33-99No. Mufu E Rd. Gulou Bezirk, Nanjing, China [email protected] | [email protected]
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Die ISO-3601-Reihe behandelt Stützringe tatsächlich als eigenständiges Thema: Der Anwendungsbereich von ISO 3601-4 umfasst Antiextrusionsringe / Stützringe und listet fünf Kategorien auf: T1 Spiraltyp, T2 schräggeschnittener Typ, T3 massiver Typ, T4 schräggeschnittener konkaver Typ, T5 massiver koncaver Typ; diese Stützring-Normen arbeiten zusammen mit ISO 3601-1 O-Ring abmessungen und die Nutabmessungen nach ISO 3601-2. Trelleborg betrachtet Stützringe zudem als eigenständiges statisches Dichtungsprodukt und weist darauf hin, dass sie zusammen mit O-Ringe und X-Ringen eingesetzt werden, um eine Auspressung bei Spalten unter Betriebsbedingungen über 5 MPa / 725 psi zu verhindern, und bietet spiralförmige, geschnittene, ungeschnittene sowie PTFE- und thermoplastische Materialvarianten an.
Ein Stützring ist keine „optionale Dichtung“ – er ist ein speziell für den Hochdruck-Dichtungssystem konzipiertes, dediziertes Anti-Auspressungselement, das gezielt die Auspressspalte steuert.
Dies ist die erste und am leichtesten verständliche Klassifizierung für Kunden.
Typ |
Typische Struktur |
Anwendungsbedingung |
Designschwerpunkt |
Einseitiger Stützring |
O-Ring platziert einen Stützring stets auf der Seite, von der der Druck kommt, z. B. hydraulische Einwegseite, Ölzylinder-Einwegseite, statische Dichtungsstopfen |
Der Druck wirkt langfristig einseitig, z. B. auf der Niederdruck- / druckgegenüberliegenden Seite |
Empfohlener Ort ist die Seite, an der die O-Ring-Extrusion am wahrscheinlichsten auftritt |
Bidirektioneller Stützring |
O-Ring mit je einem Stützring auf jeder Seite, z. B. bei bidirektionalen Hydraulikzylindern, Umschaltventilen, Druckimpulsen oder Werkzeugen für Ölbohrungen |
Umkehr der Druckrichtung, z. B. bei bidirektionaler Betätigung und Druckimpulsen |
Die Nutbreite muss vergrößert werden, um eine Überkompression von O-Ring und beiden Stützringen zu vermeiden |
Quasibidirektionales Design |
Theoretisch einseitig, doch auf der anderen Seite tritt Rückstrom, druckentlastende Wirkung oder ein umgekehrter Impuls auf |
Maschinenbau, Pumpen und Ventile, Speicherbehälter, dichtschließende statische Dichtungen |
Die Beurteilung darf nicht auf der „normalen Arbeitsrichtung“ beruhen, sondern muss den ungünstigsten Druckpfad berücksichtigen |
In technischen Begriffen wird ein Einweg-Druck-Stützring entgegen der Druckrichtung angeordnet; bei wechselnder Druckrichtung sind zwei Stützringe erforderlich. Das Grundmaterial für Dichtungen von AIR WATER MACH besagt ebenfalls klar: Bei gleichzeitigem Druck von beiden Seiten wirkt eine bidirektionale Kraft, weshalb auf beiden Seiten Stützringe vorgesehen werden müssen.
Die Entscheidung, ob ein Einzel- oder ein Doppel-Stützring benötigt wird, hängt nicht vom Produktnamen ab, sondern davon, ob eine Umkehr der Druckrichtung möglich ist. Sobald Rückströmung, Druckimpulse oder rückwirkende Stöße auftreten, ist das Problem als bidirektionale Extrusionsverhinderung zu behandeln.
