Bedeutung der Dehnung

Wird ein O-Ring auf einer Stange, einem Kolben oder einem männlichen Einbauraum montiert, wird sein Innendurchmesser über einen Nutdurchmesser geführt, der größer als der freie Innendurchmesser ist. Der Ring dehnt sich über den Umfang. Eine geringe Dehnung kann erwünscht sein, weil sie den Ring in der Nut hält und vorspannt. Zu große Dehnung dünnt jedoch die Schnur aus, verringert die Verpressung und verkürzt die Lebensdauer. Im Rechner wird diese Größe als Umfangsdehnung dargestellt.

Dehnung % = (Nutdurchmesser − freier Innendurchmesser) ÷ freier Innendurchmesser × 100

Warum geringe Dehnung hilft und große schadet

Eine leichte Dehnung von wenigen Prozent hält den Ring während der Montage zuverlässig in der Nut und erzeugt eine stabile Vorspannung. Mit zunehmender Dehnung treten zwei Probleme auf:

  • Die Schnurstärke nimmt ab. Gummi ist nahezu inkompressibel. Wird der Innendurchmesser gedehnt, wird Material aus dem Querschnitt in Umfangsrichtung gezogen. Die wirksame Schnurstärke eines stark gedehnten Rings ist kleiner als seine freie Schnurstärke; dadurch sinkt unmittelbar die erwartete Verpressung.
  • Rückstellung und Sitz verschlechtern sich. Stark gedehnte Ringe können lokal einschnüren, schneller bleibende Verformung annehmen und empfindlicher auf Nuttoleranzen reagieren.

Dehnung verringert also die Schnurstärke, und Verpressung hängt von dieser Schnurstärke ab. Beide Größen sind gekoppelt. Überdehnung kann unbemerkt Verpressung abbauen und eine nominell richtige Konstruktion undicht machen.

Typische Grenzen

Bei einer dauerhaft eingebauten radialen Dichtung sollte die Einbaudehnung ungefähr 5 % oder weniger betragen. Das Parker-Idealband für radiale statische und dynamische Dichtungen beträgt 0–5 % Dehnung. Die kurzzeitige Montagedehnung beim Überschieben über ein größeres Gewinde oder einen Absatz kann für wenige Sekunden deutlich höher sein. Entscheidend ist die dauerhafte Dehnung im endgültigen Sitz.

Situation Orientierung
Eingebaute radiale Dichtung 0–5 % Innendurchmesserdehnung
Kurzzeitiges Überschieben über Gewinde/Absatz Kurzzeitig höher; kein Dauerwert
Axiale Flächendichtung Konstruktiv meist geringe oder keine ID-Dehnung

Diese Richtwerte ersetzen nicht die konkrete Mischungsfreigabe. Besonders große oder kleine Ringe, Fügeprozesse bei tiefer Temperatur und spröde beziehungsweise hochgefüllte Mischungen können andere Montagegrenzen besitzen.

Verringerung der Schnurstärke

Die Abnahme der Schnurstärke mit der Dehnung ist nicht einfach linear. Gute Auslegungswerkzeuge verwenden deshalb eine Dehnungs-Schnurstärken-Korrektur statt eines einfachen Verhältnisses. Die praktische Konsequenz lautet: Sobald die Dehnung mehr als wenige Prozent beträgt, muss die Verpressung mit der eingebauten Schnurstärke und nicht mit der freien Schnurstärke berechnet werden. Andernfalls wird die tatsächliche Dichtkompression überschätzt.

Negative Dehnung und Aufstauchen

Stangendichtungen mit weiblicher Nut können das umgekehrte Problem haben. Ist der freie Innendurchmesser größer als der Durchmesser, auf dem der Ring sitzt, wird der Umfang gestaucht statt gedehnt. Der Ring kann sich aufwerfen oder spiralförmig verdrehen, besonders bei langen dynamischen Hüben. Eine Größe, deren freier Innendurchmesser zum Sitz passt und eine leichte Dehnung statt Stauchung erzeugt, vermeidet dies.

Prüfung mit dem Rechner

Die Rechner für radiale statische, radiale dynamische und Boss-Dichtungen zeigen Umfangsdehnung gemeinsam mit Verpressung und Füllgrad für Nenn-, Mindest- und Höchstbedingungen. Sie kennzeichnen eine Dehnung außerhalb des Idealbands. Weil Dehnung und Verpressung miteinander wechselwirken, müssen beide gemeinsam gelöst werden.

Häufig gestellte Fragen

Wie weit darf ein O-Ring zur Montage gedehnt werden? Kurzzeitig kann er über einen deutlich größeren Durchmesser geführt werden, sofern Mischung, Temperatur und Einführgeometrie dies zulassen. Die dauerhafte Einbaudehnung einer radialen Dichtung sollte jedoch ungefähr 5 % oder weniger betragen.

Verringert Dehnen die Verpressung? Ja. Durch die Innendurchmesserdehnung wird der Querschnitt dünner. Die eingebaute Schnurstärke ist kleiner als die freie, sodass die reale Verpressung niedriger als eine Berechnung mit der freien Schnur ausfällt.

Was bedeutet Umfangsdehnung im Rechner? Sie ist die prozentuale Dehnung des eingebauten Innendurchmessers und damit dieselbe Größe wie der Stretch-Wert. Sie wird für die relevanten Module gegen das 0–5-%-Idealband geprüft.