hier allerdings eher bei niedrigeren Drücken und Geschwindigkeiten oder bei kleinen Einbauräumen. Da es bei der Bewegung beispielsweise in Hydraulik- oder Pneumatikbauteilen zu Reibungswiderstand kommt, wird eine kleinere Verpressung des O-Rings gewählt als bei der statischen Abdichtung. Um Reibungsverlusten oder vorzeitigem Verschleiß des O-Rings durch Trockenlaufen vorzubeugen, sollte immer eine gute Schmierung gewährleistet sein.

Für die translatorische (hin- und hergehende) Bewegung und für die schraubenförmige Bewegung sind die Einbauräume gleich. In den Anwendungsfeldern Hydraulik und Pneumatik unterscheiden sie sich jedoch durch die unterschiedlichen Druckverhältnisse und Schmierungszustände.

Da Elastomerwerkstoffe typischerweise „griffige" und „haftende" Oberflächen aufweisen, ist es oft nötig den Reibungskoeffizient eines O-Ringes zu verbessern. Durch verschiedene Verfahren der Gleitintensivierung kann eine Verminderung der Reibung für die Montageerleichterung bis hin zur Lebensdauerverlängerung erzielt werden.

PFEIL OBEN Behandlungstyp Beschreibung Farbe / Zustand
Kurzfristig Silikonierung Ein Silikonfilm wird auf die zu behandelnden Teile gespritzt! Glänzend, fettig, transparent
Gleitintensivierungen Molykotierung  Molybdän-Pulverbeschichtung durch Auftrommeln Silberartig
Längerfristig Talkumierung Talkum-Pulverbeschichtung durch Auftrommeln Trocken, weiß
jdhgfds PTFE-Pulverbeschichtung PTFE-Pulverbeschichtung durch Auftrommeln Trocken, weiß
O-Ringe unter Druck
Die Neigung zur Extrusion / Spaltwanderung wird weitgehend vom Spaltmaß zwischen den Maschinenteilen beeinflusst. Der Spalt hängt von der Bearbeitung, der Fertigungsmethode und den Toleranzen ab.


Wichtiger Hinweis

Das Spaltmass sollte so gering wie möglich gehalten werden.
Ein zu großer Dichtspalt kann durch Spaltwanderung zur Zerstörung des O-Rings führen.
O-Ringe in einer Härte von 90 Shore A erlauben geringfügig größere Spaltweiten als Standard-O-Ringe in 70 Shore A.

F.A.Q. - häufig gestellte Fragen

O-Ringe werden in eigens dafür vorgesehene Nuten eingelegt. Nur so können sie eine entsprechende Dichtfunktion übernehmen. Die Ver­pressung beim O-Ring richtet sich nach der jeweiligen Nuttiefe. In den entsprechenden Normen wird eine Rechtecknut empfohlen. 

Die Verpressung richtet sich nach der Nuttiefe und der Schnurstärke d2 vom O-Ring, wobei letztere von der jeweiligen Anwendung abhängt. 
Bei statischen Einsätzen liegt die Verpressung zwischen 15 und 30 %. Dynamische Einsätze erfordern eine geringere Verpressung von nur 6 bis 20 % und damit eine größere Nuttiefe.

Die Nutbreite resultiert aus der Schnurstärke d2 des O-Rings und der ovalen Form, die er nach der Verpressung annimmt. Dazuzurechnen ist ein Freiraum, in den das Medium eintreten kann, um sicherzustellen, dass eine gleichmäßige Druckbeaufschlagung auf die Dichtung stattfindet.

Bei der Festlegung der Nutbreite muss unbedingt vermieden werden, dass die Nut beim späteren Dichtvorgang mehr als ausgefüllt wird. Der O-Ring sollte nur 80 bis 85 % der Nutbreite einnehmen. So bleibt dem O-Ring im Falle einer Volumenzunahme genügend Platz zur Ausdehnung. Diese mögliche Volumenzunahme muss bei der Bemessung der Nutbrei­te unbedingt berücksichtigt werden.

 

Für eine funktionsgerechte Anwendung sind nach der Definition der Maße und der geometrischen Form des Einbauraums folgende Details zu berücksichtigen:

-Sämtliche Übergänge von Bauteilen und Kanten, die mit dem O-Ring in Kontakt kommen könnten, müssen vollständig gerundet, entgratet und wenn möglich poliert werden.

- Am Übergang von der Nutseite zum Nutgrund „r2“ und dem Übergang von der Nutseite zur Bauteiloberfläche „r1“ muss unbedingt eine leichte Abrundung angebracht werden. Detaillierte Werte zu den auf die Schnurstärke bezogenen Radien sind folgender Tabelle zu entnehmen.

- Kratzer, Riefen oder Lunker auf der Oberfläche sollten unbedingt vermieden werden.

- Die Qualität der Oberfläche richtet sich nach der jeweiligen spezifischen Anwendung. Grundsätzlich gilt: bei dynamischen Anwendungen hat die Oberfläche feiner zu sein als bei statischen Anwendungen. Das gilt auch bei pulsierenden Drücken.

