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Dichtungselemente steuern das Flüssigkeitsverhalten zwischen zwei Druckzonen in Systemen; sie werden eingesetzt, um zu verhindern, dass Flüssigkeit von einem Bereich in einen anderen strömt. Mit Hilfe einer Pumpe oder eines Kompressors wird eine Kraft erzeugt, wenn das unter Druck stehende Fluid auf einen Bereich einwirkt. Bei einem Hydraulik- oder Pneumatikzylinder beispielsweise wird die Arbeit durch die aus- oder einfahrende Stange erreicht. Mit dem Prinzip der Inkompressibilität von Hydraulikflüssigkeiten können sehr hohe Leistungen erzielt werden. In pneumatischen Systemen werden im Vergleich zu hydraulischen Systemen geringere Leistungen erzielt. Dichtungselemente können je nach Verwendungszweck in zwei Hauptkategorien eingeteilt werden: statisch und dynamisch.

Statische Versiegelung

Die Abdichtung erfolgt zwischen zwei stationären und festen Oberflächen. In vielen Anwendungen können Flanschdichtungen, Rohrverbindungen, Ventilplattendichtungen als statisches Dichtungselement zwischen der Stopfbuchse und der Bohrung oder zwischen dem Kolbenkopf und der Stange in Hydraulikzylindern betrachtet werden. Bei statischen Anwendungen, bei denen Metallteile miteinander in Berührung kommen, ist es notwendig, auf Details wie Oberflächenrauheitswerte, Ebenheit und Oberflächengüte zu achten. Andernfalls kann es zu Undichtigkeiten in Form von Schweißwasserbildung kommen.

Dynamische Versiegelung

Dies ist der Fall, wenn das Dichtungselement in mindestens einer sich bewegenden Fläche entweder linear oder rotierend abdichtet. Es kann Systeme geben, die sowohl rotierende als auch lineare Bewegungen gleichzeitig ausführen. Beispiele für die gängigsten Arten von dynamischen Dichtungen sind Kolbendichtungen, Stangendichtungen und Radialwellendichtungen. Während des Betriebs dynamischer Dichtungselemente bildet sich ein dünner Ölfilm. Zwischen diesem Ölfilm und der Oberfläche, auf der das Dichtungselement arbeitet, verringert sich die Reibung, ein Temperaturanstieg wird verhindert und eine lange Lebensdauer wird gewährleistet. Dieser Ölfilm senkt die Temperatur, verhindert einen Temperaturanstieg und sorgt für eine lange Betriebsdauer. Die Konstruktion der Dichtungselemente und deren Herstellung erfolgt nach diesem Prinzip. Wenn der Ölfilm dick wird und die Flüssigkeit aus dem System austritt, wird dies als Leckage im System bezeichnet und zeigt an, dass die Dichtung beschädigt ist. Bei dynamischen Anwendungen, bei denen Metallteile miteinander in Berührung kommen, ist es notwendig, auf Details wie z. B. die Oberflächenrauheitswerte zu achten, und es wird empfohlen, dass sie den im Katalog angegebenen Werten entsprechen.

Dynamisch-linear

Dynamisch-rotierend

Statisch

 

Dichtungselemente in ihren Nuten, wie in Bild 3.10 (XT200 druckloser Kontakt, Normalspannung) gezeigt, sind bei Vorspannung in der Achse wie in "Y" gezeigt, in ihrer Höhe niedriger als die Nut Höhe ausgelegt. So kann die Druckflüssigkeit leicht in die Nut des Dichtelements eingefüllt werden.

Die Kontaktpunkte sind in den nachstehenden Abbildungen für das Produkt in Form einer Mutter dargestellt, das in Stopfbuchsen verwendet wird. Bei Lippenkonstruktionen, die als Nut ring ring bezeichnet werden, füllt die Flüssigkeit die "V"-förmige Nut des Produkts und ermöglicht es den Lippen, sich in zwei Richtungen zu öffnen. Auf diese Weise wird ein Kontakt (Abdichtung) zwischen den dynamischen und statischen Arbeitsflächen hergestellt.

