PTFE Hydraulikdichtungen/ PTFE hydraulic seals

PTFE Hydraulikdichtungen/
PTFE hydraulic seals
KPOR/SPOR 130/131, FB10
KPOR 130
KPOR 131
SPOR 130
SPOR 131
Die Dichtungen der Baureihe
KPOR 130/KPOR 131 und
SPOR 130/SPOR 131 sind zweiteilige einfach- bzw. doppeltwirkende
Hydraulikdichtungen. Sie bestehen aus
einem PTFE-Dichtelement, das durch
einen O-Ring vorgespannt wird. Die
Vorspannung in Kombination mit
einer definierten Überdeckung des
PTFE-Rings führt zu einer guten Dichtwirkung auch bei niedrigem Betriebsdruck. Bei einem Anstieg des Betriebsdrucks erhöht sich die Anpresskraft
auf die Gegenfläche. Ursache dafür
ist neben der Vorspannung die
zusätz-liche Druckbeaufschlagung des
O-Rings durch das Medium. Daraus
resultiert eine außerordentlich gute
Dichtfunktion, auch bei hohen
Belastungen.
Zusätzlich bestimmen die hydrodynamischen Eigenschaften des PTFEGleitrings den Dichtmechanismus.
Bei translatorischen Bewegungen stellt
die spezielle Geometrie des PTFEGleitrings den Aufbau eines dünnen
Ölfilms unter der Dichtung sicher.
Dadurch wird ein direkter Kontakt
von Dichtung und Gegenlauffläche
vermieden und die Abnutzung der
Dichtung reduziert. Damit der an der
Gegenlauffläche anhaftende Fluidfilm
bei einer „Rückhub“-Bewegung wieder
vollständig in den Druckraum zurückgefördert wird, besitzt die Dichtkante
der KPOR 131 und SPOR 131 eine
angepasste Geometrie. Auf der
Druckseite weist die Dichtkante einen
steilen, auf der Niederdruckseite
einen flachen Winkel auf.
Die KPOR 130 besitzt zusätzlich axial
auf beiden Seiten Druckentlastungs­
kerben. Somit wird bei schnellem
Druckwechsel und Richtungswechsel
die Dichtung sicher aktiviert.
Die Herausforderungen an die
Kolbendichtungen KPOR 130/
KPOR 131 und an die Stangendichtungen SPOR 130/SPOR 131 sind
klar definiert: Eine Leckage darf in
keinem Betriebszustand auftreten und
im Stillstand muss die Dichtung statisch
zuverlässig abdichten.
Die Profile KPOR 130/KPOR 131
und SPOR 130/SPOR 131 werden
vorzugsweise zur Abdichtung von
Kolben, Kolbenstangen und Plungern
eingesetzt. In Steuerzylindern und
hydraulischen Komponenten von
Werkzeug- und Spritzgießmaschinen
finden die Profile ebenso ihre
Anwendung, wie in hydraulischen
oder pneumatischen Schaltventilen
und Hydraulikpressen.
The KPOR 130/KPOR131 and
SPOR 130/SPOR131 product
groups contain two-piece single and
double-acting hydraulic seals. They
consist of a PTFE sealing element
prestressed by an O-ring. Prestress
combined with a defined lip on the
PTFE ring creates an effective seal even
at low operating pressures. The contact force exerted on the counterface
in-creases with the operating pressure.
In addition to the prestress, this is due
to the additional pressurisation of the
O-ring by the medium. This creates an
extremely effective seal, even under
large loads.
The hydrodynamic properties of the
PTFE sliding ring also define the sealing
mechanism. The special geometry of
the PTFE slide ring ensures the formation of a thin layer of oil under the
seal in the presence of translational
movements. This avoids direct contact
between the seal and counterface while
reducing seal wear. The seal edge geometry of the KPOR 131 and SPOR 131
has been adapted to allow the fluid
film that has adhered to the counterface
to be completely conveyed back into
the pressure chamber during the return
stroke. The seal edge has a slanting
angle on the pressure side and a flat
angle on the low pressure side.