Die fünf ISO 3601-4-Kategorien lassen sich einfach in eine für Kunden verständliche Klassifizierung umwandeln:
ISO/technischer Begriff |
Chinesischer Ausdruck |
Vorteil |
Schwäche |
Typisches Kundenszenario |
T1 spiralförmig |
Spiral-Stützring |
Einfache Installation, anwendbar auf geschlossene Rillen, Wickelrichtung, hydraulisch dynamische Dichtung der Endfläche |
Kompression kann lokal dünn werden; Maschinenbau, Ölpumpe, Standardwechsel, Öffnung der Rillen vor Ort |
Öffnung der Rillen vor Ort |
T2 Winkelgeschnitt |
Winkelgeschnittener offener Schnittring / offener Schnittring |
Einfach zu montieren, kostet weniger als ungeschnitten |
Kann zum lokalen Schwachpunkt beim Schnitt werden |
Hochwertiges Material, das schwache Punkte ersetzt; Material mit hohem Modul besser; PEEK-Öffnungsdruckbeständig |
T3 Feststoffart |
Festes Rückhaltesystem / ungeschnittener Ring |
Kontinuierliche, höchste Anti-Extrusions-Fähigkeit, kein Risiko für Beschädigung durch Schneiden |
Erfordert offene Montagebedingungen; geschlossene Nutprofile sind nicht einfach zu installieren |
Statische Hochdruckdichtung, Flansch-, Endkappen- oder Hubdichtung |
T4 schräges konkaves Profil mit Abschrägung |
Schräg geschnittenes konkaves Profil / speziell geformter Ring mit offener Schnittstelle |
Konkave Oberfläche passt besser zur O-Ring-Dichtung und bietet ausreichendere Stützung |
Anforderungen an die Bearbeitungsrichtung sind präziser |
Hochdruck, größere Extrusionsfreigabe, Druckschwankungen |
T5 massives konkaves Profil |
Massiver konkaver Rückstau-Ring / speziell geformter massiver Ring |
Kontinuierliche Unterstützung und Kombination mit O-Ring, geeignet für anspruchsvolle Betriebsbedingungen |
Montage ist eingeschränkt, Kosten höher als bei offenen Schnitten |
Öl und Gas, statische Hochdruckdichtung, Schlüssel-Back-up-Ring |
Eclipses Produktmaterialien werden aus ingenieurtechnischer Sicht ebenfalls in massive, offen geschnittene und spiralförmige Back-up-Ringe unterteilt: Massive Back-up-Ringe eignen sich für Nutzen, bei denen die Montagebedingungen dies zulassen; offen geschnittene Back-up-Ringe können durch winkelige Schnitte in geschlossene Nuten montiert werden; spiralförmige Back-up-Ringe nutzen eine überlappende Spiralstruktur und kommen häufig aus PTFE-Material zum Einsatz.
Schlüsselkriterium: Massive Back-up-Ringe priorisieren die Lösung von „Anti-Extrusions-Kontinuität“; offen geschnittene Back-up-Ringe priorisieren die Lösung von „Montierbarkeit“; spiralförmige Back-up-Ringe priorisieren die Lösung von „Montage in geschlossenen Nuten“; speziell geformte Back-up-Ringe priorisieren die Lösung von „unzureichender O-Ring-Stützfläche unter Hochdruck.“
Was Hochdruckkunden wirklich interessiert, ist nicht die Frage, ob ein Stützring vorhanden ist oder nicht, sondern ob der Stützring den Auspresskanal wirkungsvoll verschließen kann.