Die Außenflächen der Kolbendichtungselemente erfüllen die Dichtungsfunktion dynamisch, die Innenflächen der Stangendichtungselemente erfüllen die Dichtungsfunktion dynamisch. Andere Flächen, die sich in der Nut berühren, erfüllen die Funktion der statischen Abdichtung. Die Dichtungselemente, die für rechteckige Nuten geeignet sind und vorzugsweise einen größeren Querschnitt haben, sind die ideale Wahl für dynamische Anwendungen.

Außerdem sollten bei der Wahl des Querschnitts der Dichtungswerkstoff und die Einbaubedingungen berücksichtigt werden.

Lippendichtelemente (Nutring)

Nutring-Dichtungselemente sind die am häufigsten verwendeten Konstruktionsprodukte. In Hydraulikzylindern sorgen Nutring-Dichtelemente für die dynamische Abdichtung am Kolbenkopf und an der Stangenbuchse sowie für die statische Abdichtung am Deckel. Aufgrund ihrer geometrischen Struktur können sie durch Druckflüssigkeit bei niedrigem und hohem Drücken schnell aktiviert werden. Die Lippengeometrie dieser Dichtungen hat einen direkten Einfluss auf die Reibung und die Leckage menge. Daher gibt es verschiedene Geometrien, wie z. B. gerade, schräge und radiale Lippen Geometrien. Betrachtet man die Leckage, so ergibt sich ein optimaler Ölfilm bei Lippen mit Winkelschnittgeometrie, der dünnste Ölfilm entsteht bei Lippen mit gerader Schnittgeometrie. Der dickste Ölfilm bildet sich bei Lippen mit Radiusgeometrie. Bei der Betrachtung der Reibungskräfte darf nicht außer Acht gelassen werden, dass die Reibung mit dünner werdendem Ölfilm zunimmt. Aus diesem Grund werden in pneumatischen Systemen eher Dichtungselemente mit Radiuslippengeometrie und in hydraulischen Systemen eher Dichtungselemente mit einer Winkelschnittgeometrie bevorzugt.

XT200-Kontakt Normalspannung
(Installation - drucklos)

XT200-Kontakt Normalspannung (Unterdruck)

Nutringtypen nach Querschnitt

Lang und dünn
Querschnitt

Idealer Querschnitt

Nutringtypen nach Lippengeometrien

Radius Geometrie Winkelschnitt Geometrie Gerader Schnitt Geometrie

Die sich ständig weiterentwickelnden Hydrauliksysteme erfordern schwere Betriebsbedingungen und hohe Systemanforderungen. In diesen Systemen werden Dichtungselemente aus verschiedenen Werkstoffen und in unterschiedlichen Ausführungen eingesetzt.
Bei Dichtungselementen, die aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, sorgen Werkstoffe mit hohen mechanischen Eigenschaften (Zugfestigkeit, Bruchdehnung, Abrieb usw.) und geringen Druckverformungseigenschaften im Vergleich zu Elastomeren (PTFE, PU usw.) für die Abdichtung durch Kontakt mit der Bohrungs- oder Stangenoberfläche
Dichtungsringe müssen mit einem Elastomer oder einer Feder eingebaut werden, um die Dichtungsaufgabe bei unterschiedlichen Druckwerten zu erfüllen und den Oberflächenkontakt in jedem Fall aufrechtzuerhalten. Auf diese Weise wird eine ordnungsgemäße Abdichtung erreicht, indem eine kontinuierliche Druckkraft auf den Dichtungsring ausgeübt wird. Bei thermoplastischen Ringprodukten führen Konstruktionen mit Elastomer (O-Ring usw.) im Pool zu sehr guten Ergebnissen bei niedrigem und variablem Drücken, verursachen aber einen Anstieg der Reibungswerte und der Temperatur. Wenn das System hohe Geschwindigkeiten oder hohe Frequenzen aufweist, ist daher die Verwendung von Produkten mit PTFE eine geeignete Lösung zur Verringerung der Reibung. Darüber hinaus können Dichtungen mit Federn auch in Fällen eingesetzt werden, in denen Risiken aufgrund von Flüssigkeiten bestehen, denen Elastomerwerkstoffe nicht standhalten können, Flüssigkeiten ohne Schmiereigenschaften, Chemikalien, Systeme, die mit niedrigem Druck und Temperaturbeständigkeit von Elastomeren arbeiten.

