Funktion einer Kunststoffdichtung
Grundaufbau
Kunststoffdichtungen bestehen üblicherweise aus zwei Bauteilen.
Der Dichtring wird in der Regel aus einem verschleißfesten PTFE-Compound hergestellt. Durch den Leistungsumfang dieses Werkstoffes können diese Dichtungen höchste Anforderungen an den Druck, die Geschwindigkeit und die Temperaturbeständigkeit erfüllen. Da den Maximalwerten jeweils verschiedene Compounds zu Grunde liegen, sind bei besonderen Ansprüchen entsprechende Vorversuche die Voraussetzung zur Zielereichung.
Um die Dichtkante bzw. Dichtfläche beständig gegen die Gegenlauffläche zu drücken, wird ein elastisches Vorspannelement eingesetzt. Diese Vorspannung gewährleistet die beständige Dichtwirkung. Zur Erzeugung dieser Vorspannung wird ein Präzisions O‑Ring aus Elastomer bzw. ein Profilfederring aus Stahl verwendet. O‑Ringe wirken zudem im Nutgrund statisch dichtend.
Bei der Werkstoffwahl von Dichtring und Vorspannelement sind alle Einsatzbedingungen zu beachten.
Innen oder außen dichtend
Alle radial wirkenden Dichtungen werden in innen dichtender und außen dichtender Ausführung hergestellt.
Erzeugung der Dichtkraft
MANOY® Gleit-Dichtringe und MANOY® Nutringe sind druckaktivierbare Systeme. Der elastische, in seinem Querschnitt vorgespannte Präzisions O‑Ring dichtet statisch im Nutgrund und presst das dynamische Dichtelement gegen die Gegenlauffläche.
Der Druck des abzudichtenden Mediums verspannt die Kolbendichtung zusätzlich. Dadurch ist die Dichtkraft immer nur so groß, wie dies zum Dichten des jeweilig anstehenden Drucks erforderlich ist.
Bis ca. 2 MPa wird die Dichtwirkung fast nur durch die Anpresskraft der Vorspannung erzeugt.
Profilkonstruktion
Die unterschiedlichen Profilkonstruktionen der Dichtringe sind im Wesentlichen von der Art der Bewegung, von der Druckrichtung, der Druckhöhe und vom zu dichtenden Medium bestimmt.
Vorspannung des Präzisons O‑Rings
Um eine gute Dichtwirkung zu gewährleisten, sind die Einbauräume so festgelegt, dass durch den Präzisions O‑Ring oder durch einen Profilfederring eine mittlere Vorspannung erzeugt wird.
Eine geringere Nuttiefe bewirkt eine höhere Vorspannung und verbessert damit bei niedrigem Druck (bis etwa 2 MPa) und im drucklosen Betrieb die Dichtwirkung.
Eine größere Nuttiefe bewirkt Leichtgängigkeit, die allerdings zu Lasten der Dichtheit geht.
Spalthöhe
Die erforderliche Mindestspalthöhe ist von der Genauigkeit der Führung und den sonstigen Gegebenheiten der Konstruktion abhängig. So sind auch Druckaufweitung und Wärmeausdehnung zu berücksichtigen.
Auf der druckabgewandten Seite sind möglichst geringe Spalthöhen anzustreben. Auf der Druckseite kann eine größere Spalthöhe ein Verklemmen von Partikeln vermeiden.
Bei Drücken über 40 MPa sollten mindestens die Passungen H8/f8 für Bohrungs-/Kolben‑Ø bzw. für die Gehäuse-/Stangen‑Ø eingehalten werden.
Bei zu großer Spalthöhe auf der druckabgewandten Seite extrudiert das Dichtelement in den Spalt und wird zerstört.
Dichtungsquerschnitt und Gesamttoleranzfeld
Ist es nicht möglich, einen Einstich für den Einbauraum unterzubringen, ist es denkbar, über die angegebene Obergrenze eines Durchmesserbereichs hinauszugehen.
Zu bedenken ist, dass die Summe der dichtungsrelevanten Toleranzen umso kleiner sein muss, je kleiner der Dichtungsquerschnitt gewählt wird.
Deshalb ist grundsätzlich ein möglichst großer Dichtungsquerschnitt anzustreben.
Dichtwirkung
Eine absolute Dichtwirkung kann nur bei statischen, nicht aber bei dynamisch eingesetzten Dichtungen erzielt werden. Letzteres wäre auch nicht wünschenswert, denn eine völlige Trockenheit hätte einen entsprechend hohen Verschleiß der Dichtelemente zur Folge. Ziel ist es, einen sehr dünnen, optisch trocken erscheinenden Schmierfilm auf der Gegenlauffläche zu hinterlassen.