Elastische Metalldichtungen
Elastische Metalldichtungen von GFD haben sich bereits weltweit unter unterschiedlichsten extremen Einsatzbedingungen bewährt. Sie kommen dann zum Einsatz, wenn konventionelle Dichtungsprodukte den Parametern und Anforderungen in neuen oder bestehenden Anwendung nicht (mehr) gerecht werden können.
Beispielsweise dann, wenn die konventionelle Dichtung für den Temperaturbereich nicht geeignet ist oder die Flachdichtung eine Flanschklaffung nicht kompensieren kann oder die geforderte Leckagerate durch die bislang eingesetzte Dichtung nicht erzielt werden kann.
Einsatzmöglichkeiten und Vorteile:
- Dichtung für Vakuum, Gase und Flüssigkeiten unter extremen Einsatzbedingungen.
- Einsetzbar in Druckbereichen von UHV bis zu 5000bar bei Gebrauchstemperaturen von -269°C bis 750°C.
- Beständig gegen radioaktive Strahlung, Chloride, Korrosion und andere aggressive Einflüsse. Keine Alterung.
- Durch eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten bestmöglich auf Parameter und Anforderungen in der Anwendung einstellbar
- Erzielung geringster Leckageraten durch zusätzliche Beschichtung
- Aufrechterhaltung der Dichtigkeit auch bei Flanschabhebung durch elastisches Ausgleichsverhalten der Dichtung
- Beständig gegen explosive Dekompression
- Einfache Kräfteberechnungen, da Ring im Kraftnebenschluß arbeitet.
Allgemeine technische Infos, Anwendungen und Branchen
Elastische Metalldichtungen
Da bei GFD sämtlich Durchmesser auf Kundenwunsch gefertigt werden und es keine Limitierung auf Normdurchmesser gibt, hat der Kunde die Möglichkeit einen passenden Dichtungsdurchmesser auf seine Konstruktion anzupassen ohne die Maschinenkonstruktion an die Dichtung anpassen zu müssen.
Durchmesser sind beginnend mit den Mindestdurchmessern, welche von Dichtungstyp und Querschnitt abhängig sind, durch den Kunden definierbar. Bedingt durch die daraus entstehenden unendlichen Kombinationsmöglichkeiten, werden diese Dichtelemente von GFD auftragsbezogen gefertigt. Für die Auswahl des am besten geeigneten Dichtelementes für Ihre Anwendung können Sie gerne den technischen Support von GFD in Anspruch nehmen. Bitte lassen Sie uns hierzu die auftretenden Parameter, z.B. Temperatur, Druck, Medium, Oberflächengüten, usw., sowie Anforderungen in der Anwendung, z.B. erforderliche Leckagerate, Lastwechsel, zu erwartende Flanschabhebung usw., wissen.
Durch Verpressung des Dichtelementes vom ursprünglichen Querschnitt (A) auf die erforderliche Nuttiefe (C) wird die maximale Presskraft (F max) generiert. Hierbei wird der Ring nicht nur elastisch (A-B), sondern auch plastisch (B-C) verformt. Die Presskraft sorgt bei beschichteten Ringen zudem für ein Fliesen der Beschichtung. Mikroskopisch kleine Unebenheiten in der Gegendichtfläche der Nut werden durch diesen Mechanismus verschlossen und geringste Leckageraten sichergestellt. Elastische Metalldichtungen haben bei Entlastung die Fähigkeit definiert zurückzufedern (C-E). Dieses Verhalten ist auch als sog. Springback SB bekannt. Die nutzbare elastische Rückfederung (C-D) stellt sicher, dass bei Auftreten von Flanschabhebungen in Folge von Druck- und Temperaturbeaufschlagung, die Dichtigkeit gewahrt bleibt. Um die Dichtperformance aufrechtzuerhalten, ist i.d.R. nur ein Teil des gesamt SB nutzbar, sodass die Dichtkraft F min SB nicht unterschritten wird.
Typische Anwendungen / Branchen
- Maschinen- und Anlagenbau
Gasturbinen, Wärmetauscher, Kunststoffspritzmaschinen, Druckbehälter, Pumpengehäuse, Verbrennungsmotoren - Öl- und Gasindustrie
Armaturen, Ventile, Cryo-Anwendungen - Chemie- und Prozesstechnik
Hochvakuum, Wärmetauscher, Druckbehälter, Armaturen, Ventile, Kryogen-Anwendungen - Dichtungstechnik
- Laser- und Sensortechnologie
- Luft-und Raumfahrt:
Mechanik, Module, Treibstoffsystem, Triebwerke
Konstruktionsempfehlungen
Montageempfehlungen
Werkstoffe
Ring- und Federmaterial
Für die Fertigung der Ringe und Federn stehen unterschiedliche Edelstähle und Nickellegierungen zur Verfügung. Die Auswahl des am besten geeigneten Materials richtet sich nach Anwendung und Spezifikation.
