Bild: AdobeStock_blende11.photo

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Wenn bei der Montage von Stangendichtungen alles mit den Händen greifbar und zugänglich ist, sind auch Dichtungen beherrschbar, die aus mehreren Komponenten bestehen. Wichtige Voraussetzungen sind dabei primär – und das gilt für alle Arten der Dichtungsmontage – Sauberkeit und gratfreie Kanten des Einbauraums. Während zum Beispiel beim Platzieren des Dichtsystems in Großzylindern eher die reine Masse aller Komponenten eine Rolle spielt, sind es bei kleinen hydraulischen Anwendungen die häufig schwer zugänglichen Einbauräume, die den Monteuren die Arbeit erschweren. Im Fokus der FST-Experten stehen Anwendungen von Dichtungen bis minimal 13,5 Millimeter Innendurchmesser. Das entspricht etwa der Größe einer 1-Euro-Cent Münze. Kaum sichtbar und oft richtungsgebunden lassen sich solche Kleindichtungen nur mit viel Aufwand montieren. Während der Montage verformt sich die Dichtung, was mittels Kalibrierung anschließend wieder rückgängig gemacht werden muss. Hinzu kommen ungünstige Durchmesser-/Querschnittverhältnisse und Werkstoffeigenschaften. Es ist ein insgesamt komplexer Vorgang, der hohe Anforderungen an die Materialeigenschaften des Dichtelements und die Funktionalität des Montagewerkzeugs stellt.

Montieren auf engstem Raum

Konushülse und Schieber, Bild: Freudenberg
Bei kleineren Dichtungen, wie dieser Stangendichtung, helfen Konushülse und Schieber bei der Montage. Bild: Freudenberg

Wie sich auch solche Kleinstdichtungen erfolgreich montieren lassen, lässt sich anhand einer hydraulischen Nockenwellenverstellung zeigen. Aufgrund der Leichtbauweise sind in kompakten Apparaturen meist Einbauräume vorhanden, die schwer zugänglich und oft nur von einer Seite erreichbar sind. Teilbare Gehäuse, die bei größeren Standard-Anwendungen für eine gute Zugänglichkeit sorgen, sucht man hier vergeblich. Bei minimalen Platzverhältnissen sind die Gehäusewände teilweise so dünn, dass eine zusätzliche Verschraubung auch nicht möglich wäre.

Werkzeuge erleichtern die Montage

O-Ring Montage, Bild: Freudenberg
Ein O-Ring wird in einen besonders kleinen Einbauraum eingeführt. Bild: Freudenberg

Dichtungen mit größerem Durchmesser lassen sich unter anderem mit den Fingern oder einer Zange nierenförmig verformen und so sicher platzieren. Kleine Durchmesser verhindern aber, dass die Dichtung auf diese einfache Art in eine Nut im Einbauraum eingeführt werden kann. Hier kommt ein spezielles Montagewerkzeug zum Einsatz: Eine konusförmige Hülse wird so am Gehäuse platziert, dass ein Schieber die Dichtung elastisch verformend durch den Konus drücken kann. Auf diese Weise gelangt die Dichtung tief ins Innere des Einbauraums, wo sie in die Gehäusenut einspringt.

Mehrteilige Dichtungselemente aus PTFE

Spreitzfinger,  Bild: Freudenberg
Ein modifizierter Schieber mit einer definierten Ringnut an der Spitze der Spreitzfinger unterstützt den Einbau des PTFE-Dichtelements. Bild: Freudenberg

