X-Ringe/Quad-Ring®

X-Ringe/Quad-Ring®

Beschreibung

X-Ringe, auch bekannt unter den Bezeichnungen Quad-Ring® oder Vierlippenring, sind selbsttätige, doppeltwirkende Dichtelemente mit einem eigens dafür entwickelten vierlippigen Profil. Im Standard sind X-Ringe aus den Werkstoffen Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) und aus Fluorkautschuk (FPM) lieferbar.

Als Sonderwerkstoffe sind ebenfalls Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Hydrierter-Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (H-NBR), Neoprene (CR), Silikonkautschuk (MVQ), Polyurethan (PU) oder Perfluorkautschuk (FFKM), auch in FDA konformen Mischungen lieferbar.

Gegenüber einem O-Ring bietet der X-Ring eine doppelte Dichtfunktion. Er benötigt eine geringere Vorspannung, die auf Grund der geringeren Anpresskräfte zu verminderter Reibung bei dynamischem Einsatz führt. Durch das speziell entwickelte Vierlippenprofil neigt der X-Ring bei hin- und hergehenden Bewegungen nicht zum Rollen (verdrillen) in der Nut.

Standard X-Ringe sind in zölligen Abmessungen mit O-Ring Abmessungen der amerikanischen Norm AS568A austauschbar.

Eine Übersicht der lieferbaren X-Ringe in metrischen Abmessungen finden Sie in der Tabelle ZM. Weitere Abmessungen sind auf Anfrage lieferbar.

X-Ringe können als dynamische (z. B. Kolben- oder Stangendichtungen) oder statische Abdichtung (z.B. in Deckeln, Flanschen oder Buchsen).in einem weiten Anwendungsbereich eingesetzt werden. Die Auswahl des geeigneten Werkstoffes erfolgt immer in Abhängigkeit von Druck, Temperatur und dem abzudichtenden Medium.

Schnurstärken nach Amerikanischer Norm AS 568 A

1,021,271,521,782,623,535,337,00
Abbildung 1 – X-Ringe Bemaßung
Abbildung 1 – X-Ringe Bemaßung

Eine Übersicht der lieferbaren X-Ring Abmessungen finden sie in Tabelle V.

Vorteile beim Einsatz von X-Ringen

Da X-Ringe gegenüber O-Ringen weniger vorgespannt werden müssen, benötigen sie eine geringere Vorpressung, die zu einer verminderten Reibung bei dynamischem Einsatz führt.

Darüber hinaus bietet der X-Ring gegenüber einem O-Ring weitere Vorteile:

  • Ein Schmiermittelreservoir, das sich auf Grund der besonderen Geometrie zwischen den Dichtlippen bilden kann.
  • Eine geringe Reibung, da der X-Ring bei vergleichbarer O-Ring Abdichtung weniger radial vorgespannt wird. Die geringeren Anpresskräfte ergeben weniger Reibung, einen geringeren Verschleiß und somit eine höhere Lebensdauer der Abdichtung.
  • Ein sehr gutes Dichtverhalten, da Aufgrund einer günstigeren Verteilung der Pressung über den Querschnitt eine hohe Dichtheit erzielt wird.
  • Hohe Sicherheit gegen Verdrillen, da der X-Ring auf Grund seines besonderen Profils nicht wie ein O-Ring zum Rollen in der Nut (bei hin- und hergehender Bewegung) neigt.
  • Kein störender Pressgrat, da der fertigungsbedingte, oft störende Grat am Innen- bzw. Außendurchmesser des O-Ringes, beim X-Ring zwischen den Dichtlippen liegt.
  • Ein sehr gutes Dichtverhalten, da Aufgrund einer günstigeren Verteilung der Pressung über den Querschnitt eine hohe Dichtheit erzielt wird.

X-Ringe/Quad-Ring®

Anwendungen

Einsatzbereiche

X-Ringe können für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen eingesetzt werden. Sie sind in ihrer Handhabung mit O-Ringen vergleichbar. Vorzugsweise kommen X-Ringe in dynamischen Abdichtungen zum Einsatz. Hierbei wird der Einsatz wird jeweils durch den abzudichtenden Druck und die Geschwindigkeit begrenzt.