Wärmebehandlung
Es besteht die Möglichkeit, Ringe in Abhängigkeit der Materialien und Anwendungen verschiedenen Wärmebehandlungen zu unterziehen. Eine geeignete Wärmebehandlung kann die Performance, als auch die Lebensdauer der Ringe positiv beeinflussen. Die Festlegung kann direkt durch den Kunden oder bei Vorhandensein aller essentiellen Parameter und Anforderung durch GFD festgelegt werden.
Beschichtungswerkstoffe
Die Dichtigkeit von Metall-Ringen kann mit einer geeigneten Beschichtung deutlich verbessert werden. Bei der Verpressung des Ringes fließt die Beschichtung in die mikroskopisch kleinen Unebenheiten der Gegendichtfläche und verschließt diese. Durch diesen Mechanismus können exzellente Dichtgüten erreicht werden. Die Dichtigkeit spezifiziert als Leckagerate in mbar l/s ist das Ergebnis aus dem erfolgreichen Zusammenspiel von Ring und Oberflächengüte der Gegendichtfläche (siehe hierzu auch Kapitel „Konstruktionsempfehlungen und Montage“). Die Notwendigkeit einer Beschichtung, und ggf. die Festlegung der Beschichtungsstärke, ist somit abhängig von der gewünschten Leckagerate und richtet sich weiterhin nach Oberflächengüte von Nut und Flansch. Bei der Auswahl ist zu beachten, dass die Beschichtung mit der Verpresskraft des Ringes harmoniert, sodass ein Fliesen zuverlässig stattfindet. So sollte eine vglw. harte Nickelbeschichtung nur in Kombination mit einem Ring mit hoher Verpresskraft zum Einsatz kommen. Im Gegensatz dazu sollten Zinn- oder PTFE-Beschichtungen vorzugsweise mit Ringen geringer Verpresskraft konfiguriert werden. Das breiteste Spektrum an Anwendungen deckt Silber ab und gilt somit als Standard-Beschichtungswerkstoff. Weiterhin können Beschichtungen, z.B. PTFE oder Gold, auch als Schutz zur Verbesserung der Beständigkeit gegen aggressive Medien zum Einsatz gebracht werden.
Übersicht, Funktionsprinzip, Eigenschaften und Performance
Metall-O-Ring normal |
Metall-O-Ring selbstverstärkend |
Metall-O-Ring druckgefüllt |
Metall-C-Ring | Metall-C-Ring federverstärkt |
Metall-C-Ring Highflex federverstärkt |
Metall-C-Ring für Axialdruck |
Metall-C-Ring für Axialdruck federverstärkt |
Metall-U-Ring | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Innendruck | Typ MOR Ausführung NP |
Typ MOR Ausführung SI |
Typ MOR Ausführung PF |
Typ MCI | Typ MCI-F | Typ MCI-HF | Typ MUI | ||
Außendruck | Typ MOR Ausführung NP |
Typ MOR Ausführung SO |
Typ MOR Ausführung PF |
Typ MCO | Typ MCO-F | Typ MCO-HF | Typ MUO | ||
Axialdruck | Typ MCA | Typ MCA-F | |||||||
Beschreibung | für geringe bis mäßige Druck- und Vakuumverhältnisse | wirkt selbstverstärkend durch Bohrung am ID bzw. am AD | Drückfüllung wirkt ab Temperaturen von ca. 425°C | Metall C-Ringe besitzen eine höhere Elastizität als Metall O-Ringe. Die offene Seite des Metall C-Ringes zeigt in Richtung des höheren Druckes. Er wirkt dadurch selbstverstärkend. Die Federverstärkung verbessert nochmals die Dichtwirkung und die Rückfederung. | besitzt hohe Rückfederung bei geringer Verpreßkraft | ||||
als Formdichtung lieferbar | x | x | x | x | x | x | |||
als Segmentdichtung lieferbar | x | x | x | x | x |
Metall-O-Ring normal |
||
---|---|---|
Innendruck | Außendruck | Axialdruck |
Typ MOR Ausführung NP |
Typ MOR Ausführung NP |
|
als Formdichtung lieferbar | als Formdichtung lieferbar | |
als Segmentdichtung lieferbar | als Segmentdichtung lieferbar | |
