Geschichte und Bedeutung
1936 erfand der Däne Niels Christensen im Alter von 26 Jahren den O-Ring. Der Skandinavier war jahrelang in Chicago als Technischer Zeichner tätig. Trotz einer erfolgreichen Patentgenehmigung im Jahr 1939 erlangte seine Erfindung erst nach dem Ausbruch des 2. Weltkriegs an Bedeutung. Nachdem er erfolgreich die Wirkungsweise seiner Dichtung an einem Northrop-Flugzeug demonstriert hatte, verkaufte er seine O-Ringe an das Militär. Aufgrund einer steigenden Nachfrage der Kriegsindustrie wurde der O-Ring, insbesondere bei Hydrauliksystemen der Luftwaffe zum Hauptdichtungselement.
Der ausgerufene „nationale Notstand“ der USA nach Kriegseintritt sorgte dafür, dass sein ursprünglicher Erfinder enteignet wurde. Christensen versuchte jahrelang einen nennenswerten Klageprozess gegen die Regierung in Gang zu setzen – bedauerlicherweise ohne Erfolg. Seine Nachfahren erhielten später das Patent zurück. Die Restlaufzeit betrug allerdings nur noch wenige Jahre, sodass das Patent aufgrund des Missbrauchs der Regierung für die Familie fast wertlos war. Erst im Jahr 1971 endete der Prozess mit einer bescheidenen Entschädigung von 100.000 Dollar für die Familie Christensen.
Anwendung und Funktionsweise
Der O-Ring ist für seine vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten weltweit bekannt. Selbst knapp 90 Jahre nach seiner Erfindung ist diese Dichtung in allen Industriebereichen zu finden. Standardmäßig sitzt der O-Ring in einer gefrästen oder gedrehten Nut eines Bauteils, um das Auslaufen von Flüssigkeiten zu verhindern. Der Ring wird meist bei statischen Anwendungen eingesetzt, kann aber auch bei dynamischen Verbindungen angewendet werden. Durch sein flexibles Verhalten passt er sich für gewöhnlich der geforderten Toleranz an. Der kreisrunde Querschnitt des Rings sorgt für eine axiale oder radiale Abdichtung innerhalb der Konstruktion.
Die Größe des Rings setzt sich aus Innendurchmesser x Schnurdurchmesser zusammen. Ein typische Bemaßung wäre zum Beispiel 10 x 1,0mm. Je nach Anwendungsgebiet können die Maße stark variieren. O-Ringe vertragen in der Regel eine Druckbelastung von 50bar. Bei statischen Belastungen kann der Druck diesen Wert auch übersteigen, jedoch sind hierfür unbedingt Stützringe notwendig. Die maximale Temperaturbeständigkeit liegt bei -30 bis 320Grad Celsius. Ein O-Ring ist, in Abhängigkeit vom Material, mit allen chemischen Stoffen verträglich. Darüber hinaus spielt die richtige Wahl des Materials eine ausschlaggebende Rolle für die Lebensdauer. In der Regel besteht der gummiartige O-Ring aus Elastomeren. Je nach Belastung sollte aus folgenden Materialien das richtige gewählt werden: Neopren, Silicone, EPDM, FKM, FFKM, Flursilikon, Polyurethan und Nitril. Darüber hinaus sind noch weitere Materialien vorhanden, die beim jeweiligen Hersteller angefragt werden können. Das Dichtungselement wird in Deutschland mit der Bezeichnung DIN ISO 3601 genormt.
Herstellung
Für die Fertigung von O-Ringen kommen meist zwei Verfahren infrage: das Formpressen und das Spritzgussverfahren. Das Formpressen erfolgt zunächst durch die Herstellung eines Stangenrohlings. Dieser wird anschließend in die gewünschte O-Form gelegt, stark erhitzt und schlussendlich gepresst. Nach dem Entgraten ist der Fertigungsprozess abgeschlossen. Diese Methode eignet sich besonders für kleinere Stückzahlen und bei größeren Abmessungen. Darüber hinaus reduziert der Vorgang, verglichen mit anderen Methoden, die Werkzeugkosten.
Beim Spritzgussverfahren oder Spritzgießen wird das Material des Rings unter hohen Temperaturen verflüssigt und mit starkem Druck in eine geschlossene Form gespritzt. Für Standardgrößen ist aufgrund der hohen Stückzahlen diese Methode besonders geeignet. Der Arbeitsprozess kann automatisiert ablaufen, sodass große Auftragsserien günstig produziert werden können.