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O-Ringe sind wahrscheinlich die gebräuchlichsten Dichtungen in der Fluidtechnik. Sie werden milliardenfach von Herstellern auf der ganzen Welt hergestellt und verhindern Leckagen von Pumpen und Ventilen bis hin zu Zylindern und Anschlüssen. Die kompakten, wirtschaftlichen Komponenten bewältigen sowohl statische als auch dynamische Vorgänge in pneumatischen und hydraulischen Anwendungen.
O-ringe : Diese einfachen Dichtungen bestehen aus einem donutförmigen Ring (technisch ein Toroid) mit kreisförmigem Querschnitt. Sie werden typischerweise aus Elastomeren wie Buna N, Neopren oder Silikon hergestellt, sind aber auch aus Kunststoffen wie PTFE, Metallen und anderen Materialien erhältlich. Die Größen reichen von Bruchteilen eines Zolls im Durchmesser bis zu mehreren Metern im Durchmesser.
O-Ringe dichten durch mechanische Verformung ab, die eine Barriere für den potenziellen Leckpfad einer Flüssigkeit zwischen zwei eng verbundenen Oberflächen bildet. O-Ringe werden normalerweise in eine Nut eingebaut, die in eine der abzudichtenden Oberflächen eingearbeitet oder geformt ist. Durch ihre gummiähnlichen Eigenschaften gleichen die Geräte Maßabweichungen der Gegenstücke aus.
Bei richtiger Dimensionierung ist der Abstand zwischen den Oberflächen kleiner als der Außendurchmesser des O-Rings. Wenn sich die beiden Oberflächen berühren und eine Stopfbuchse bilden, drücken sie den O-Ring zusammen, der den runden Querschnitt verformt. Dadurch wird die Dichtung diametral gequetscht und die resultierende Kraft sorgt für einen flächigen Kontakt mit den Innen- und Außenwänden der Stopfbuchse.
Bei geringem oder ohne Druck sorgt die natürliche Elastizität der Elastomermischung für die Abdichtung und verhindert, dass Flüssigkeit vorbeikommt. Ein Erhöhen des Zusammendrückens (z. B. durch Verwendung eines O-Rings mit größerem Durchmesser in der gleich großen Nut) erhöht die Verformung und die Dichtkraft. Dies kann jedoch bei dynamischen Anwendungen mit höherem Druck zu Problemen führen.
Durch das Aufbringen von Flüssigkeitsdruck wird der O-Ring auf der Niederdruckseite gegen die Nutwand gedrückt und erhöht die Dichtkraft. Eine Störung zwischen der Dichtung und den Passflächen lässt den O-Ring weiterhin leckfrei arbeiten. Bei höheren Drücken verformt sich der O-Ring zu einer etwas „D“-Form, und die Kontaktfläche zwischen Elastomer und Stopfbuchsenoberflächen kann sich gegenüber anfänglichen Nulldruckbedingungen verdoppeln. Aufgrund der Elastizität des Elastomers kann der O-Ring beim Ablassen des Drucks seine ursprüngliche Form zurückgeben, bereit für den nächsten Druckzyklus. Es lässt auch richtig konstruierte O-Ringe in beide Richtungen abdichten.
Extreme Drücke können jedoch Elastomermaterial in den kleinen Zwischenraum zwischen den Passflächen direkt hinter der Nut drücken. Letztendlich schert das O-Ring-Material und fließt in den sogenannten Extrusionsspalt, und die Dichtung versagt. Dynamische Anwendungen können die Extrusion von Dichtungen beschleunigen. Aber auch bei statischen Anwendungen kann hoher Druck die Montageschrauben dehnen und den Extrusionsspalt weit genug öffnen, um eine Leckage zuzulassen.
Obwohl O-Ringe relativ einfache Dichtungen sind, müssen bei der Spezifikation noch eine Reihe von Designüberlegungen berücksichtigt werden. Für den Anfang gibt es sie in einer Vielzahl von Materialien und unzähligen Mischungen und Variationen. Durch die Abstimmung des Materials auf die Anwendung bieten sie jedoch eine hervorragende Flüssigkeitskompatibilität, widerstehen verschiedenen Betriebsumgebungen und meistern extreme Temperaturen. Andere Überlegungen umfassen statische im Vergleich zu dynamischen (rotierenden oder axialen) Bedingungen, Betriebsdruck und ob das System Druckspitzen sieht. Diese wiederum ermöglichen es den Ingenieuren, Konstruktionsparameter wie die richtigen Stopfbuchsenabmessungen, Stopfbuchsenoberflächen, Dichtungsquerschnittsdurchmesser, Materialhärte, anfängliche Kompression, Spielspalte und sogar wie stark sich die Dichtung in Bezug auf ihre Passflächen ausdehnt oder zusammenzieht, festzulegen Temperaturen ändern sich. Richtig konstruiert bieten O-Ringe eine lange, störungsfreie Lebensdauer in unzähligen Anwendungen.