Dynamischer Einsatz

  • zur Abdichtung von Kolben- und Stangendichtungen, Plunger usw.
  • zur Abdichtung von schwenkenden, rotierenden oder schraubenförmigen Bewegungen an Wellen, Spindeln, Drehführungen usw.

Statischer Einsatz

  • als radial-statische Abdichtung, z. B. bei Buchsen, Deckeln, Rohren usw.
  • als axial-statische Abdichtung, z. B. bei Flanschen, Deckeln, Verschlüssen usw.
  • als Vorspannelement für gummivorgespannte Hydraulikdichtungen, wenn Gefahr für das Verdrillen des O-Ringes besteht.
  • In Motorrad- oder Rollenketten

Einsatzbedingungen

X-Ringe können in einem weiten Anwendungsbereich eingesetzt werden. Die Auswahl des geeigneten Werkstoffes, muss unter Berücksichtigung der Betriebsparameter Druck, Temperatur

und Medien erfolgen.

Betriebsdruck:

dynamischer Einsatz:

hin- und hergehend:bis 5 MPa ( 50 bar) ohne Stützring
bis 30 MPa (300 bar) mit Stützring
rotierend:bis 15 MPa (150 bar) mit Stützring

statischer Einsatz:

bis 5 MPa ( 50 bar) ohne Stützring
bis 40 MPa (400 bar) mit Stützring
Bitte beachten Sie die zulässigen Spaltmaße der Tabelle III

Geschwindigkeit:

hin- und hergehend:bis 0,5 m / s
rotierend:kurzzeitig bis 2,0 m / s

Temperatur:

Ist abhängig vom Werkstoff und der Medienbeständigkeit:
allgemeiner Einsatz:– 25 °C bis + 100 °C
Spezial – Compounds:– 60 °C bis + 200 °C
rotierender Einsatz:– 25 °C bis + 80 °C

Bei der Beurteilung der Einsatzkriterien sind die kurzzeitige Spitzen- und Dauereinsatztemperatur sowie die Einschaltdauer zu berücksichtigen. Bei rotierendem Einsatz sind die Temperaturerhöhungen durch Reibungswärme zu beachten.

Medien:

Mit einer umfangreichen Auswahl an Werkstoffen mit unterschiedlichen Eigenschaften können nahezu alle Flüssigkeiten, Gase und Chemikalien abgedichtet werden. Bitte beachten Sie bei der Auswahl des geeigneten Werkstoffes die Werkstoffliste in Tabelle VI.

X-Ringe/Quad-Ring®

Werkstoffe

Die nachfolgenden Elastomerwerkstoffe (gemäß Tabelle VI) sind lieferbar. Werden keine besonderen Anforderungen an den Werkstoff gestellt, wird als Standardwerkstoff NBR (Acrylnitril-Butadien-Kautschuk) in 70 Shore A eingesetzt.

Tabelle VI
X-Ring Standard Elastomerwerkstoffe

Elastomere (Chemische Bezeichnung)ASTM D 1418ISO 1629Härte Shore A *FarbeCompoundTemperatur- bereich °C **Besonderheit
Acrylnitril-Butadien-KautschukNBRNBR70schwarz-25 bis + 100°C
Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (schwefelvernetzt)EPDMEPDM70schwarz-30 bis + 120°C
Silikon-KautschukMVQMVQ70rot-50 bis + 200°C
FluorkautschukFKMFPM70schwarz-20 bis + 200°CKurzfristig bis 230°C

X-Ring Sonder Elastomerwerkstoffe

Elastomere (Chemische Bezeichnung)ASTM D 1418ISO 1629Härte Shore A *FarbeCompoundTemperatur- bereich °CBesonderheit
Acrylnitril-Butadien-KautschukNBR
NBR
NBR
NBR
NBR
NBR
NBR
NBR
70
80
90
70TT
schwarz
schwarz
schwarz
schwarz
-25 bis + 100°C
-25 bis + 100°C
-25 bis + 100°C
-45 bis + 70°C