Die Dichtungen können auch in Konstruktionen aus PTFE + Elastomer, PTFE + rostfreier Feder oder TPE + Elastomerring in rotierenden Systemen eingesetzt werden. Je nach gewähltem Federtyp variieren die Vorspannkräfte von PTFE-Produkten. Für genauere Informationen wenden Sie sich bitte an unsere Verkaufsabteilung.

Dichtungskonstruktionen mit elastomeren Werkstoffen

K17 FEA- Drucklose Kontaktspannung

PTFE-Dichtelemente, gruppiert mit rostfreien Federn

In Hydraulikzylindern werden Dichtungselemente mit unterschiedlichen Funktionen verwendet, die aus verschiedenen Konstruktionen und Materialien hergestellt werden. Dynamische und statische Dichtungselemente werden in das System eingebaut, wobei eine bestimmte Vorspannkraft auf ihnen verbleibt. Die Funktionsweise der in Hydraulikzylindern verwendeten Dichtungselemente ist in der nachstehenden Abbildung dargestellt.

Daher sollte die am besten geeignete Dichtungskonfiguration unter Berücksichtigung der Anwendung die geeignetste Dichtungskonfiguration gewählt werden. Andernfalls beeinträchtigt die falsche Auswahl von Elementen wie Abstreifern und Führungsringen die Leistung der Hauptdichtungselemente im System und kann zu Schäden an Metalloberflächen (Bohrung, Stange) und Leckagen führen. Zusammenfassend wird empfohlen, alle Dichtungselemente sorgfältig und in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen in den Systemkonstruktionen auszuwählen.

Dynamische Dichtungselemente
Dynamische Dichtungselemente sind Dichtungselemente, die in linearen oder rotierenden Systemen arbeiten. Sie dichten in der Bewegung ab, indem sie die Stangenoberfläche auf der Seite der Stopfbuchse und die Bohrungsoberfläche auf der Seite des Kolbenkopfes abstreifen. Dynamische Dichtungselemente können auch als statische Dichtung dienen (bei Anschlag und Verriegelung)

Statische Dichtungselemente Statische Dichtungselemente befinden sich zwischen der Stopfbuchse und der Bohrung oder, je nach Ausführung, am hinteren Deckel des Zylinders und dienen dazu, innere Leckagen zwischen Kolbenboden und Kolbenstange zu verhindern. Auch Deckeldichtungen und Flanschdichtungselemente sind Beispiele für statische Dichtungen.

Stabdichtungselemente (Stangendichtelemente?)
Stangendichtelemente, die sich an der Stopfbuchse befinden, sorgen für die Abdichtung durch Abstreifen der Stange. Sie sorgen für statische (Verriegelung) und dynamische Abdichtung, indem sie die Hydraulikflüssigkeit im Zylinder halten. Durch die Bildung eines Ölfilms auf der Stange sorgen sie dafür, dass das Dichtungselement mit geringer Reibung arbeitet und die Wärmeentwicklung verhindert wird.

Kolbendichtungselemente
Sie verhindern, dass Hydraulikflüssigkeit durch Kontakt mit der Bohrungsoberfläche auf die andere Seite fließt. Sie spielen auch eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Position des Zylinders, insbesondere bei statischen Anschlägen (während der Verriegelung).

Pufferring-Dichtelemente
Pufferringe schützen das Stangendichtungselement vor kurzzeitig auftretenden hohen Stoßdrücken. Dadurch tragen sie dazu bei, die Lebensdauer der Stangendichtung zu verlängern und ihre Leistung zu verbessern. Außerdem verhindern sie, dass Fremdpartikel, die sich im Laufe der Zeit in das Öl mischen können, an die Stangendichtung gelangen.

Scheibenwischer/AbstreiferAbstreifer werden verwendet, um zu verhindern, dass Fremdpartikel wie Staub, Schlamm, Wasser usw. von außen in den Zylinder gelangen können. Es gibt viele Arten von Abstreifern aus unterschiedlichen Materialien und Ausführungen, die verhindern, dass Fremdkörper, die an der Stangenoberfläche haften, in das System gelangen.