Querschnittstyp |
Konstruktionslogik |
Anwendungsbedingung |
Rechteckiger / flacher Stützring |
Wirkt als steifer Träger zwischen O-Ring und Auspressspalt |
Gängige Hochdruckhydraulik, Standardnuten |
Konkaver Stützring |
Passt sich eng an die kreisförmige Oberfläche des O-Rings an und erhöht die Stützbereitsbreite |
Hochdruck-Statikdichtung, O-Ring mit relativ geringer Härte, Druckimpulse |
Keilförmiger Stützring |
Kompensiert sich radial nach dem Aufdrücken, überbrückt aktiv Ultra-Hochdruck und große Auspressspalte |
Ölbohrungen, metallische Teile mit nicht veränderbarer Härte |
Zweistoff-Verbund-Stützring |
PEEK sorgt für Steifigkeit, PTFE berührt den O-Ring und verringert das Einbeißen |
Hoher Druck + dynamisch, Risiko einer offenen Schnittstelle höher |
Gemeinsame Konstruktion von Stützring und Führungsbuchse |
Führungsbuchse beeinflusst Reibung und Verschleiß, Stützring verhindert Extrusion |
Ölzylinder, schweres Maschinenbau-Aggregat, langhubige Hin- und Herbewegung |
Keilförmige Stützringe eignen sich besonders für Anwendungen mit beidseitiger Kompression. - Ich weiß. bei den zugehörigen keilförmigen Stützringen von Eclipse ist zu beachten, dass ihre Keilstruktur bei Kompression eine radiale Kompensation erzeugt und somit für zwei Betriebsszenarien geeignet ist: In beide Richtungen wird jeweils ein Satz keilförmiger Stützringe eingebaut, um die Extrusion des statischen Dichtungselastomers zu verhindern. Der Hochdruckfall von Eclipse zeigt, dass bei 15.000 psi und 300 °F sowie unter Bedingungen mit großem Extrusionsabstand die Kombination aus gefülltem PTFE-Keilstützring und PEEK-Keilstützring die Druckbelastbarkeit verbessert.
Die Auswahl des Hochdruck-Stützring-Materials ist im Wesentlichen ein Kompromiss zwischen geringer Reibung, Härte, Elastizitätsmodul, Temperaturbeständigkeit, Medienbeständigkeit, Kosten und Montierbarkeit.
Material |
Vorteil |
Risiko/Einschränkung |
Anwendungsbereich |
PTFE (Polytetrafluorethylen) |
Geringe Reibung, gute chemische Beständigkeit, geeignet für dynamische Dichtungen und korrosive Medien |
Weicher, leicht zu öffnen oder zu wickeln, begrenzte Extrusionsbeständigkeit; kann als aufgeschnittener oder spiralförmiger Stützring hergestellt werden |
Hochdruck-Anwendung bei dynamischen Dichtungen mit geringer Reibung, Gas-Öl-Pumpen, Ergänzung für Standard-O-Ringe |
Gefülltem PTFE |
Glasfaser-, Kohlenstofffaser- und Bronze-Füllstoff beeinflussen Reibung, Verschleiß- und Schlagfestigkeit; nach dem Einfüllen verbessern sich Verschleiß- und Schlagfestigkeit |
Die Qualität des Füllstoffs beeinflusst die Beständigkeit gegenüber bestimmten chemisch korrosiven Medien |
Chemisch beständige Medien |
PA/Nylon |
Härter als PTFE, bessere Extrusionsbeständigkeit, geringere Kosten als PEEK |
Wasseraufnahme und damit verbundene Dimensionsänderungen; nicht für Maschinen mit übermäßig hoher Temperatur geeignet; übliche Hydrauliksysteme, Wasser-Glykol-Flüssigkeiten und ähnliche Hochdrucköle |
Höherer Druck als bei typischen Projekten |
PEEK Polyetheretherketon |
Hoher Elastizitätsmodul, hohe Härte, hohe Extrusionsbeständigkeit; geeignet für extreme Bedingungen |
Hohe Kosten; strenge Anforderungen an Bearbeitung und Maßhaltigkeit; keine Kaltfließkompensation wie bei PTFE; bei offen geschnittenem PEEK kann die Schnittkante den O-Ring beschädigen |
