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Konstruktionsrichtlinien

Die Maße für Ihre Zeichnung

Für die Wellenlauffläche genügen die im Maschinenbau üblichen Stähle. Durch den geringen Anpressdruck der VR-Dichtung kann oft auf eine Nachbehandlung verzichtet werden — in vielen Fällen genügt Standard-Edelstahl ungehärtet. Was Sie trotzdem einhalten sollten, steht hier: alle Werte aus unserem Katalog 2024/25.

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Welle

Gegenlauffläche

Die Lauffläche entscheidet über die Lebensdauer des ganzen Dichtungssystems. Die folgenden Anforderungen gelten nach DIN 3760 und DIN 3761.

Oberfläche und Toleranzen

Mittlere Rautiefe Rz1 – 5 µm
Mittenrauwert Ra0,1 – 0,8 µm
Größte Rautiefe Rmax≤ 6,3 µm
Dralldrallfrei
DurchmessertoleranzISO h11
RundheitIT 8
Einführfase der Welle1 – 2 mm unter 30°, gratfrei
Rundlauf, Koaxialitätnach DIN 3760

Neuere Veröffentlichungen aus der Dichtungstechnik empfehlen Rz im oberen Bereich, also 3 – 5 µm. Eine zu glatte Lauffläche baut den Schmierfilm nicht auf, den die Dichtlippe zum Überleben braucht.

Oberflächenhärte

Einfache Anwendungen25 – 30 HRC
Normale Anwendungenmind. 40 HRC
Schmutzeintritt von außen oder verunreinigte Medienmind. 55 HRC

Diese Werte liegen unter dem, was für Standard-Wellendichtringe üblicherweise gefordert wird. Grund ist der geringe Anpressdruck der vorgespannten Membran: Sie trägt weniger Last in die Wellenoberfläche ein.

Rauheitsprofil der Wellenlauffläche Schnitt durch die Oberfläche der Wellenlauffläche. Rz ist der Abstand zwischen der mittleren Spitzenlinie und der mittleren Tallinie, Rmax der Abstand zwischen der höchsten Spitze und dem tiefsten Tal — hier eine einzelne tiefe Riefe. Rz Rmax Laufspur einzelne Riefe
Rz ist die mittlere, Rmax die größte Rautiefe. Eine einzelne tiefe Riefe kann eine sonst einwandfreie Laufspur unbrauchbar machen — deshalb steht neben Rz immer auch Rmax auf der Zeichnung.
Bearbeitung

Drall vermeiden

Bei der Bearbeitung kann eine Drallorientierung entstehen — eine Struktur wie ein sehr feines Gewinde, die das Medium unter der Dichtlippe hindurch fördert.

Drall auf der Wellenlauffläche Links eine Welle mit Drall: die Bearbeitungsspuren verlaufen schräg zur Umfangsrichtung und wirken wie ein Mikrogewinde, das Medium unter der Dichtlippe hindurchfördert. Rechts eine drallfreie Welle: die Spuren verlaufen in Umfangsrichtung. mit Drall Welle Förderwirkung drallfrei Welle Dichtlippe
Der Drall wirkt wie ein Mikrogewinde. Je nach Drehrichtung unterstützt er die Dichtwirkung oder arbeitet gegen sie. Übersteigt die Förderwirkung der Welle die der Dichtung, tritt Leckage auf.

Bei Anwendungen mit nur einer Drehrichtung lässt sich dieses Verhalten gezielt nutzen, um die Dichtwirkung zu verstärken. Bei wechselnder Drehrichtung gibt es diese Möglichkeit nicht — dann muss die Lauffläche drallfrei sein.

Einstechschleifen

Für eine drallfreie Oberfläche empfehlen wir das Einstechschleifen, also Schleifen ohne axialen Vorschub. Damit dabei wirklich kein Drall entsteht, kommt es auf drei Punkte an:

  • Das Drehzahlverhältnis zwischen Schleifscheibe und Werkstück darf nicht ganzzahlig sein.
  • Die Orientierung überträgt sich auf die Schleifscheibe. Deshalb Mehrkorn-Abrichtwerkzeuge mit geringstmöglichem Axialvorschub oder professionelle Abrichtrollen verwenden.
  • Ausfeuern bis zum vollständigen Ausfeuern — die Zeit entsprechend wählen.

Andere Verfahren

  • Hartdrehen mit sehr geringem Vorschub kann geeignet sein. Es kommt auf den Einzelfall an, deshalb empfehlen wir es nicht uneingeschränkt.
  • Beschichtungen auf der Welle können die Reibleistung des Gesamtsystems deutlich erhöhen. Bei beschichteten Wellen sollten Voruntersuchungen erfolgen.
  • Keine manuelle Nachbearbeitung. Riefen orthogonal zur Dichtfläche sind zu vermeiden.
  • Wellen nicht polieren.

Bei thermisch oder mechanisch hoch belasteten Dichtstellen kommt es auf eine gute Konditionierung der Kontaktfläche an. Sprechen Sie uns an, damit wir den Einzelfall gemeinsam erarbeiten.