Mehrteilige und unsymmetrische Dichtungen stellen die Monteure vor besondere Herausforderungen. Vor allem dann, wenn PTFE als Dichtungswerkstoff zum Einsatz kommt. PTFE besitzt keine Eigenelastizität und benötigt daher ein Vorspannelement, meist einen O-Ring, um als Dichtelement zu funktionieren. Erschwerend kommt hinzu, dass ein PTFE-Dichtelement in der Regel richtungsgebunden eingebaut werden muss. Es sind also gleich mehrere Faktoren zu berücksichtigen, damit die Funktionalität der Dichtung im Einbauraum gegeben ist. Der O-Ring sitzt außen in der Nut und muss daher als erstes montiert werden. Bei extrem kleinen Einbauräumen im Bereich von 15 Millimeter Durchmesser kann der O-Ring – auch aufgrund seines runden Querschnitts – nicht mit Hilfe einer Zange oder der 3-Finger-Methode in die Nut einschnappen. FST hat ein simples Verfahren für die Montage kleiner O-Ringe entwickelt. Hierfür kommt ein leicht modifizierter Kugelschreiber mit Metallkappe zum Einsatz: Ohne Kappe und mit einer etwas gekürzten Mine lässt sich an der Stiftspitze ein idealer Hohlraum schaffen, der einen O-Ring in kleiner Schlaufe aufnehmen kann. Der Stift selbst ist dünn und lang genug, um selbst tief sitzende Nuten zu erreichen. Sobald die lose Schlaufe des O-Rings in der Nut positioniert ist, genügt ein Klick auf den Kugelschreiber und die in den Stift eingeführte Schlaufe des O-Rings wird freigegeben. Korrigiert der Monteur mit der Stiftspitze die Lage der Dichtung im Anschluss leicht, schnappt der O-Ring an der gewünschten Position ein.

Ein Werkstoff erinnert sich...

Nockenwellenverstellung, Bild: Freudenberg
Kolben und Einbauraum einer typischen, hydraulischen Nockenwellenverstellung: Die Montage kleiner Dichtungen ist bei schwer zugänglichen Einbauräumen besonders kniffelig. Bild: Freudenberg

Für die anschließende Montage des PTFE-Dichtelements nutzt das Unternehmen einen modifizierten Schieber mit einer definierten Ringnut an der Spitze der Spreitzfinger. Der kleine Dichtring wird in korrekter Orientierung präzise gehalten. Erst mit dem sogenannten Einspringen in die Nut gibt der Schieber den Ring frei. Dadurch kann der Ring nicht über die Nut hinaus geschoben werden. Sind noch Fremdkörper in der Nut, gibt der Schieber die asymmetrisch liegende Dichtung nicht frei und zwingt zur Demontage. Diese 100-prozentige Kontrolle leistet einen wichtigen Beitrag zur Automatisierung von Montagevorgängen.

Dichtungs-Zange, Bild: Freudenberg
Größere Dichtungen lassen sich mit einer Zange einbauen. Bild: Freudenberg

Der Werkstoff PTFE ist zwar nicht elastisch, verfügt jedoch über eine für diese Art von Montage erforderliche Rücksprungfähigkeit. Das ist eine Art Erinnerungsvermögen des Werkstoffs an seine ursprüngliche Geometrie und damit eine wichtige Eigenschaft, die Qualitätswerkstoffe bieten. Denn während des Schiebens durch den Konus wird das PTFE-Dichtelement plastisch verformt. Sobald die Nut erreicht ist, muss sich der Ring an seine ursprüngliche Form erinnern und etwas aufspringen, um die Position in der Nut zu halten. Erst danach kann der Ring mit Hilfe eines Kalibrierdorns auf das Stangenmaß kalibriert werden. Diese Kalibrierung ist für eine direkt anschließende Montage der Stange notwendig. Aufgrund der Rücksprungfähigkeit würde der Dichtring aus PTFE auch ohne dieses aktive Zurückformen nach wenigen Tagen seine ursprünglich gegebene Geometrie wieder einnehmen.

Das beschriebene Verfahren zur sicheren und reproduzierbaren Montage von Dichtungen in komplexe Einbauräume verhindert darüber hinaus ein unerwünschtes Phänomen: die zeitlich begrenzte Leckage des Dichtsystems unmittelbar nach Inbetriebnahme. Diese ist auf den PTFE-Profilring zurückzuführen. Er ist zwar wiederholt formbar, doch Knicke beziehungsweise eine unsachgemäße Montage des PTFE-Profilrings verhindern eine erfolgreiche Kalibrierung. Der Ring benötigt Zeit, um seine ursprüngliche, funktionale Form durch Selbst-Kalibrierung wieder einzunehmen.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Mit den richtigen Montagewerkzeugen lassen sich selbst kleine Dichtelemente in tiefe Einbauräume sicher, lagerichtig und reproduzierbar positionieren. Störungen oder Fehler bei der Montage können rechtzeitig erkannt und Anfangsleckagen bei Dichtelementen aus PTFE vermieden werden. do

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