In der Dichtungstechnik unterscheidet man zwischen O-Ringen aus extrudierten Schnüren und Präzisions-O-Ringen. Diese kommen in unterschiedlichsten Bereichen in der Industrie zum Einsatz und genügen höchsten Anforderungen. Bisher war die wirtschaftliche Produktion allerdings auf 1400 mm Durchmesser begrenzt. Mit einem neuen Verfahren bietet C.O. Gehrckens jetzt auch die Möglichkeit, größere Durchmesser wirtschaftlich zu fertigen.
Dipl.-Ing. (FH) Michael Krüger, Dr. Mitat Aydin
Präzisions-O-Ringe sind Dichtungen mit einem kreisrunden Querschnitt, die in speziellen Werkzeugen durch Vulkanisation entsprechender Gummimischungen mithilfe von Kompressions- oder Einspritzverfahren hergestellt werden. Auf diese Weise lassen sich O-Ringe in relativ engen Fertigungstoleranzen und mit einer guten Oberflächenbeschaffenheit herstellen. Grundlage für die so gefertigten Präzisions-O-Ringe ist dabei die Norm DIN 3771 mit dem entsprechenden Sortenmerkmal N bzw. S. Aufgrund vorher festgelegter und exakt einhaltbarer Vulkanisationsparameter lassen sich mit Kompressions- und Einspritzverfahren O-Ringe herstellen, die ein gleich bleibend hohes mechanisches Werteniveau über den gesamten Umfang aufweisen. Nur durch dieses hohe Qualitätsniveau können später in der Anwendung gute Dichtwerte über einen längeren Zeitraum erreicht werden.
Allerdings können mit diesem Verfahren nicht beliebig große O-Ringe wirtschaftlich hergestellt werden. Der Grund hierfür ist der enorme Aufwand und die damit verbundenen Kosten zur Erstellung eines Werkzeuges, die in keinem Verhältnis zu einem vernünftigen Angebotspreis stehen, die der Hersteller für einen solchen Präzisions-O-Ring vom Kunden verlangen müsste. Dieses gilt in der Regel schon ab einem Innendurchmesser von größer als 1400 mm. Hinzu kommt, dass das Handling derartig großer Werkzeugformen äußerst schwierig ist und daher von den meisten Herstellern nicht durchgeführt werden kann.
Nachfrage steigt
Die Nachfrage nach hochwertigen Präzisions-O-Ringen, die oberhalb dieses Innendurchmessers liegen, hat in den letzten Jahren jedoch stetig zugenommen. Bisher blieb nur die Möglichkeit, extrudierte Rundschnüre entweder durch Verkleben oder aber durch Stoßvulkanisation der Schnurenden zu dem gewünschten Maß zusammenzufügen. Bei den geklebten O-Ringen werden die Schnurenden mithilfe eines Klebers, der sowohl auf dem elastomeren Werkstoff als auch auf die Anwendungsbedingungen wie z. B. Druck, Temperatur und eingesetztes Medium abgestimmt sein muss, zusammengefügt. Bei den stoßvulkanisierten O-Ringen werden die Schnurenden in speziellen Vorrichtungen zusammengefügt und mittels einer geeigneten Haftmischung heiß vulkanisiert.
Die Nachteile dieser beiden Verfahren sind die schlechteren physikalischen Eigenschaften im Bereich der Stoß- bzw. der Klebestelle sowie die größeren Toleranzen im Vergleich zu formgepressten O-Ringen. Zudem gelten bei der Herstellung von Rundschnüren verfahrensbedingt höhere Toleranzen, da sich die Schnurstärke beim Austritt aus der Düse eines Extruders aufweitet und während der nachfolgenden Vulkanisation in der Regel Schwund und dadurch eine gewisse Verformung auftritt. Aus diesem Grund wird hier die Norm DIN ISO 3302 Teil 1 verwendet. Hinsichtlich der Abmessung erlaubt diese Norm im Vergleich zu der DIN 3771, die für die Präzisions-O-Ringe gilt, deutlich höhere Toleranzen.
Dies führt zu schlechteren Dichtwerten, speziell bezogen auf einen längeren Einsatzzeitraum der Dichtungen, da die Stoß- bzw. Klebestellen nicht die gleichen Eigenschaften besitzen wie der eigentliche Werkstoff und die Toleranzen größer sind.
Aufgrund der allgemein geringeren mechanischen Eigenschaften sind die so hergestellten O-Ringe nur begrenzt einsetzbar. Für viele Anwendungsbereiche, in denen hohe Anforderungen an die O-Ringe gestellt werden, wie beispielsweise im Hochvakuum, bei gasförmigen Medien oder dynamischer Abdichtung, können sie gar nicht oder nur sehr eingeschränkt verwendet werden.
Innendurchmesser bis 6000 mm
C. Otto Gehrckens hat daher neben Kompressions- und Einspritzverfahren ein zusätzliches Herstellungsverfahren entwickelt. Mit diesem Produktionsverfahren ist es möglich, Präzisions-O-Ringe mit einem Innendurchmesser von bis zu 3000 mm herzustellen. Diese entsprechen den Vorgaben der Norm DIN 3771. COG bietet derzeit endlos vulkanisierte O-Ringe in den Qualitäten FPM in den Schnurstärken 5 bis 12 mm und NBR in Schnurstärken von 8 bis 12 mm und im Innendurchmesser von 1400 bis 3000 mm an. In Einzelfällen und nach Rücksprache ist auch die Herstellung von O-Ringen mit größeren Innendurchmessern möglich. So ist es bereits erfolgreich gelungen, einen O-Ring herzustellen, der einen Innendurchmesser von 6000 mm aufweist.
Mit dem COG-Verfahren lassen sich endlos vulkanisierte O-Ringe mit verbesserten mechanischen Eigenschaften über den gesamten Umfang herstellen, wie man sie sonst nur von formgepressten O-Ringen her kennt. Somit genügen diese Dichtungen auch den hohen Anforderungen im Hochvakuum oder können auch bei gasförmigen Medien zum Einsatz kommen.
Anwendungen
Anwendungen für endlos hergestellte O-Ringe sind überall dort gegeben, wo größere Abmessungen in relativ geringen Stückzahlen zum Einsatz kommen und eine hohe Oberflächengüte sowie enge Maßtoleranzen gefordert werden. Betrachtet man die Werkzeugkosten für endlos vulkanisierte O-Ringe im Vergleich zu den formgepressten bei relativ kleinen Stückzahlen, so können diese bis zum Faktor 8 geringer sein.
Zu den Anwendungsbereichen zählen beispielsweise die Hochvakuum- und Beschichtungstechnik, der Transformatoren- und Armaturenbau und die chemische Industrie. Neben der Erstausrüstung können die endlos vulkanisierten O-Ringe auch bei Wartungsarbeiten ohne weiteres eingesetzt werden, z. B. gegen bisher eingesetzte Rundschnüre, um dadurch höhere Standzeiten zu erreichen und wirtschaftlich effizienter produzieren zu können.
cav 429
Vorteile auf einen Blick
- sehr enge Abmessungstoleranzen entsprechend der DIN 3771
- gleichmäßige Schnurstärke über den gesamten O-Ringumfang
- sehr gute Oberflächenbeschaffenheit durch formgebundenes Verfahren
- sehr gute mechanische Werte über den gesamten Umfang und Querschnitt
- geringe Werkzeugkosten zu formgepressten O-Ringen
- jeder beliebige Innendurchmesser von ca. 1400 bis 3000 mm herstellbar
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