FDA konform

Tieftemperatur-compound, kurzfristig bis 100°C

Hydrierter Acrylnitril-Butadien-KautschukNEMH-NBR70grün-35 bis + 150°C
Chloropren-KautschukCRCR70schwarz-40 bis + 120°C
Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk
(peroxid vernetzt)
EPDM
EPDM
EPDM
EPDM
EPDM
EPDM
70P
70P
70PB
schwarz
schwarz
schwarz

990

978

-25 bis + 150°C
-40 bis + 130°C
-45 bis + 140°C

FDA konform

für Bremsflüssigkeiten

Silikon-KautschukMVQMVQ70rot-50 bis + 200°CFDA konform
Fluorsilikon-KautschukFVMQMFQ70blau
schwarz
-60 bis + 200°C
FluorkautschukFKM
FKM
FKM
FKM
FKM
FKM
70
80
90
schwarz
schwarz
schwarz
-20 bis + 200°C
-20 bis + 200°C
-20 bis + 200°C

FDA konform

Hochvakuum geeignet

Sondercompounds nach NSF sind auf Anfrage ebenfalls lieferbar.

X-Ring Perfluor Elastomerwerkstoffe

Elastomere (Chemische Bezeichnung)ASTM D 1418ISO 1629Härte Shore A *FarbeCompoundTemperatur- bereich °CBesonderheit
PerfluorkautschukFFKMFFKM75schwarz720– 20 bis + 250 oCStandardcompound
PerfluorkautschukFFKMFFKM80726– 20 bis + 290 oC
PerfluorkautschukFFKMFFKM75722– 20 bis + 300 oC
PerfluorkautschukFFKMFFKM70728– 20 bis + 330 oCHochtemperaturcompound
PerfluorkautschukFFKMFFKM90735– 20 bis + 230 oC
*Härtebereich nach DIN 53505. Die Härteangabe bezieht sich auf die in der DIN beschriebenen Prüfkörper.
**Die angegebenen Temperaturen sind Grenzwerte und immer im Zusammenhang mit dem abzudichtenden Medium sowiedem Betriebsdruck zu sehen. Die zulässigen Dauertemperaturen liegen stets niedriger als diese Grenzwerte.

 

Weitere technische Informationen zur Wahl der X-Ring Größe, Dehnung-Stauchung, Vorpressung, den verschiedenen Einbauarten, Nutgestaltung, Oberflächenbeschaffenheit und Ausführung der Einbauschrägen erfolgen in Kürze.

Einbau von X-Ringen in Verbindung mit Stützringen

Eine andere Möglichkeit, den X-Ring vor Extrusion in den Dichtspalt zu schützen, ist der zusätzliche Einbau von Stützringen. Der Einbau von Stützringen wird grundsätzlich dann empfohlen, wenn mindestens eine der folgenden Bedingungen vorliegt:

  • große Drücke – ab ca. 5 MPa (50 bar)
  • große Toleranzen oder Spalte zwischen den abzudichtenden Teilen
  • hohe Temperaturen bzw. Temperaturschwankungen bei Aufdehnung der Bauteile unter Druck
  • hoher Verschmutzungsgrad im System

Bei einseitig wirkendem Druck genügt der Einbau eines Stützringes auf der druckabgewandten Seite. Bei wechselseitiger Druckbeaufschlagung sind zwei Stützringe, je ein Ring zu beiden Seiten des X-Ringes, erforderlich.

Dichtspalte

Die in Tabelle III (Einbaumaße) angegebenen Toleranzen und zulässigen radialen Spaltmaße S (Dichtspalt) sind einzuhalten. Bei zu großen Dichtspalten besteht die Gefahr der Spaltextrusion, die eine Zerstörung der Dichtung zur Folge haben kann. (Abbildung 9). Der zulässige Spalt S zwischen den abzudichtenden Teilen ist vom Systemdruck, der Schnurstärke und der Shorehärte abhängig.

Abbildung 9 – Spaltextrusion
Abbildung 9 – Spaltextrusion

Einbau von X-Ringen in Verbindung mit Stützringen

Die nachfolgenden Tabellen gestatten eine leichte Vorauswahl und Zuordnung der Stützringe zur X-Ring Größe, bzw. Nutabmessung.