Additionally the KPOR 130 type has
axial pressure discharge notches on
both sides. Therefore the seal will be
activated certainly in case of fast pressure alternating or change in direction.
The challenges the KPOR 130/
KPOR 131 piston seals and
SPOR 130/SPOR 131 rod seals have
to live up to: Any risk of leaks in any
operational state must be ruled out. The
seal must also be statically effective
during idle times.
The KPOR 130/KPOR 131 and
SPOR 130/SPOR 131 profiles are
primarily used to seal pistons, piston
rods and plungers. The profiles are
also used in control cylinders and
hydraulic parts of machine tools and
injection moulding machines as well
as in hydraulic or pneumatic switching
valves and hydraulic presses.
Werkstoff
PTFE Bronze gefüllt
Material
PTFE bronze filled
Mobilhydraulik:
Baumaschinen (Bagger, Radlader,
Kipper), Minibagger, Ladebordwände, Landmaschinen (Ackerschlepper, Frontlader, Anbaugeräte,
Mähdrescher), Nutzfahrzeugbau und
Flurförderzeuge (Gabelstapler)
Mobile hydraulics:
Construction machinery (excavators,
wheel loaders, dumper trucks),
mini-excavators, lifting tailgates, agricultural machines (farm tractors, front
loaders, attachments, combines), utility
vehicles and ground conveyors (fork
lifts).
Industriehydraulik:
Werkzeugmaschinen, Spannvorrichtungen, Signalübertragung,
Transport- und Förderanlagen, Pressen,
Handhabungs- und Montagetechnik
und Prüf- und Simulationstechnik.
Anders als bei herkömmlichen
Dichtungsmaterialien weisen PTFEWerkstoffe nur eine geringe Differenz
zwischen statischer und dynamischer
Reibung, der sogenannten Haft- und
Gleitreibung auf. Generell sind für
entstehende Reibungskräfte mehrere
Faktoren verantwortlich. Neben den
Einsatzbedingungen wie Betriebsdruck, Verfahrgeschwindigkeit und
Schmiermittel ist die Oberflächenverarbeitung und -beschaffenheit der
Gegenlauffläche maßgeblich.
Aufgrund der geringen Differenz
zwischen der Haft- und Gleitreibung
ist die Gefahr eines Ruckgleitens bei
dynamischen Anwendungen (Stick-SlipEffekt) nahezu ausgeschlossen.
Die Profile KPOR 131und SPOR 131
können aufgrund ihrer Geometrie nur
einseitig mit Druck beaufschlagt
werden. Die Profile KPOR 130
und SPOR 130 wirken hingegen
doppel-seitig. Häufig werden die
Dichtungen der Profile SPOR 130
und SPOR 131 in Tandem-Anordnung
hintereinander oder in Kombination
mit anderen Dichtelementen als Primäroder Sekundärdichtung eingesetzt, um
eine stabile Dichtheit sicherzustellen.
Vorteile/Benefits
Vorteile der KPOR 130/
KPOR 131 und SPOR 130/
SPOR 131 auf einen Blick:
• hohe Abriebfestigkeit
• hohe Beständigkeit gegenüber
Extrusion
• großer Temperatureinsatzbereich
• sehr gute chemische Beständigkeit
• hohe Dichtheit, statisch sowie
dynamisch
• kein Stick-Slip-Effekt
• hoher Wirkungsgrad aufgrund der
sehr niedrigen Haft- und Gleitreibungskoeffizienten
• kompakter Einbauraum
Any seal.
Industrial hydraulics:
Machine tools, clamping devices,
signal transmission, transport and
conveyor systems, presses, handling
and assembly technology as well as
testing and simulation technology.
Unlike conventional sealing materials,
the static and dynamic friction coefficients of PTFE compounds only differ to
a marginal extent. In general, multiple
factors are responsible for the resulting
frictional forces. In addition to the
conditions of use such as operating
pressure, transverse rate and lubricant,
the surface finishing and quality of
the counterface also play a key role.