Leitende Elemente (Führungselemente?)Führungselemente verhindern den Kontakt von Metall auf Metall im Zylinder. Sie tragen die axialen Lasten, die während des Betriebs mit Hilfe von Zylindern auftreten (Heben von Lasten, Pressen, usw.). Indem sie dafür sorgen, dass der Zylinder konzentrisch arbeitet, verhindern sie, dass die Dichtungselemente unter der Last gequetscht werden und schaffen eine sichere Betriebsumgebung. Sie bestehen im Allgemeinen aus hochfestem Verbundmaterial mit geringer Verformung und geringem Maßverlust unter Last.
Hinweis: Führungselemente wirken nicht als Dichtung im System. Sie werden in Geometrien mit geschnittenen und schraubenförmigen Kanälen hergestellt, um den Durchgang von Flüssigkeit zu ermöglichen

Back-Up RingeJe nach Werkstoff und Ausführung der Dichtelemente sind bei bestimmten Druckwerten vorgegebene Dichtspalte erforderlich. Stützringe sind die Elemente, die dazu dienen, den hinter dem Dichtelement verbleibenden Dichtspalt (dynamisch oder statisch) zu minimieren und eine Extrusion bei hohen Drücken zu verhindern. Auch Stützringe können in vielen verschiedenen Geometrien, wie z.B. rechteckig, spiralförmig oder dreieckig, und aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden.

Die hohe Leistung und der langfristige Einsatz von Dichtungselementen hängen von den Bedingungen im System ab. Die richtige Auswahl der Dichtung verlängert die Wartungsintervalle der Maschine und verringert gleichzeitig die Ausfallzeiten und Ersatzteilkosten. Aus diesem Grund ist es wichtig, die folgenden Informationen korrekt zu ermitteln, bevor das Dichtelement ausgewählt wird

Druck
Betriebsdrücke, plötzliche Druckveränderungen und Erschütterungen im System haben einen wichtigen Einfluss auf die Wahl des Dichtelements. Besonders in Systemen mit hohem Druck werden die Extrusionsspaltwerte kritischer. Wenn die Extrusionsspalte nicht reduziert werden können, sollten Produkte mit Stützringen bevorzugt werden. Wenn im Hydrauliksystem die Temperatur auf über 60 °C ansteigen kann und der Druck 250 bar übersteigt, sollten Materialien mit hoher Extrusionsfestigkeit und Produkte mit entsprechendem Design gewählt werden. Die negative Auswirkung des Drucks auf das Dichtungselement kann nachweislich zur Extrusion des Materials führen, was zu Verformungen oder Leckagen führt. Bei niedrigen Drücken wird empfohlen, Dichtungselemente mit Muttern und geringer Härte zu verwenden.

Temperatur
Wichtig sind die minimalen und maximalen Betriebstemperaturen und die Zeit, in der diese Temperaturen wirken. Die Flüssigkeitstemperatur ist ein weiterer wichtiger Faktor im Hydraulikzylinder.

Allerdings kann die Temperatur am Dichtelement durch die Druckeinwirkung höhere Werte erreichen. Die Temperatur wirkt sich stark auf die Abrieb- und Extrusionsfestigkeit, die chemische Beständigkeit und die Druckverformungseigenschaften der Dichtungselemente aus.

Insbesondere bei hohen Temperaturen (60 °C und darüber) kann es bei Dichtungselementen, die aus niedriger Härte hergestellt werden, auch bei niedrigem Druck zu Extrusion, schneller Korrosion und Verschlechterung der Kornstruktur des Materials kommen. Bei Minustemperaturen können bei Dichtungselementen aus Werkstoffen, die für kalte Betriebsbedingungen nicht geeignet sind, Veränderungen beobachtet werden, die sich negativ auf die Dichtungsleistung auswirken, wie z. B. Schrumpfung, Verhärtung und Verlust der Vorspannung.
Daher sollten bei der Auswahl der Dichtungselemente die im Katalog angegebenen Temperaturwerte beachtet werden.

Flüssigkeitstyp (Medien)
Die Wahl des Dichtungselements, das für das flüssige oder gasförmige Medium geeignet ist, mit dem die Dichtungselemente in Kontakt kommen, ist für die Lebensdauer und Leistung des Systems sehr wichtig. Flüssigkeiten mit hohen Schmiereigenschaften werden empfohlen, um den Verschleiß im System zu verringern und eine ruhige und lange Betriebsdauer zu gewährleisten. Die Flüssigkeit kann auch mit dem Dichtungselement interagieren, wodurch das Volumen des Dichtungselements anschwillt und schrumpft, seine Größe vergrößert und verkleinert oder die chemische Struktur des Dichtungselements verschlechtert wird. In Fällen, in denen ein spezielles Fluid verwendet werden soll, sollte unsere Verkaufsabteilung kontaktiert werden.