Öl- und Gasindustrie, Hochtemperatur-Hochdruck-Anwendungen, große Extrusionslücke, Schlüsselausrüstung |
POM/Acetal, TPE usw. |
Kann als spezifisches Material für Mitteldruckanwendungen oder als maßgeschneiderte Lösung eingesetzt werden |
Muss unter Berücksichtigung von Medium, Temperatur und Druck gewählt werden |
Nichtstandardmäßige Dichtung, spezielle Kundenprojekte |
Öffentliche Herstellerdaten geben typische Materialgrenzen als Referenz an: Advanced EMC beschreibt PEEK als geeignet für Hochdruck-Hochtemperatur-Anwendungen und Nylon als geeignet für kostengünstigere Artikel; Beispielbereich bis zu 20.000 psi und 500 °F; PTFE betont geringe Reibung, chemische Beständigkeit und höhere Temperaturgrenzen, wobei gefülltes PTFE eine bessere Kriechfestigkeit aufweist als ungefülltes PTFE. Freudenberg weist zudem darauf hin, dass PEEK eine PTFE-ähnliche chemische Beständigkeit aufweist, jedoch bessere mechanische Eigenschaften besitzt; die kontinuierliche Betriebstemperatur kann 260 °C erreichen und wird häufig bei hohen O-Ring-Drücken eingesetzt.
PEEK kann nicht einfach gemäß den Standardabmessungen für PTFE verwendet werden. Die Daten von Gallagher/Eclipse zeigen, dass PEEK einen hohen Elastizitätsmodul aufweist und sich – im Gegensatz zu PTFE – nicht durch Kaltfließen an Abweichungen in den Abmessungen ausgleichen kann; daher sind genauere Abmessungen, eine Fase, ein Übergangs-Stützring aus PTFE oder eine kombinierte Konstruktionslösung erforderlich; bei offen geschnittenem PEEK besteht trotzdem die Gefahr, dass die Dichtung während des Druckwechsels oder beim dynamischen Betrieb durch die Schnittkante beschädigt wird.
Ein Versagen der Hochdruckdichtung beruht üblicherweise nicht einfach darauf, dass „der Druck zu hoch ist“, sondern vielmehr auf folgenden Faktoren:
Druck × Extrusionspalt × Härte der O-Ring-Dichtung × Werkstoffmodul × dynamische Exzentrizität
Unter diesen Faktoren wird der Extrusionspalt am häufigsten unterschätzt.
Der Extrusionspalt ist stets unter Berücksichtigung des ungünstigsten Zustands zu bewerten.
Orientieren Sie sich nicht allein am Nennspiel auf der Zeichnung; berücksichtigen Sie zusätzlich:
Der Auswahlleitfaden von Global O-Ring listet auch Druck, Temperatur, chemische Verträglichkeit, Extrusionslücke, dynamische/statische Arbeitsbedingungen und Materialhärte als Schlüsselfaktoren bei der Auswahl des Backing-Rings auf und weist darauf hin, dass größere Freiheitslü
Ausdrückungslücke |
Design-Tendenz |
Kleine Lücke, moderater Druck |
Ein Flach-Stützring aus PTFE oder gefülltem PTFE ist ausreichend |
Mäßiger Spalt, höherer Druck |
Gefülltes PTFE, PA/Nylon, konkaver Stützring |
Größerer Spalt, höherer Druck, höhere Temperatur |
PEEK, konkaver Stützring, PEEK + PTFE-Verbundwerkstoff |
Sehr großer Spalt, schwieriger Hardware-Modifikationen vorzunehmen |
Keil-Stützring, in mehrere Keil-Stützringe aufgeteilter Stützring, ansonsten überlastete Führungsfunktion |
Deutliche dynamische Exzentrizität |
Optimieren Sie zuerst die Führungsbahn; danach erfolgt die Auslegung der Stützringe. Andernfalls übernimmt der Stützring die Führungsfunktion. |
Stützringe dienen nicht dazu, »alle Nutprobleme auszugleichen«. Bei der Dichtungsauslegung für Hochdruckanwendungen muss zunächst der Ausspressspalt kontrolliert werden; anschließend erhöht der Stützring die Sicherheitsreserve.