The marginal difference between static
and dynamic friction virtually rules out
any risk of slip-stick effects in dynamic
applications.
Due to their geometry, the KPOR and
SPOR 131 profiles can only be pressurised on one side. The KPOR 130 and
SPOR 130 profiles are double-acting.
The seals of the SPOR 130 and
SPOR 131 profiles are often used as a
primary or secondary seal in a tandem
arrangement in series or in combination with other sealing elements in
order to create a stable seal.
Benefits of KPOR 130/
KPOR 131 and SPOR 130/
SPOR 131 at a glance:
• high level of abrasion resistance
• high level of resistance to extrusion
• broad temperature range
• excellent chemical resistance
• high static and dynamic sealing
• no stick-slip effect
• high level of effectiveness of the
very low static and dynamic coeffi
cients of friction
• compact casing
Any time.
DICHTOMATIK
Abbildung 1: Versuchsstand am Institut
für Maschinenelemente der Universität
Stuttgart
Figure 1: Test bench at the Institute
for Machine Elements of Stuttgart
University
Betriebseinsatzgrenzen
Druck: ≤ 400bar
Temperatur: -30°C bis +120°C
Gleitgeschwindigkeit: ≤ 15m/s
Operating limits
Pressure: ≤ 400 bar
Temperature: -30°C to +120°C
Sliding speed: ≤ 15 m/s
Medien
Hydrauliköle nach DIN 51524
Teil 1-3, Schmieröle, Schmierfette auf
Mineralölbasis, schwerentflammbare
Hydraulikflüssigkeiten HFA,HFB, HFC
nach VDMA 24317
Media
Hydraulic oils compliant with
DIN 51524 part 1-3, mineral-based
lubricating oils and greases,flame-retardant hydraulic fluids HFA, HFB,
HFC compliant with VDMA 24317
Validierung anhand von
Versuchen am Profil SPOR 131
Um der geforderten Qualität und
den hohen Anforderungen an die
Programmerweiterung gerecht zu werden, hat Dichtomatik das renommierte
Institut für Maschinenelemente der
Universität Stuttgart beauftragt praxis-orientierte Versuche durchzuführen.
Im Vordergrund steht die Untersuchung
des Dichtvermögens während und
nach der Versuchsdurchführung.
Die Versuche wurden an einem
Hydraulikprüfstand durchgeführt,
Abbildung 1. An diesem Prüfstand
werden maximal fünf Prüfstangen
durch einen Antriebszylinder translatorisch bewegt. Während der
Versuche ausgetragenes Hydrauliköl
wird aufgefangen und regelmäßig
gewogen. Für die Versuche am
Profil SPOR 131 wurden folgende
Prüfparameter gewählt:
• Stangendurchmesser 50mm
• Verfahrgeschwindigkeit 200mm/s
• Hydrauliköl Typ HLP46
• Öldruck 160bar
• Öltemperatur 80°C
Validation based on trials with
the SPOR 131 profile
In order to meet the required quality
and high demands on these additions
to its product range, Dichtomatik
commissioned the renowned Institute
for Machine Elements (Institut für
Maschinenelemente) of Stuttgart
University to conduct practical tests.
The focus lies on evaluating the sealing capacity while the test is being
performed and after. The test were
performed on a hydraulic test bench,
Figure 1. A maximum of five test rods
were moved translationally through
a drive cylinder on this test bench.
Hydraulic oil discharged during the
tests was collected and weighted at
regular intervals. The following test
parameters were selected for the tests
on the SPOR 131 profile.
• Rod diameter 50 mm
• Transverse rate 200 mm/s
• Type HLP46 hydraulic oil
• Oil pressure 160 bar
• Oil temperature 80°C
Leckageverlauf/Process of leakage
Relativaustrag/relative outflow [g]
Dichtheitsverlauf/Sealing capacity
Laufstrecke/distance [km]
Diagramm 1: Dichtheitsverlauf der
getesteten Dichtungen/
Diagram 1: Sealing capacity of the
tested seals over time
niedriges Preissegment/low price segment
hohes Preissegment/high price segment
DICHTOMATIK
Neben vergleichbaren StandardDichtungen aus dem niedrigen Preissegment sind Dichtungen aus dem
Hochpreissegment getestet worden.
