O-Ring-Leitfaden: Alles, was Sie über Nut, Größe und Anwendung wissen müssen

O-Ringe sind bi-direktionale Dichtungen. Sie sind im Querschnitt und in der Form kreisförmig und werden in der Regel aus einem gummiartigen Material (Elastomer) hergestellt. Aber auch ein O-Ring aus PTFE (Kunststoff) oder Metall ist möglich.

Die Dichtungskapazität entfaltet sich durch die Materialverformung während der Montage des O-Rings und durch den Druck, der im Anwendungssystem auf den O-Ring ausgeübt wird. Dieser Druck bewirkt, dass der O-Ring die abzudichtende Öffnung, d.h. den Spalt zwischen den beiden Gegenflächen, vollständig abdichtet.

2 wichtige Aspekte bei Auswahl eines O-Rings:

1. Berechnung der Nutgröße und der Größe des O-Rings
2. Auswahl des geeigneten Materials

Sie müssen wissen, wie breit und tief die Nut ist, für die der O-Ring verwendet wird. Andernfalls können Sie die Größe eines O-Rings nicht ordnungsgemäß berechnen. In den meisten Fällen haben Sie die Nut für den O-Ring bereits vor der Auswahl des O-Rings berechnet.

Wichtig bei der Berechnung der O-Ring-Größe und Nut:

• Die Breite der Nut muss größer sein als die Tiefe. Mit anderen Worten: Die Nut ist rechteckig und nicht quadratisch. Ein O-Ring wird in der Regel von oben (axial) in die Nut gepresst. Da ein O-Ring nicht komprimiert, sondern nur verformt werden kann, muss für dieses Volumen Platz vorhanden sein. Freies Volumen in der Nut ist daher unerlässlich. Ist die Nut nicht breit genug? Dann wird der O-Ring in eine quadratische Form gepresst und das Material verliert an Dichtungsfähigkeit.
• Der Durchmesser des O-Rings sollte mindestens 15 % kleiner sein als der Raum in der Nut. Wenn dieser Spielraum kleiner ist, erhöht sich das Risiko, einer Beschädigung des O-Rings. 
• Berechnen Sie die Tiefe der O-Ring-Nut Die Nuttiefe entscheidet über die Kompression des O-Rings. Berücksichtigen Sie bei Ihren Berechnungen immer den Spalt (clearance gap). Eine O-Ring-Nut sollte rechteckig sein.

Möchten Sie die Größe von O-Ring und Nut selbst berechnen? Der O-Ring-Rechner hilft Ihnen dabei.

O-Ringe eignen sich für statische und dynamische Anwendungen. Der Begriff „statisch“ bzw. „dynamisch“ bezieht sich auf die Bewegung der Gegenfläche, die den O-Ring abdichtet. Bei einer statischen Anwendung bewegen sich die Gegenflächen im Gegensatz zu einer dynamischen Anwendung nicht. Der O-Ring selbst bewegt sich nie.

Berücksichtigen Sie bei der Auswahl des passenden O-Rings die Kompressionsrate. Eine zu hohe Kompression kann den O-Ring beschädigen, während eine zu geringe Kompression die ordnungsgemäße Abdichtung verhindert.

Hinweis: Verwechseln Sie die Kompressionsrate nicht mit dem Begriff Compression Set („Druckverformungsrest“). Die Kompressionsrate bezeichnet die Verformung des O-Rings. Die Druckverformung bezieht sich auf die Elastizität des Materials. Unterschiedliche Werkstoffe haben auch unterschiedliche Druckverformungen und unterschiedliche Druckverformungsreste.

Empfohlene Kompression:

• 15 % bis 25 % bei statischen Anwendungen. Bei Vakuumanwendungen kann die Kompression noch höher ausfallen. Bei mehr als 25 % wird der O-Ring zusätzlichem Druck ausgesetzt. Das kann vorzeitige Schäden zur Folge haben.
• 8 % bis 16 % bei dynamischen Anwendungen. Durch Reibung und Verschleiß werden kleinere Durchmesser bis zu 20 % komprimiert.

Es gibt 3 Arten von statischen Anwendungen:

Es gibt 3 Arten von dynamischen Anwendungen:

Das Material des O-Rings sollte zum Verwendungszweck passen. Meistens wird ein O-Ring aus Gummi (Polymer) hergestellt. Dieses Polymer besteht aus einer Mischung spezifischer Stoffe und wird als Compound bezeichnet. Sie verleiht dem O-Ring die Eigenschaften, die er für die von Ihnen gewünschte Anwendung benötigt. Denken SIe an Chemikalienbeständigkeit, Eignung bei bestimmten Temperaturen, Druck, Härte und andere Aspekte.

Achten Sie bei der Materialauswahl auf Medien, Druck, Temperatur und die voraussichtliche Nutzungsdauer des O-Rings. Hier erfahren Sie mehr über diese 4 Faktoren für die Auswahl des richtigen Gummimaterials. Auch die Liste der Gummi-Polymere ist dabei eine gute Hilfe.

Chemikalienbeständigkeit von Gummi

Möchten Sie mehr über die Eignung und Chemikalienbeständigkeit von Gummisorten erfahren? Nutzen Sie unseren Leitfaden zur Chemikalienbeständigkeit (Rubber Chemical Resistance Guide). Mit diesem Tool können Sie die Medien auswählen, mit denen der O-Ring in Berührung kommt, und erhalten eine Übersicht der Chemikalienbeständigkeit verschiedener Gummisorten.

