Aufgabe einer federelastischen Metalldichtung
Dichtungsdynamik
Die Abdichtungsleistung federelastischer Metalldichtungen beruht auf der relativ hohen, spezifischen Flächenpressung an der Abdichtungslinie. Diese lineare Belastung oder Verpressungskraft wird durch die Reaktion der Dichtung (mit oder ohne Feder) gegen ihre Deformierung durch Kompression der Dichtung in eine bestimmte Nuttiefe erzeugt.
Die Grafik zeigt die Kompressions- und Dekompressionseigenschaften eines gängigen federelastischen C-Rings. Die Kurve „A-B-C“ zeigt die steigende lineare Belastung bei steigender Kompressionsrate an, während die Kurve „C-D-E“ die Verringerung der linearen Belastung anzeigt, wobei die Dichtungsflansche auseinander gehen und die Kompression verringert wird.
Die Kurve zeigt eine plastische Deformation der Metalldichtung. Punkt B auf der Kompressionskurve ist der Übergang zwischen der elastischen und plastischen Deformation. In diesem Beispiel werden fast 80 % der max. linearen Belastung erreicht. Punk C zeigt den Punkt, an dem die Verpressungskraft ihren Höchstwert erreicht (min. Nuttiefe). Metalldichtungen sollten ungefähr 20 % zusammengedrückt werden, da eine höhere Kompression zu Abdichtungsfehlern führen kann.
Die Gesamtrückfederung oder elastische Erholung der Dichtung erfolgt von Punkt C zu Punkt E. Als Faustegel gilt, dass die Rückfederung zwischen 4 % und 6 % des ursprünglichen Querschnitts der Dichtung liegt. Sobald die Trennung der Flansche der Rückfederung entspricht, wird die Verpressungskraft den Wert Null erreichen. Daher wird dringend empfohlen, Flanschbewegungen oder Drehungen zu vermeiden. Wenn sich diese Bewegung oder Drehung nicht vermeiden lässt, sollte sie 30 % der gesamten Rückfederung nicht überschreiten. Dies wird als nützliche Rückfederung bezeichnet und wird durch mehrere Faktoren beeinflusst:
- Zulässige Leckrate
- Dichtungskonzeption
- Hardware
Verformungskraft
Der erste Kontakt zwischen der Dichtung und der Kontaktfläche wird die Kompressionsrate allmählich erhöhen, um eine Abdichtungslinie zu bilden. Die Breite der Abdichtungslinie ergibt sich aus dem Dichtungstyp, dem Querschnitt und der Kompressionsrate. Die Verformungskraft wird der linearen Belastung geteilt durch die Breite der Abdichtungslinie entsprechen.
Die lineare Belastung variiert von weniger als 20 N/mm bis mehr als 500 N/mm des Dichtungsumfangs. Die Dichtungsbreite oder Abdichtungslinie variiert von 1 mm bis ungefähr 3 mm für Dichtungen mit einem größeren Querschnitt. Auf dieser Grundlage variiert die Verformungskraft von einem Minimum von 30 MPa bis auf über 150 MPa. Mit Hochleistungsfedern kann die Verformungskraft auf über 300 MPa erhöht werden.
Die hohe Verformungskraft ist erforderlich, damit das für die Galvanisierung oder Beschichtung ausgewählte Material aufgrund der Ausfüllung der Nutunregelmäßigkeiten eine bessere Abdichtung erreichen kann.
