Eine kurze Diskussion über das „Beißen“-Phänomen von Gummi-O-Ring-Dichtungsringspezifikationen und -materialien

Da Gummi im Wesentlichen inkompressibel ist, ist das Volumen des O-Rings kleiner als das Volumen der Nut, die die Dichtung verhindert, da sonst überschüssiger Gummi aus den Spalten zwischen benachbarten Metallkomponenten herausgedrückt würde. Bei typischen Dichtungen für hydraulische mechanische Anwendungen beträgt der durch die Dichtungsringspezifikation in der Nut ausgefüllte Raum im Allgemeinen 65–70 %. Experimente haben jedoch gezeigt, dass O-Ringe bei Hochdruckgasanwendungen wirksamer sind, da sie eine stärkere Nutfüllung und einen höheren Extrusionsgrad aufweisen.

1. Was ist der „Extrusionseffekt“? Welche Probleme können durch Mängel im Extrusions- und Grabenverfüllprozess entstehen?

Eine unzureichende Extrusion der Dichtringstruktur und eine unzureichende Nutfüllung können zu Schäden durch explosive Dekompression führen, was bedeutet, dass die Häufigkeit der explosiven Dekompression zunimmt, während eine übermäßige Extrusion und Nutfüllung auch zu einer höheren Betriebstemperatur führt. Das Phänomen der Gummiexpansion tritt auf dass die Typendichtung mit bestimmten Medien in Kontakt kommt.

Bei der Anti-Extrusions-Dichtung ähnelt die Leistung des Gummidichtringmaterials, wie bereits erwähnt, im Allgemeinen der einer sehr viskosen Flüssigkeit. Unter Einwirkung des Betriebsdrucks wird das Gummidichtungsmaterial in den Spalt auf der Niederdruckseite des Gehäuses gedrückt. Dieser Effekt wird als „Extrusion“ bezeichnet.

2. Was ist „Snip“? Beschädigt der Arbeitsdruck das Dichtungsmaterial des Gummidichtrings?

Bei Anwendungen, bei denen der Druck relativ allmählich reduziert wird, erholt sich der Gummi, ohne dass es zu Oberflächenschäden kommt. Bei schnell wechselnden Druckzyklen hat das Gummiextrusionsvolumen jedoch nicht genügend Zeit, sich zu erholen, bevor der Spalt geschlossen wird, und es wird aus der Rille herausgedrückt. Bei jedem weiteren Druckzyklus wird mehr Gummidichtringmaterial extrudiert, wodurch der Dichtring seine Dichtwirkung verliert. Dieser Vorgang wird jedoch „Spot Eating“ genannt.

Obwohl bei dynamischen Anwendungen, bei denen Lücken häufiger vorkommen, eine Dichtungsextrusion zwischen benachbarten Metalldichtelementen unvermeidlich ist, können durch Montageschrauben gebildete Extrusionsspalte auch bei statischen Flanschdichtungsanwendungen auftreten.

Im Zusammenhang mit Gummidichtungen ist die Extrusion ein kritischer Faktor, der sorgfältig geprüft werden muss. Wie bereits erwähnt, kommt es zur Extrusion, wenn das Gummimaterial unter Betriebsdruck in den Spalt auf der Niederdruckseite des Gehäuses gedrückt wird. Dies ist besonders relevant bei Anwendungen mit dicke O-Ringe aus Gummi Dabei spielen die Elastizität und die Verformungsbeständigkeit des Materials eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung einer wirksamen Abdichtung. Je dicker der O-Ring ist, desto stärker ist er diesen Extrusionskräften ausgesetzt, die bei unsachgemäßer Handhabung die Integrität der Dichtung gefährden können.

Ein wesentliches Problem ist das Potenzial für explosive Dekompressionsschäden. Dies geschieht, wenn der Druck im System schnell abnimmt, wodurch sich im Gummimaterial eingeschlossenes Gas ausdehnt und innere Spannungen erzeugt. Wenn der O-Ring nicht ausreichend extrudiert oder die Nut nicht ausreichend gefüllt ist, kann das Material diesen Kräften nicht standhalten, es kann zu Rissen, Blasen oder sogar zum vollständigen Versagen der Dichtung kommen. Diese Situation verschärft sich in Hochdruckumgebungen, in denen das Risiko solcher Schäden größer ist.

Umgekehrt kann auch eine übermäßige Extrusion und ein Überfüllen der Nut problematisch sein. Wenn das Gummi zu stark zusammengedrückt wird, kann es aufgrund erhöhter Reibung und Verformung zu höheren Betriebstemperaturen kommen. Darüber hinaus kann der Kontakt mit bestimmten Medien dazu führen, dass sich der Gummi ausdehnt, was die Dichtung zusätzlich belastet und möglicherweise zu Undichtigkeiten führt. Dies ist besonders wichtig bei der Verwendung von Materialien wie Neopren-Dichtungen , die so konzipiert sind, dass sie verschiedenen Umwelteinflüssen gut standhalten, aber dennoch eine ordnungsgemäße Installation erfordern, um vorzeitigen Verschleiß zu vermeiden.

Auch der Arbeitsdruck spielt eine entscheidende Rolle für die Gesamtleistung von Gummidichtringen. Bei dynamischen Anwendungen, bei denen der Druck schnell schwankt, kann eine unzureichende Erholungszeit des Gummis zu „Schnipp“-Schäden führen, bei denen Teile des Materials nach und nach aus der Nut herausgedrückt und abgeschert werden. Mit der Zeit kann dies die Dichtfähigkeit des O-Rings erheblich beeinträchtigen und eine häufige Wartung oder einen häufigen Austausch erforderlich machen. Das Gleichgewicht zwischen Extrusion, Nutfüllung und Druck ist daher von entscheidender Bedeutung, um die Langlebigkeit und Wirksamkeit von Dichtungen sicherzustellen, unabhängig davon, ob es sich um dicke Gummi-O-Ringe oder Neopren-Dichtungsdichtungen handelt.