Kundentyp |
Schwerpunktthema |
Empfohlene Richtung |
Kunden für Hochdruckhydraulik |
Druck, Hubgeschwindigkeit, Führungswear, Öltemperatur, Einbautenschutz |
Schwerpunkt auf einseitigen/zweiseitigen Stützringen, offenen Stützringen, gefülltem PTFE, PA, PEEK |
Kunden für Öl und Gas |
Hohe Temperatur und hoher Druck, Druckstöße, korrosive Medien, Zertifizierung, nichtstandardisierte Nuten |
Schwerpunkt auf PEEK, konkaven Stützringen, zweiseitigen Stützringen, speziell geformten Ringen, großen Extrusionslücken |
Kunden für Maschinenbau |
Stoßbelastung, Verschmutzung durch Schlamm und Wasser, Wartungsfreundlichkeit, Kosten |
Schwerpunkt auf massiven oder offen geschnittenen Ringen, PA/Nylon, gefülltem PTFE, Kompatibilität von Führungsbändern und Stützringen |
Kunden aus den Bereichen Pumpen und Ventile |
Statische Dichtung, dynamische Ventilspindel, häufiges Öffnen/Schließen, Druckspitzen |
Schwerpunkt auf massiven Ringen, PEEK, konkaven Ringen, bidirektionalem Druckwiderstand |
Kunden aus der Chemieindustrie |
Medienverträglichkeit, Temperatur, geringe Leckage |
Schwerpunkt auf PTFE, gefülltem PTFE und PEEK hinsichtlich chemischer Beständigkeit und Dimensionsstabilität |
Bei Angebotserstellung für Kunden nicht nur fragen: „Welcher Druck?“. Bei Hochdruck-Stützringen sollten mindestens folgende Felder abgefragt werden:
Parameter |
Warum es wichtig ist |
Betriebsdruck / Spitzendruck |
Bestimmt, ob ein oder zwei Sicherungsringe erforderlich sind und ob PEEK benötigt wird |
Druckrichtung |
Bestimmt, ob ein ein- oder zweiseitiger Sicherungsring erforderlich ist |
Ausstülpungsspalt |
Bestimmt das Material des Sicherungsrings, dessen Querschnitt und die Anzahl |
Temperaturbereich |
Bestimmt, ob PTFE, PA oder PEEK geeignet ist |
Medien |
Bestimmt die chemische Verträglichkeit des Materials |
Statische Dichtung/dynamische Dichtung |
Bestimmt Reibung, Verschleiß und Risiko einer Aufschürfung |
Bewegungsart |
Hub-, Dreh- und Schwingbewegungen entsprechen unterschiedlichen Sicherungsringkonfigurationen |
Ob die Nut geschlossen ist |
Bestimmt, ob ein Vollring, ein offener Schnittring oder ein Spiralsperrring eingebaut werden kann |
O-Ring-Material und Härte |
Bestimmt die Anti-Extrusionsfähigkeit des gestützten Objekts |
Wellen-/Bohrungs-/Nutmaße und -toleranzen |
Bestimmt die tatsächliche maximale Extrusionslücke |
Ob ein Führungsrings vorhanden ist |
Beeinflusst Exzentrizität und seitliche Belastung |
Ob Zertifizierungsanforderungen bestehen |
Öl und Gas, Lebensmittel, Luft- und Raumfahrt, Militär erfordern möglicherweise Materialzertifikate |
Willkommen bei HOVOO, einer chinesischen Dichtungsfabrik. Produktion von PU-, Gummis- und PTFE-Dichtungen. Die Dichtungen umfassen O-Ring, Kolben-Dichtung, Stange-Dichtung, Grau-Ring und Gas-Dichtung.
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SK
VI
HU
MT
TH
TR
FA
MS
GA
CY
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