für geringe bis mäßige Druck- und Vakuumverhältnisse | ||
Metall-O-Ring selbstverstärkend |
||
Innendruck | Außendruck | Axialdruck |
Typ MOR Ausführung SI |
Typ MOR Ausführung SO |
|
als Formdichtung lieferbar | als Formdichtung lieferbar | |
als Segmentdichtung lieferbar | als Segmentdichtung lieferbar | |
wirkt selbstverstärkend durch Bohrung am ID bzw. am AD | ||
Metall-O-Ring druckgefüllt |
||
Innendruck | Außendruck | Axialdruck |
Typ MOR Ausführung NP |
Typ MOR Ausführung NP |
|
als Formdichtung lieferbar | als Formdichtung lieferbar | |
Drückfüllung wirkt ab Temperaturen von ca. 425°C | ||
Metall-C-Ring | ||
Innendruck | Außendruck | Axialdruck |
Typ MCI | Typ MCO | |
als Formdichtung lieferbar | als Formdichtung lieferbar | |
als Segmentdichtung lieferbar | als Segmentdichtung lieferbar | |
Metall C-Ringe besitzen eine höhere Elastizität als Metall O-Ringe. Die offene Seite des Metall C-Ringes zeigt in Richtung des höheren Druckes. Er wirkt dadurch selbstverstärkend. Die Federverstärkung verbessert nochmals die Dichtwirkung und die Rückfederung. | ||
Metall-C-Ring federverstärkt |
||
Innendruck | Außendruck | Axialdruck |
Typ MCI-F | Typ MCO-F | |
als Formdichtung lieferbar | als Formdichtung lieferbar | |
als Segmentdichtung lieferbar | als Segmentdichtung lieferbar | |
Metall C-Ringe besitzen eine höhere Elastizität als Metall O-Ringe. Die offene Seite des Metall C-Ringes zeigt in Richtung des höheren Druckes. Er wirkt dadurch selbstverstärkend. Die Federverstärkung verbessert nochmals die Dichtwirkung und die Rückfederung. | ||
Metall-C-Ring Highflex federverstärkt |
||
Innendruck | Außendruck | Axialdruck |
Typ MCI-HF | Typ MCO-HF | |
als Formdichtung lieferbar | als Formdichtung lieferbar | |
als Segmentdichtung lieferbar | als Segmentdichtung lieferbar | |
Metall C-Ringe besitzen eine höhere Elastizität als Metall O-Ringe. Die offene Seite des Metall C-Ringes zeigt in Richtung des höheren Druckes. Er wirkt dadurch selbstverstärkend. Die Federverstärkung verbessert nochmals die Dichtwirkung und die Rückfederung. | ||
Metall-C-Ring für Axialdruck |
||
Innendruck | Außendruck | Axialdruck |
Typ MCA | ||
Metall C-Ringe besitzen eine höhere Elastizität als Metall O-Ringe. Die offene Seite des Metall C-Ringes zeigt in Richtung des höheren Druckes. Er wirkt dadurch selbstverstärkend. Die Federverstärkung verbessert nochmals die Dichtwirkung und die Rückfederung. | ||
Metall-C-Ring für Axialdruck federverstärkt |
||
Innendruck | Außendruck | Axialdruck |
Typ MCA-F | ||
Metall C-Ringe besitzen eine höhere Elastizität als Metall O-Ringe. Die offene Seite des Metall C-Ringes zeigt in Richtung des höheren Druckes. Er wirkt dadurch selbstverstärkend. Die Federverstärkung verbessert nochmals die Dichtwirkung und die Rückfederung. | ||
Metall-U-Ring | ||
Innendruck | Außendruck | Axialdruck |
Typ MUI | Typ MUO | |
besitzt hohe Rückfederung bei geringer Verpreßkraft |
Metall-O-Ringe
Innendruckanwendung
Für Innendruckanwendungen errechnet sich der Außendurchmesser des Ringes ODR wie folgt:
ODR = OD - Z
Außendruckanwendung
Für Außendruckanwendungen errechnet sich der Außendurchmesser des Ringes ODR wie folgt:
ODR = ID + Z + 2*CSR + (4*Pt)
(4*Pt) nur gültig für Ringe mit Beschichtung. Für die Berechnung ist der jeweils größte Wert des gewählten Wertebereiches anzuwenden.