Die Auswahlreihe enthält zwei Stützring-Typen:

  • geschlitzte, spiralförmige Ausführung, vorzugsweise für außen- und innendichtenden Einbau (Bohrung und Stange)
  • ungeschlitzte Ausführung, vorzugsweise für innendichtenden Einsatz (Welle) bei radial-dynamischer Beanspruchung

Der Standard-Werkstoff für die Stützringe ist reines ungefülltes PTFE. Sonderwerkstoffe, z.B. für formgespritzte Stützringe, bieten wir Ihnen auf Anfrage an.

X-Ringe/Quad-Ring®

Einbauempfehlungen

Abbildungen 10 – Einbauzeichnung
Abbildungen 10 – Einbauzeichnung

Tabelle III – Einbaumaße

Schnur- stärkeRadiale Vorpressung*NutabmessungenRadiusrad. Spalt
Nuttiefe **Nutbreite ***
dynamischstatischdynamischstatisch
max.max.
d2min.min.t1 +0,05t +0,05b1,b4 +0,2b2 +0,2b3 +0,2r1Smax
1,020,300
0,115
0,350
0,165
0,800,751,200,100,03
1,270,330
0,145
0,430
0,245
1,000,901,400,100,03
1,520,350
0,165
0,450
0,265
1,251,151,700,200,04
1,780,360
0,175
0,460
0,275
1,501,402,003,404,800,200,05
2,620,400
0,215
0,450
0,265
2,302,253,004,405,800,300,08
3,530,430
0,205
0,530
0,305
3,203,104,005,406,800,400,08
5,330,560
0,250
0,710
0,400
4,904,756,007,709,400,400,10
7,000,700
0,350
0,950
0,600
6,406,208,0010,5013,000,600,10

Im Gegensatz zu den Nuten für O-Ringe, werden die Standardnuten für X-Ringe tiefer ausgeführt, da die X-Ringe weniger Verpressung benötigen und somit eine niedrigere Reibung und weniger Verschleiß erzielt wird.

Falls zu erwarten ist, dass der X-Ring in der Anwendung auf Grund des aggressiven Mediums zu Quellen beginnen, kann die Nut um bis zu 15 % vergrößert werden, ohne das es hierdurch zu einer Beeinträchtigung der Dichtwirkung kommt.

Allgemeine Hinweise

*Maximale bzw. minimale Werte für die radiale Vorpressung unter Berücksichtigung der zulässigen Toleranzen von Schnurstärke und Nuttiefe. Eine maximale radiale Vorpressung ergibt eine gute Dichtwirkung, erhöht jedoch die Reibung. Eine minimale radiale Vorpressung verringert die Dichtwirkung und verbessert die Reibung.
**Die Angaben der Nuttiefe sind Durchschnittswerte und gelten für die mittlere Beanspruchung in der Hydraulik. Bei exzentrischer Lage des Kolbens oder Durchbiegung der Stange, sowie im Vakuum- und Niederdruckbereich ist die Nuttiefe zu verringern bzw. die Vorpressung zu erhöhen.
***Wenn eine höhere Quellung des Dichtungswerkstoffes zu erwarten ist, kann die Nutbreite bis ca. 15 % vergrössert werden, ohne dass es hierdurch zu einer Beeinträchtigung der Dichtwirkung kommt.

Die Einbaumaße der Tabelle III gelten für X-Ringe aus dem Standardwerkstoff NBR. Bei Elastomeren mit hohem Schrumpfverhalten, wie z.B. MVQ oder FPM, muss die Nuttiefe verringert werden (siehe auch nachfolgende Tabelle IV). Der Innendurchmesser und die Schnurstärke können geringfügig abweichen.

Tabelle IV – Nuttiefen für X-Ringe aus Silikonkautschuk (MVQ) oder FPM (Fluorkautschuk).

SchnurstärkeNuttiefe *
dynamischstatisch
d2t1t
1,020,800,75
1,271,200,90
1,521,301,20
1,781,501,40
2,622,302,25
3,533,153,00
5,334,754,50
7,006,206,00

Quad-Ring® is a registered trademark of Minnesota Rubber and Plastics, Quadion LLC.
X-sel® war früher eine eingetragene Word-Bildmarke von Quadion Corporation (bis 23.06.2004)

Bestellbeispiel:

XR4,47 x 1,78 FPM 7010034585

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