Für die Rauheitswerte gelten die nach DIN 4768 klassifizierten Kennwerte. In vielen Fällen genügt die Angabe des Mittenrauwerts „Ra“ nicht. Aussagekräftiger sind die angegeben Werte zur maximalen Rautiefe „Rmax“, der gemittelten Rautiefe „Rz“ sowie zum Traganteil „tp“. Letzterer soll möglichst mehr als 50 % betragen.

 

Die in den Zeichnungen und Einbau-Maßtabellen für O-Ringe angegebenen Passungen und Toleranzen sollten unbedingt eingehalten werden um einen möglichst schmalen Dichtspalt sicher zu stellen. Bei Betrieb, beispielsweise bei einem Zylinderrohr unter hohem Druck, kann es zu einer Erweiterung des Dichtspalts kommen. In diesem Fall droht Spaltextrusion. Das bedeutet, dass der O-Ring bei Druckbeaufschlagung in den Spalt wandert und dabei nach und nach zerstört wird, beispielsweise bei dynamischen Anwendungen durch Abschälen oder Abreißen. Der Einsatz von Stützringen schützt den O-Ring vor Spaltextrusion.

 

Die Dichtwirkung vom O-Ring ist abhängig von Schurstärke und Härte. Große Schnurstärken haben prinzipiell eine bessere Dichtwirkung. Die Härte des Werkstoffs vom O-Ring richtet sich nach folgenden Faktoren:
- Oberflächengüte der abzudichtenden Teile
- den Spaltmaßen (Toleranzen)
- den anliegenden Drücken
- der Abdichtungsart (dynamisch oder statisch)
Bei Standardanwendungen wird eine Werkstoffhärte von 70 Shore A empfohlen. Bei pulsierenden Drücken und für höhere Druckbereiche sind Werkstoffhärten bis zu 90 Shore A zu wählen.

 

Die Dichtwirkung der O-Ringe kommt durch axiale oder radiale Verpressung im Einbauraum zustande. Je nach Anwendung gelten folgende auf die Schnurstärke bezogene Werte für die mittlere Verpressung:
- Bei dynamischer Anwendung (Pneumatik): 4 bis 12 %
- Bei dynamischer Anwendung (Hydraulik): 10 bis 18 %
- Bei statischer Anwendung: 15 bis 30 %

 

Bis zu einem gewissen Maß können O-Ringe beim Einbau ohne Beeinträchtigung der Dichtfunktion gestaucht oder gedehnt werden. Die Stauchung sollte jedoch 4 % nicht überschreiten. Anderenfalls kann sich der O-Ring in der Nut verwerfen. Die Dehnung bezogen auf den Innendurchmesser sollte im eingebauten Zustand 5 % nicht überschreiten. Ansonsten kann es zu einer überproportionalen Querschnittsabnahme und damit zu einer starken Abflachung am Innenmantel kommen.

Nach der Guldinschen Regel zieht 1 % Dehnung des Innendurchmessers 0,5 % Schnurstärkenverringerung nach sich.Stauchung oder Dehnung des O-Rings lassen sich mit nachfolgenden Formeln einfach berechnen:

Dehnung = d4 - d1 / d1 x 100%
Stauchung= da - d5 / (d1 + 2x d2) x 100%

d1 = O-Ring-Innendurchmesser
d2 = O-Ring-Schnurstärke
d4 = Nutgrunddurchmesser / innen
d5 = Nutgrunddurchmesser / außen

Nutfüllstand: G0 / GN x 100 %

 

Die konstruktive Gestaltung der Einbauräume (Nuten) für O-Ringe ist von großer Bedeutung. Sie sollten nach Möglichkeit rechtwinklig eingestochen werden. Nuttiefe und Nutbreite richten sich nach der Schnurstärke und der jeweiligen Anwendung. Die angegebenen Maße beziehen sich auf die Nennmaße und sind als Empfehlungen für die entsprechende Einbauart zu verstehen. Es empfiehlt sich jedoch, diese möglichst exakt einzuhalten, da eine optimale Dichtfunktion ganz wesentlich von der exakten Ausführung des Nuteinbauraumes abhängt.

Bei dynamischen Einsätzen haben sich O-Ringe als Dichtelement bestens bewährt – vorwiegend aber bei niedrigeren Drücken und Geschwindigkeiten oder bei kleinen Einbauräumen. Bei der Bewegung beispielsweise in Pneumatik- oder Hydraulikbauteilen entsteht Reibungswiderstand. Deshalb sollte die Verpressung des O-Rings dort immer kleiner gewählt werden als bei statischen Abdichtungen. Um vorzeitigem Verschleiß des O-Rings durch Trockenlaufen oder Reibungsverlust entgegenzuwirken, muss immer eine ausreichende Schmierung sichergestellt sein. Für die translatorische und für die schraubenförmige sind die Einbauräume identisch. Unterschiede gibt es lediglich bei den Anwendungsfeldern: Bei Pneumatik und Hydraulik liegen unterschiedliche Schmierungszustände und verschiedene Druckverhältnisse vor.
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