Beispielhafte ÖlsortenMineralöle (HLP), nicht brennbare Öle auf Wasserbasis (HFA, HFB, HFC), feuerfeste Öle (HFD-U)

Geschwindigkeit Die maximale und minimale Betriebsgeschwindigkeit und die Betriebsfrequenz im Zylinder sind einige der Werte, die einen wichtigen Einfluss auf das System haben. Im Allgemeinen liegt die lineare Geschwindigkeit in Hydrauliksystemen bei 0,5 m/s und darunter. In Systemen mit hoher Geschwindigkeit treten im Bereich des Dichtungselements, das mit der Oberfläche in Kontakt ist, Temperaturen auf, die höher sind als die Systemtemperatur. Kann diese Temperatur nicht gesenkt werden, führt dies zu einer schnellen Alterung des Dichtelements, zu Größenverlust und Verlust der Materialeigenschaften, zu Verschleiß und Leckagen. In solchen Fällen ist die Auswahl von Dichtungselementen aus PTFE-Material im Hinblick auf die Systemleistung angemessen.

Abmessungen von HydraulikzylindernDie Abmessungen der Dichtungsnuten, die Bohrungs- und Stangendurchmesser und ihre Toleranzen, die Oberflächenrauhigkeit der Arbeitsflächen und der Hub des Zylinders sind die Werte, die in der Konstruktions- und Produktionsphase berücksichtigt werden müssen. Bei der Konstruktion eines Zylinders ist zu berücksichtigen, dass sich Bohrungen mit dünner Wandstärke ausdehnen und ihre Formstabilität verlieren können und lange Stangen mit kleinem Durchmesser sich unter Last verbiegen können. Vor dem Einbau der Dichtungselemente sollten die Maßtoleranzen dieser Elemente in ihren Nuten nach dem Bearbeiten, Honen und Schleifen auf ihre Oberflächenqualität überprüft werden. Es ist wichtig, bei der Konstruktion die Fasenmaße, Querschnitte und Durchmesserverhältnisse zu berücksichtigen, die im Abschnitt über den Einbau genannt werden.

BetriebsumgebungDie Arbeitsfrequenz des Zylinders, das Vorhandensein von Anschlägen während des Betriebs, die äußere Verschmutzung, hohe und niedrige Temperaturwerte, abgewinkelte, horizontale und vertikale Betriebsarten und die Anschlussstellen der Zylinder sind einige der Faktoren, die viele Werte beeinflussen.
HINWEIS: Darüber hinaus hängt die Leistung der Dichtungselemente von vielen Faktoren ab. Die im Katalog angegebenen Werte sind allgemeiner Natur. Bei besonderen Anforderungen (Überlastungen, aggressive oder lebensmitteltaugliche Flüssigkeiten usw.) können Sie sich an unsere Verkaufsabteilung wenden und die für Ihr System am besten geeignete Lösung erhalten.
Die im Katalog angegebenen Werte sind allgemein gehalten. Bei besonderen Anforderungen (Überlast, aggressive oder lebensmitteltechnische Flüssigkeiten usw.) können Sie sich an unsere Verkaufsabteilung wenden, um die für Ihr System am besten geeignete Lösung zu erhalten.

BEISPIELE FÜR STANGEN- UND KOLBENKONFIGURATIONEN

Beispiele für Schwerlastkonfigurationen

7+K800+XT200+K73+K29+K86

KBT+K73+K19+K83

K716+K704+K78

K78+ K755

K11+K31+K75+K29+K86

K73+K48+K83

Beispiel für eine Konfiguration für leichte Beanspruchung

K06+K33+K73+K84

K69+K15+K83

Beispiel für eine Konfiguration mit geringer Reibung

K103+FR200+K79+K84

K79+K17+K83

Beispiele für die Konfiguration der Mobilhydraulik

K05+K33+K73+K29+K86

K73+K49+K83

K12+XT200+K73+K84

K73+K518X+K83

Beispiel für eine Akkumulatorkonfiguration

KBT+K41+K753+KKT

Beispiel für die Konfiguration eines Teleskopzylinders

KBT+K41+K753+KKT

 
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