Bei 200 bar und darüber treten bei Standard-Polyurethan-Dichtungen mit einer Shore-Härte von 90 Versagensmechanismen auf, die bei niedrigeren Drücken nicht auftreten: eine Auspressung in den Spalt der Stützringhalterung. Im Druckbereich von 160–185 bar verformt sich die Dichtung elastisch unter Druckbelastung und erholt sich beim Rückhub wieder vollständig. Oberhalb von 195–200 bar übersteigt die Kontaktspannung im Spalt zwischen Dichtung und Stützring die Reißfestigkeit des Werkstoffs bei der Betriebstemperatur, wodurch die Dichtung über 500–800 Schlagzyklen hinweg Material in diesen Spalt auspresst. Die Lösung besteht nicht in einer härteren Dichtung, sondern in der Kombination einer Polyurethan-Dichtung mit einer Shore-Härte von 95 und einem PTFE-Stützring, dessen diametraler Spielraum auf weniger als 0,08 mm ausgelegt ist.
Der schwere Langloch-Produktionsbohrer HLX5T von Sandvik arbeitet mit einem Schlagdruck von 190–210 bar; Druckspitzen zur Verhinderung von Blockierungen erreichen während des Feststeckens der Bohrrohrkette in Quarzitformationen 230 bar. Die für diese Maschine vorgeschriebene Standard-PU-Dichtung weist eine Shore-Härte von 95 auf, nicht von 90 – und der Stützring ist vom Typ PTFE-gewickelt mit einer diametralen Passung von 0,06 mm, nicht der standardmäßige geformte NBR-Stützring, der bei Anwendungen mit niedrigerem Druck eingesetzt wird. Der Einsatz einer Shore-90-Dichtung im HLX5T lediglich wegen ihrer Verfügbarkeit am Depot reduziert die Standzeit von 380–420 Stunden auf 140–180 Stunden. Es ist die Druckspitze – nicht der stationäre Druck –, die die Dichtung falscher Güte zerstört.
Anforderungen an die Dichtungsgüte nach Druckklasse
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Druckbereich |
Dichtungsmasse |
Typ des Stützrings |
Maschinenbeispiele |
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schlagdruck von 140–170 bar |
Standard-PU mit Shore-Härte 90 |
Geformter NBR-Stützring mit 0,10 mm Spiel |
Atlas Copco RD18U; Sandvik DD2710 Standardkreislauf |
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schlagdruck von 170–195 bar |
Standard-PU mit Shore-Härte 90–92 oder bevorzugt Shore-Härte 95 |
NBR- oder PTFE-Stützring je nach Modell |
Atlas Copco RD22U; Sandvik DD2710 schwere Konfiguration |
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dauerhafte Schlagpressung von 195–210 bar |
PU-Shore-95 zwingend erforderlich |
PTFE-gewickelter Stützring mit einem diametralen Spiel von 0,06–0,08 mm |
Sandvik HLX5T; Atlas Copco COP schwere Bohrgeräte |
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210–230 bar mit Spitzenwerten (Anti-Klemm-Funktion) |
PU-Shore-95 sowie statische Dichtungen aus HNBR |
PTFE-gewickelter Stützring; zusätzlich Anti-Extrusionsring |
HLX5T für Langloch-Produktion in Quarzit / Granit |
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Über 230 bar (spezialisierte Hochschlaganwendungen) |
HNBR Shore 90 oder PU Shore 97 |
PTFE-Stützring + Kombination aus sekundärem Sicherungsring |
Tiefbohrung in Formationen mit über 200 MPa |
Der Druckspitze – nicht dem zulässigen Betriebsdruck – kommt bei der Bestimmung der Mindestdichtungsqualität entscheidende Bedeutung zu. Jede Maschine mit Anti-Klemm- oder Anti-Verklemmungs-Stangensystemen erfährt transienten Druck, der um 20–30 bar über dem stationären Druck liegt; bei der Dichtungsauswahl müssen diese Druckspitzen berücksichtigt werden. HOVOO liefert druckklassenkonforme Dichtungssätze für HLX5T und schwere Atlas-Copco-Plattformen, wobei die Spezifikationen für Sicherungsringe enthalten sind. Referenzen unter hovooseal.com.
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