Konstruktionswerkzeug für die Dichtungsauswahl

Der O-Ring-Selector von Parker verknüpft eine Vielzahl von Dichtungsmaterialien mit einer Kalkulationsplattform. Anwender können mit diesem Engineering-Tool Dichtungssysteme einfach berechnen. Bei der Materialauswahl werden Einsatztemperaturen, abzudichtende Medien, Polymerfamilie, Dichtungshärte und erforderliche Freigaben und Konformitäten des Dichtungsmaterials berücksichtigt. Der Datensatz des somit charakterisierten Materials fließt in die eigentliche Auslegung des Dichtungssystems ein. Die Möglichkeiten der Parametrisierung des Dichtungssystems umfassen thermische Expansionskoeffizienten der Dichtung und der Hardware-Komponenten, Volumenquellung der Dichtung und Herstellungstoleranzen für die Hardware-Komponenten.

Das Konstruktionstool ist in drei Hauptbereiche eingeteilt: den „Service Conditions & Material Selector“, den „Size Selector“ und den Bereich „Notes“. Im „Service Conditions & Material Selector“ können Anwendungsbedingungen wie Temperatur, Medium und erforderliche Zertifikate definiert werden. Mit diesen Eingaben werden geeignete Dichtungswerkstoffe aus der umfangreichen Materialpalette herausgefiltert. Nach Eingabe der Abmessungen der Systemhardware berechnet der „Size Selector“ die Maße und Toleranzen eines geeigneten O-Rings.

Abschließend kann der Anwender im Bereich „Notes“ persönliche Notizen, schriftliche Ergänzungen und Kommentare zu einer durchgeführten Berechnung festhalten. Die gesamte Berechnung inklusive Notizen kann als PDF-Dokument exportiert und gespeichert werden.

Die Auswahl des richtigen Materials für eine bestimmte Anwendung ist ein zentraler Schritt, um die Funktionsfähigkeit des O-Rings im abzudichtenden System sicherzustellen. Im „Service Conditions & Material Selector“ erfolgt die Definition der Anwendungsbedingungen unter „Service Conditions“. Hier lassen sich beispielsweise die minimale und maximale Anwendungstemperatur eintragen. Auch können, wenn bereits bekannt, die gewünschte Polymergruppe („Polymer Group“) und die Härte des Materials ausgewählt werden.

Damit später die Einbausituation und die O-Ring-Abmessungen berechnet werden können, ist die Angabe des Anwendungs-Temperaturbereiches als Minimum erforderlich. Erfolgt eine Eingabe in ein Datenfeld, zeigt das Tool automatisch die passenden Dichtungswerkstoffe unter „Product Matches“ an.

Über den „Advanced Material Selector“ können Anwender ein noch feineres Bild der Anwendung zeichnen: Im Suchfeld Medienkompatibilität („Filter by Fluid Compatibility“) lassen sich unterschiedlichste Medien auswählen und miteinander kombinieren. Dabei greift das Tool auf eine Datenbank mit mehr als 2.500 unterschiedlichen Medien zu. Auch erforderliche Freigaben und Konformitäten der Werkstoffe können durch einen entsprechenden Filter festgelegt werden: Die Suche kann entweder nach Gruppen sortiert erfolgen oder es kann unter „Individual Certifications“ ein bestimmtes Zertifikat ausgewählt werden.

Nun erfolgt im Bereich „Size Selector“ (Größenauswahl) die eigentliche Berechnung der Einbausituation und des geeigneten O-Rings. Dieser Bereich ist in drei Segmente unterteilt: Die „Hardware Configuration“, die „Sizing Selection“ und die Ergebnisse der Berechnung („Results“).

In der „Hardware Configuration“ erfolgt die detaillierte Beschreibung des abzudichtenden Systems. Dabei stehen vier grundlegende Dichtungssysteme zur Auswahl, die jeweils repräsentative radiale oder axiale Dichtungsfälle („Sealing Cases“) abbilden. Nach Auswahl der Einbausituation in der „Hardware Configuration“ passt sich die visuelle Darstellung automatisch an. Die jeweiligen Dichtungsfälle lassen sich anschließend weiter spezifizieren.

Eine präzise Kalkulation des Dichtungssystems bedingt auch eine Berücksichtigung der thermischen Expansion der einzelnen Hardware-Komponenten sowie der chemischen Quellung der Dichtung. Dies kann im Bereich „Thermal Expansion & Chemical Swelling“ näher definiert werden. Bei der Auswahl der thermischen Expansionskoeffizienten der einzelnen Hardware-Komponenten kann auf repräsentative Werte, zum Beispiel für Stahl zurückgegriffen werden. Bei genauer Kenntnis können die Werte auch manuell eingetragen werden.

Nachdem die Hardware-Konfiguration soweit abgeschlossen wurde, erfolgt nun die konstruktive Parametrisierung des Dichtungssystems im Segment „Sizing Selection“. Auch hier können alle Werte wie O-Ring Durchmesser, Kolbendurchmesser inklusive Toleranzen und so weiter manuell eingetragen und somit die Leistungsfähigkeit eines bestehenden Dichtungssystems mit Hilfe der durchgeführten Kalkulationen abgeschätzt werden. Liegen jedoch nicht alle erforderlichen Informationen über das gesamte Dichtungssystem vor, empfiehlt der Hersteller, das Modul „Size Search“ in der „Sizing Selection“ zu nutzen.

Ein Hinweis für Dichtungssysteme mit sehr kleinen Dimensionen: Diese sind per se aufgrund von Toleranzkaskaden (sogenannten Tolerance Stack-ups) recht schwierig auszulegen. In diesen Fällen rät der Anbieter dazu, einen Dichtungsexperten für eine Fallstudie zu kontaktieren. do