CSR | Nenn-Querschnitt: Querschnittsmaß (ohne Beschichtung) z.B. ähnlich der Schnurstärke von Elastomer-O-Ringen |
---|---|
Code | Performance-Index: zeigt Eigenschaftsmerkmale des Ringes an (z.B. Verpresskraft, Rückfederung) |
D | Nuttiefe: axiales Konstruktionsmaß, auf das der Ring vom ursprünglichen Querschnitt CSR kommend verpresst wird. |
F | Verpresskraft: die genannten Richtwerte beziehen sich auf 1mm Dichtungslänge. Um die Gesamtkraft der Dichtung für die Auslegung der Konstruktion zu erhalten, wird dieser Wert mit der Umfangslänge der Dichtung multipliziert. |
ID | Innendurchmesser der Nut: Referenzmaß für Außendruckanwendungen |
OD | Außendurchmesser der Nut: Referenzmaß für Innendruckanwendungen |
ODR | Außendurchmesser des Ringes: Der Außendurchmesser des Ringes ist ab dem genannten Mindestmaß ODR min. frei wählbar und ist zugleich korrespondierendes Maß zum Außen- bzw. Innendurchmesser der Nut. |
Pt | Beschichtungsstärke |
R | Radius: Konstruktionsmaß, dass die Abstützung des Ringes bei Druckbeaufschlagung verbessert |
SB | Springback: maximal mögliches Maß, um das der Ring insgesamt elastisch zurückfedern kann. Wichtiger Wert im Zusammenhang mit möglichen Flanschklaffungen. |
W | Nutbreite: radiales Konstruktionsmaß. Das genannte Mindestmaß W min. darf nicht unterschritten werden. |
Wt | Wandstärke: Blechstärke des Ringes |
Z | diametrisches Spiel zwischen Ring und Nut |
Das folgende Bestellbeispiel beschreibt einen Metall-O-Ring in
(passend für Nut-Außendurchmesser OD 55,00mm)
MOR für Innendruck
konfigurieren
MOR für Außendruck
konfigurieren
Metall-Ring MOR | Einbauraum | Performance | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Nenn- Querschnitt |
Performance Index |
Wandstärke | Außendurchmesser Ring |
diametrisches Spiel |
Nuttiefe | Nutbreite | Radius | Verpresskraft (Richtwerte) |
Springback (Richtwerte) |
|
CSR mm |
Code | Wt mm |
Ø ODR min. mm |
Z mm |
D mm |
Tol. mm |
W min. mm |
R max. mm |
F ca. N/mm |
SB ca. mm |
0,89 | w | 0,15 | 6 | 0,20 | 0,65 | +0,05 | 1,40 | 0,25 | 70 | 0,01 |
1,19 | w | 0,20 | 10 | 0,25 | 0,95 | +0,05 | 1,80 | 0,30 | 80 | 0,02 |
1,57 | w | 0,25 | 15 | 0,25 | 1,15 | +0,10 | 2,30 | 0,35 | 110 | 0,03 |
1,57 | s | 0,36 | 15 | 0,25 | 1,15 | +0,10 | 2,30 | 0,35 | 230 | 0,03 |
2,39 | w | 0,25 | 25 | 0,30 | 1,90 | +0,10 | 3,20 | 0,50 | 60 | 0,05 |
2,39 | s | 0,46 | 25 | 0,30 | 1,90 | +0,10 | 3,20 | 0,50 | 210 | 0,03 |
3,18 | w | 0,25 | 45 | 0,40 | 2,55 | +0,10 | 4,20 | 0,75 | 40 | 0,07 |
3,18 | s | 0,51 | 45 | 0,40 | 2,55 | +0,10 | 4,20 | 0,75 | 170 | 0,04 |
3,96 | w | 0,51 | 70 | 0,60 | 3,20 | +0,10 | 5,20 | 1,25 | 115 | 0,08 |
3,96 | s | 0,64 | 70 | 0,60 | 3,20 | +0,10 | 5,20 | 1,25 | 195 | 0,06 |
4,78 | w | 0,51 | 100 | 0,70 | 3,85 | +0,15 | 6,40 | 1,30 | 95 | 0,10 |
4,78 | s | 0,64 | 100 | 0,70 | 3,85 | +0,15 | 6,40 | 1,30 | 160 | 0,08 |
6,35 | w | 0,64 | 160 | 0,75 | 5,05 | +0,20 | 8,50 | 1,50 | 110 | 0,15 |
6,35 | s | 0,81 | 160 | 0,75 | 5,05 | +0,20 | 8,50 | 1,50 | 190 | 0,10 |
9,53 | w | 0,97 | 300 | 1,00 | 8,20 | +0,30 | 12,70 | 1,50 | 170 | 0,15 |
9,53 | s | 1,24 | 300 | 1,00 | 8,20 | +0,30 | 12,70 | 1,50 | 290 | 0,12 |
12,7 | w | 1,27 | 800 | 1,25 | 11,10 | +0,30 | 16,50 | 1,50 | 200 | 0,20 |
12,7 | s | 1,65 | 800 | 1,25 | 11,10 | +0,30 | 16,50 | 1,50 | 370 | 0,18 |
Die genannten Performance-Richtwerte beziehen sich auf Dichtungen in Material Inconel X-750 normal kalt gehärtet.