In Diagramm 1 sind die Ergebnisse
der Prüfung exemplarisch aufgeführt.
Gut zu erkennen ist, dass der Dichtungstyp aus dem Niedrigpreissegment von
Beginn an Leckage zeigt, die im fortlaufenden Versuch anhält. Ein totaler
Ausfall zum Ende der Prüfung ist das
Resultat. Ursache für das Versagen der
Dichtungen aus dem Niedrigpreissegment ist aller Wahrscheinlichkeit
nach eine nicht ausreichende Werkstoffqualität. Die getesteten Dichtungen
aus dem hohen Preissegment zeigen
ein hervorragendes Ergebnis und es ist
kein Fluidaustrag erkennbar.
Mit dem DICHTOMATIK Profil SPOR
131 erhält man ein durchweg sehr
gutes Resultat. Ein leichter Fluidaustrag
nach kurzer Laufstrecke stagniert wieder und geht auf nahezu Zero-Leckage
zurück. Die SPOR 131 hat ein ähnlich
gutes Dichtverhalten wie das der hochpreisigen Variante erzielt!
Nach erfolgter Versuchsdurchführung
präsentiert sich das DICHTOMATIK
Profil SPOR 131 in einem optimalen
Zustand.
Any seal.
In addition to comparable standard
seals from the low-price segment, seals
from the high-price segment were
included in the tests. The results of testing are presented in diagram 1
as an example. It is readily apparent
that the seal type from the low-price
segment exhibits leakage from the very
beginning and the leakage continues.
Total failure is the result at the end of
testing. The reason for the failure of
the seals from the low-price segment is
most likely the insufficient quality of the
work material. The seals from the highprice segment that were tested achieved an outstanding result; no discharge
of fluid was detected.
The DICHTOMATIK SPOR 131 profile
also achieved an excellent result. The
slight discharge of fluid declines again
after a short distance is covered and
again approaches zero leakage. The
SPOR 131 exhibits a sealing capacity
that resembles that of the high-priced
version!
After the tests were conducted, the
Dichtomatik SPOR 131 profile was still
in impeccable condition.
Any time.
DICHTOMATIK
In Abbildung 2 und 3 ist der Querschnitt vor und nach der Versuchsdurchführung zu sehen.
Die Dichtungsgeometrie ist so gut
wie unverändert und weist nur wenig
Ab-rieb und keine Extrusion auf.
Abbildung 2: Profilquerschnitt
SPOR 131 vor Versuchsdurchlauf
Figure 2: Cross-section of
SPOR 131 profile before testing
Figure 3: Cross-section of
SPOR 131 profile after testing/
Abbildung 3: Profilquerschnitt
SPOR 131 nach Versuchsdurchlauf
Zusammenfassend erschließt sich
mit dem optimierten Dichtungsdesign
der Profile KPOR 130/KPOR 131
und SPOR 130/SPOR 131 sowie
dem neuen PTFE-Bronze-Werkstoff
PT00A201 ein sehr gutes Dichtverhalten. Die durchgeführten Untersuchungen haben ihre Leistungsfähigkeit überzeugend nachgewiesen.
Die Programmerweiterung übertrifft
hinsichtlich der Produktstabilität deutlich Dichtungen des mittleren Preissegmentes. Die DICHTOMATIK
Profile KPOR 130/KPOR 131 und
SPOR 130/SPOR 131 erfüllen die
gestellten Anforderungen und können
in einem breiten Anwendungsspektrum
eingesetzt werden.
Any seal. Any time.
Alle aktuellen Daten finden Sie unter
www.dichtomatik.de
The cross-section before and after testing is shown in figures 2 and 3. The
seal geometry remains virtually unchanged with only marginal abrasion and
no extrusion.
In summary, the optimised seal
design embodied by the KPOR 130/
KPOR 131 and SPOR 130/
SPOR 131 profiles as well as the new
PTFE-Bronze PT00A201 compound
exhibit an excellent sealing capacity.
