Der federnde PTFE-Dichtring erreicht den ersten Dichtkontakt durch eine Kombination aus mechanischer Vorspannung und Materialeigenschaften.Beim Einbau in die Nut zwischen den Dichtflächen erzeugt der Metallfederkern eine vorspannende Reaktionskraft, die eine elastische Kontaktspannung zwischen dem PTFE-Material und den Gegenflächen erzeugt.Diese Kraft sorgt für einen innigen Kontakt, noch bevor der Systemdruck aufgebracht wird.Das PTFE bildet die eigentliche Dichtungsfläche, während die Feder einen gleichmäßigen Anpressdruck aufrechterhält und kleinere Oberflächenfehler und Unterschiede in der Wärmeausdehnung ausgleicht.Diese Konstruktion aus zwei Materialien kombiniert die chemische Beständigkeit und geringe Reibung von PTFE mit der mechanischen Belastbarkeit der Feder.
Die wichtigsten Punkte werden erklärt:
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Zwei-Material-Konstruktion
- Die Dichtung besteht aus einem PTFE-Ring verbunden mit einem Metallfederkern
- PTFE bietet chemische Beständigkeit und eine reibungsarme Dichtungsoberfläche
- Feder sorgt für mechanische Unterstützung und gleichmäßige Kraftübertragung
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Mechanismus zum Vorspannen
- Beim Einbau wird die Feder in der Stopfbuchsbrille zusammengedrückt.
- Diese Kompression erzeugt eine Reaktionskraft (Vorspannung) vor dem Betrieb des Systems
- Erzeugt eine anfängliche elastische Kontaktspannung zwischen PTFE und den Dichtungsflächen
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Erzeugung von Kontaktspannungen
- Federkraft verformt PTFE leicht gegen die Kontaktflächen
- Erzeugt mehrere mikroskopische Kontaktpunkte entlang der Dichtungsfläche
- Kompensiert die Oberflächenrauheit (typischerweise 3-5 μm Ra für eine effektive Abdichtung)
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Vorteile der elastischen Verformung
- Ermöglicht die Anpassung der Dichtung an kleine Oberflächenunebenheiten
- Aufrechterhaltung des Kontakts bei Temperaturschwankungen (PTFE dehnt sich ~10x stärker aus als Stahl)
- Sorgt für sofortige Abdichtung, bevor sich der Systemdruck aufbaut
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Druckunterstützte Leistung
- Der erste Kontakt bildet die primäre Dichtungsbarriere
- Späterer Systemdruck verstärkt die Abdichtung, indem er PTFE gegen die Rillenwände drückt
- Die Feder hält den minimalen Kontaktdruck bei Druckschwankungen aufrecht
Dieser Konstruktionsansatz löst die grundlegende Herausforderung bei der Herstellung zuverlässiger statischer Dichtungen - das Erreichen eines ausreichenden Kontaktdrucks an der Grenzfläche bei gleichzeitiger Berücksichtigung von Fertigungstoleranzen und thermischen Effekten.Das Gedächtnis der Feder sorgt dafür, dass das PTFE während der gesamten Lebensdauer einen optimalen Kontakt behält.
Zusammenfassende Tabelle:
| Funktion | Funktion |
|---|---|
| Konstruktion aus zwei Materialien | PTFE sorgt für chemische Beständigkeit; Feder gewährleistet gleichmäßige Kontaktkraft |
| Mechanismus zum Vorspannen | Erzeugt eine erste elastische Kontaktspannung vor dem Betrieb des Systems |
| Erzeugung von Kontaktspannungen | Kompensiert Oberflächenrauhigkeit (3-5 μm Ra) über mikroskopische Kontaktpunkte |
| Elastische Verformung | Bewahrt die Dichtungsintegrität bei Temperaturschwankungen und Druckschwankungen |
| Druckunterstützte Abdichtung | Der Systemdruck verbessert die Abdichtung, während die Feder den minimalen Kontakt aufrechterhält |
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