Schadensprävention bei O-Ringen durch ordnungsgemäße Montage. Achten Sie bei der Montage immer auf folgende Aspekte:

• Schmierung (Öl oder Fett)
• Dehnung und Kompression
• Gutes Montageset

Die Verwendung von (Montage-) Fett erleichtert den Einbau eines O-Rings meistens erheblich. Die Schmierung reduziert die Reibung zwischen dem O-Ring und den Gegenflächen. Dadurch lässt sich der O-Ring leichter in die Nut montieren.

Die Schmierung verlängert außerdem die Lebensdauer des O-Rings, da sie als Schutzschicht fungiert. Eine dünne Schicht aus Mineralöl, Fett, Silikonöl oder Anwendungsflüssigkeit reicht meistens aus. Achten Sie darauf, dass die verwendete Gummisorte gegen das verwendete Fett beständig ist. Zum Beispiel ist VMQ (Silikon) nicht mit Silikonfett kompatibel, da Gummi und Fett die gleiche Struktur haben. Dadurch kann der O-Ring das Öl absorbieren, was zu einem Aufquellen und einer Beschädigung führen kann.

Kleben Sie O-Ringe niemals in die Nut. Ein O-Ring muss Spielraum haben und sich ausdehnen können.

Es kommt vor, dass ein O-Ring kleiner oder größer als die Nut ist. Da Gummi ein elastisches Material ist, stellt dies nicht unbedingt ein Problem dar. Es kann aufgrund der Nut oder des verfügbaren O-Rings auch eine bewusste Entscheidung sein. Die Lösung: Der Innendurchmesser (ID) kann durch vorsichtiges Dehnen oder Stauchen angepasst werden. Jedoch sollte der ID nicht mehr als 5 % gedehnt werden. Die Stauchung sollte nicht mehr als 3 % betragen. In beiden Fällen handelt es sich dabei um die Situation nach der Montage.

Während der Montage kann der O-Ring vorsichtig bis zu 50 % gedehnt werden (bei sehr harten Werkstoffen auch geringer). Warten Sie bis der O-Ring wieder seine ursprüngliche Form angenommen hat, bevor Sie die Anwendung in Betrieb nehmen. Die Dauer hängt von einer Reihe von Faktoren ab: z. B. Material, Anwendung und Umgebungseinflüsse (Temperatur usw.). Ebenso sind manche Materialien elastischer als andere – z. B. VMQ.

Nicht passendes Werkzeug kann Montageschäden verursachen, scharfe Teile können den O-Ring beschädigen. Verwenden Sie ein O-Ring-Montageset, wenn Sie O-Ringe montieren oder entfernen. Damit können Sie die O-Ringe leichter ein- und ausbauen sie zu beschädigen. Achten Sie auch darauf, den O-Ring beim Einbau nicht zu stark zu dehnen oder zu verdrehen.

Mit einer ordnungsgemäßen Lagerung beugen Sie Beschädigungen am O-Ring vor. Achten Sie bei der Lagerung auf Folgendes:

Wie jedes andere Produkt hat auch ein O-Ring eine begrenzte Haltbarkeit. Sie bezieht sich auf die maximale Lagerfähigkeit, bevor er nicht mehr verwendet werden kann. Zudem können O-Ringe aus Gummi über einen längeren Zeitraum gelagert werden.

Ist das Haltbarkeitsdatum überschritten, dann können sich die Eigenschaften des Elastomers verändern. Es kann zu Aushärtung, Brüchen und Rissen kommen. Die von ERIKS beschriebenen Lagerbedingungen entsprechen der Norm ISO-2230.

Die maximale Haltbarkeit hängt von der jeweiligen Gummisorte ab. Die Norm ISO-2230 teilt die Haltbarkeitsdauer in 3 Gruppen ein:

FVMQ, Teflex® und Aflas® werden in der ISO 2230 nicht erwähnt. ERIKS empfiehlt jedoch, für diese Materialien die Spezifikationen von Gruppe C zu Rate zu ziehen. Auch auf die Haltbarkeit von PTFE wird nicht weiter eingegangen. Im Prinzip ist sie allerdings unbegrenzt.

Beachten Sie, dass der O-Ring extremen Bedingungen ausgesetzt sein kann. Beispielsweise durch Chemikalien, Hochdruck oder andere Anwendungen. Das Material muss deshalb über optimale Eigenschaften verfügen. Unsere Empfehlung: Beschränken Sie die Aufbewahrungsdauer des O-Rings vor der Nutzung auf ein Minimum.

Sie möchten natürlich, dass Ihr O-Ring so lange wie möglich und so optimal wie möglich verwendet werden kann. Deshalb ist es wichtig, Beschädigungen an O-Ringen zu erkennen, zu beheben und vor allem vorzubeugen .

Für O-Ringe gibt es eine Reihe von nationalen und internationalen Standards. Sie bezeichnen die Dimensionierung der O-Ringe: Innendurchmesser x Schnurstärke. Für die meisten O-Ringe von ERIKS gilt der AS568. AS ist die Abkürzung für „Aerospace Standard“.

Die Norm ISO 3601-1 legt die Qualitätsanforderungen fest – z. B. die Materialtoleranzen eines O-Rings. Auch für die Produktion und die Kontrolle der Dimensionierung sowie der Mängel wird die ISO 3601-1 herangezogen.