Vorzugsgrößen sind fett dargestellt. Weitere in Tabelle nicht gelistete Größen auf Anfrage erhältlich.
Ringmaterial
Ringmaterial | Bestellcode | Wst.No. |
---|---|---|
SS321 | 3 | 1.4541 |
Inconel 600 | 4 | 2.4816 |
Inconel X-750 | 5 | 2.4669 |
Weitere Werkstoffe auf Anfrage.
Ausführung
Ausführung | Bestellcode |
---|---|
normal | NP |
selbstverstärkend innen | SI |
selbstverstärkend aussen | SO |
druckgefüllt | PF |
Beschichtung
Beschichtung | Bestellcode | max. Temperatur |
---|---|---|
Zinn | Z | 200°C |
PTFE | P | 290°C |
Silber | S | 430°C (650°C*) |
Kupfer | C | 930°C |
Gold | G | 930°C |
Nickel | N | 1200°C |
ohne | O | – |
* Nur gültig für nichtoxidierende Medien.
Weitere Werkstoffe auf Anfrage.
Beschichtungsstärke
Beschichtungsstärke Pt | Bestellcode |
---|---|
0,01 - 0,03 mm | L |
0,03 - 0,05 mm | M |
0,05 - 0,07 mm | H |
Weitere Beschichtungsstärken auf Anfrage.
Metall-C-Ringe
Metall-U-Ringe
Form- und Segmentdichtungen
Viele der im Katalog genannten Dichtungstypen sind neben der kreisrunden Ausführung auch als Form- und Segmentdichtung für unterschiedlichste Anwendungen lieferbar.
Die umsetzbaren Mindestradien richten sich nach den in der Tabelle für den jeweiligen Typ genannten Mindestdurchmesser und werden für Innendruckanwendung aus ODRmin/2 gebildet, für Außendruckanwendungen gilt IDRmin/2.
Für die Beurteilung der Machbarkeit ist eine detaillierte Darstellung der Nutkontur inkl. Bemaßung und Tol. mit Hinweis auf Innen- oder Außendruckanwendung erforderlich.
Heißkanaldichtungen
Metall O-Ringe in Heißkanalsystemen von Kunststoffspritzanlagen
Dichtungen für Heißkanalsysteme sind in vielen Größen ab Lager verfügbar, da die Nutabmessungen von unterschiedlichen Herstellern oft identisch sind.
Die Dichtungen werden bspw. in den Düsen, Anschlüssen und Bauteiltrennungen von HK-Systemen eingesetzt.
Die Dichtung ist ein „Einmal“-Artikel und wird beim Wechseln der Bauteile getauscht.
Space Limiter
Der Spacelimiter ermöglicht den Einsatz von elastischenen Metalldichtungen bei fehlender Nutgeometrie zwischen zwei Flanschen. Er begrenzt die Verpressung der Dichtung auf die erforderliche Höhe und stützt die Dichtung bei Druckbeaufschlagung ab.
Die Oberflächengüte der Flanschpaare im Bereich der Gegendichtfläche sollte den Empfehlungen von GFD folgen.
Spacelimiter können z.B. mit einem Lochkreis, der den Verschraubungen der Flansche entspricht, ausgeführt werden.
Sollte ein Absatz in der Flanschverbindung vorhanden sein, kann dieser als Formschluss genutzt werden.
Spacelimiter sind sowohl für Innen- als auch für Außendruck herstellbar. Für die Prüfung der Umsetzbarkeit ist eine detaillierte Flanschdarstellung inkl. Abmessungen und Tol. mit Hinweis auf Innen- oder Außendruckanwendung erforderlich.