The tests that were performed verified
their effectiveness in a plausible
manner. These new additions to our
product range significantly outperform
seals from the medium-price segment
in terms of product stability.
The KPOR 130/KPOR 131 and
SPOR 130/SPOR 131 DICHTOMATIK
profiles meet the relevant requirements
and are suitable for a wide range of
applications.
Any seal. Any time.
You will find all the current data at
www.dichtomatik.de
FB 10
FB 10
Werkstoff
PTFE Bronze gefüllt
Material
PTFE bronze filled
Betriebseinsatzgrenzen
Temperatur: -60°C bis +200°C
Gleitgeschwindigkeit : ≤ 15 m/s
Operational application limits
Temperature: -60°C to +200°C
Sliding speed: ≤ 15 m/s
Medien
Hydrauliköle nach DIN 51524 Teil
1 - 3, Schmieröle, Schmierfette auf
Mineralölbasis, schwerentflammbare
Hydraulikflüssigkeiten HFA, HFB, HFC
nach VDMA 24317
Media
Hydraulic oils compliant with DIN
51524 part 1 - 3, mineral-based lubricating oils and greases, flame-retardant
hydraulic fluids HFA, HFB, HFC compliant with VDMA 24317
Funktion
Führungsbänder aus PTFE dienen zur
Führung von Kolben- oder Kolbenstangen. Sie verhindern eine metallische Berührung der Bauteile und
nehmen die auftretenden Querkräfte
auf. PTFE-Führungsbänder zeichnen sich durch ein ausgezeichnetes
Reibungsverhalten aus und minimieren
so den Stick-Slip-Effekt. Außerdem
weisen sie eine hohe thermische und
chemische Beständigkeit auf. PTFEFührungsbänder sind für mittlere
Flächenpressungen geeignet.
Function
Guide tapes made of PTFE compounds
serve to guide pistons or piston rods.
They prevent the metallic contact of
parts and absorb the translational force
that occurs. Guide tapes made of PTFE
compounds are characterised by their
outstanding friction behaviour, which
minimises the stick-slip effect. They
also exhibit high thermal and chemical
resistance. PTFE guide tapes are suitable for medium surface pressures.
Bemerkungen
Führungsbänder haben den Vorteil der
universellen Einsetzbarkeit. Fasen
verhindern die Kantenpressung in
den Nutecken und erleichtern die
Montage.
Any seal. Any time.
Alle aktuellen Daten finden Sie unter
www.dichtomatik.de
Any seal.
Remarks
Guide tapes offer the advantage of universal applicability. Bevelling prevents
edge pressure in groove corners and
facilitates installation.
Any seal. Any time.
You will find all the current data at
www.dichtomatik.de
Any time.
DICHTOMATIK
Any time.
Deutschland/Germany
DICHTOMATIK GMBH
Albert-Schweitzer-Ring 1
D-22045 Hamburg
Postfach 70 04 80
D-22004 Hamburg
Telefon +49/40 /66 98 90
Fax +49/40 /66 98 91 01
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Niederlande/The Netherlands
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Benjamin Franklinstraat 6
NL-8013 NC Zwolle
Postbus 40 102
NL-8004 DC Zwolle
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Fax 038 /467 19 00
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Großbritannien/Great Britain
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Riverside Road
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Fax 01332 /52 44 04
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Österreich/Austria
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Fax 01/259 35 41-30
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Schweden/Sweden
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Fax 0418 /44 98 20
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Frankreich/France
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Mâcon Loché TGV
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Fax 03/85 35 69 37
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Ungarn/Hungary
DICHTOMATIK KFT.
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950 Denison Steet Unit 21
CDN-Markham, Ontario L3R3K5
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Fax 905/470 20 55
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Brasilien/Brazil
Division Dichtomatik Brazil
Freudenberg-Nok
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Av. Piraporinha, 411
BR-Diadema 09950-902 SP
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Mexiko/Mexico
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Any seal.