Gehäuse

Bohrung und Einbauraum

Neben der dynamischen Abdichtung zwischen Dichtlippe und Welle dichtet ein Radialwellendichtring auch statisch ab — über seinen Außenmantel gegen die Aufnahmebohrung.

Gehäusebohrung und Einbauraum Ausbruch durch die Gehäusebohrung: Bohrdurchmesser mit ISO-Toleranz H8, Einführfase von mindestens 15 Grad an der Bohrungsmündung, Eckenradius r2 am Bohrungsgrund sowie die Einbautiefen t1 und t2, jeweils von der Gehäusestirnfläche gemessen. t1 t2 r2 15° Ø D H8 Gehäuse Stirnfläche
Die Einführfase ist keine Kosmetik: Ohne sie wird der Dichtring in der Bohrung nicht vorgeführt, und die Membran kann beim Einpressen abscheren. t1 und t2 werden von der Stirnfläche gemessen.

Bohrung

BohrdurchmesserISO-Toleranz H8
Rautiefe Rt≤ 16 µm (Ra ≤ 3 µm)
Mittlere Rautiefe Rz4,0 – 8,0 µm
Einführfasemind. 15°

Die notwendige Oberflächengüte erreichen Sie durch eine Schlichtbearbeitung. Die Bohrung darf nicht beliebig glatt sein — der Außenmantel braucht die Rauheit, um sicher zu sitzen.

Einbauraum

MaßVorgabe
t1B × 0,85 (mindestens)
t2B + 0,3 mm (mindestens)
r20,7 mm (maximal)
Rundlauf, Koaxialitätnach DIN 3760

B ist die Breite der Dichtung. Die Breite Ihrer Größe finden Sie im Maßfinder. Ein zu großer Eckenradius verhindert, dass der Ring plan anliegt.

Dichtspalt

ds, D3 und D4

Bei drehenden Wellen tordiert die Dichtlippe eines druckbeaufschlagten Radialwellendichtrings. Es entstehen hohe Schubspannungen im Elastomer — eine Funktion von Druck, Umfangsgeschwindigkeit, Reibwert und Ringspalt.

Dichtspalt ds zwischen Welle und Stützkörperbohrung Halbschnitt durch die Dichtstelle: Der Ringspalt ds ist der halbe Unterschied zwischen der Stützkörperbohrung D3 und dem Wellendurchmesser D1. Der Druck p wirkt von der Medienseite auf die Dichtlippe, die Radialkraft Fr drückt sie auf die Welle. Die Darstellung ist überhöht — ds beträgt in der Praxis Zehntelmillimeter. Ø D1 Ø D3 ds p Fr Welle Gehäuse ds = (D3 − D1) / 2
Ist der Abstand ds zu groß, kommt es im Betrieb zu Materialverbrennungen und zum Abscheren der Dichtlippe. ds ist damit der entscheidende und konstruktiv beeinflussbare Faktor. Darstellung überhöht.

Beim VR-Dichtsystem wird dieser Abstand über die Stützkörperbohrung berücksichtigt — wahlweise mit dem Maß D3 oder D4.

Standardausführung bei gestanzten Metallteilen
MaßStützkörperbohrung
D3D1 + 1,0 mm
D4D1 + 0,5 mm

ds = (D3 − D1) / 2 — entsprechend ds = (D4 − D1) / 2. Höhere und dynamische Drücke erfordern kleinere Abstände ds — welches ds Ihr Druck noch zulässt, zeigt das Diagramm unten. Für kleine Abstände geht die gestanzte Blechausführung in den einteiligen, gedrehten Stützkörper über: die Bauform SOA.

Standardmaß bei fehlender Angabe

D3 = Wellen-Ø + 0,10 +0,05−0,00
Beispiel: Wellen-Ø 30 mm → D3 = 30,10 +0,05−0,00

Geben Sie D3 in der Bestellung an, wenn Sie ein abweichendes Maß brauchen.

Zulässiger Dichtspalt ds über dem Druck Je höher der Druck, desto kleiner muss der Ringspalt ds sein. Bis etwa 10 bar genügt ein Stützkörper mit D3-Maß, bis etwa 20 bar wird das D4-Maß benötigt, darüber ein an die Anwendung angepasstes ds-Maß. Unterhalb von 0,10 Millimetern empfiehlt VR Rotguss RG7 als Stützkörperwerkstoff. Bereich I — Stützkörper mit D3-Maß, bis rund 10 bar Bereich II — Stützkörper mit D4-Maß, bis rund 20 bar Bereich III — ds an die Applikation angepasst, Rotguss RG7 00,10,20,30,40,5 0102030 0123 ds (mm) bar MPa Bereich I D3-Maß Bereich II D4-Maß Bereich III angepasstes ds
Je höher der Druck, desto kleiner muss ds sein. Nach dem Druckdiagramm im VR-Katalog 2024/25.

Drei Bereiche

BereichStützkörperEinsatz
ID3-MaßStandardbereich
IID4-Maßerhöhte Druckbelastung
IIIds angepasstSonderauslegung — bitte Rücksprache halten

Stützkörperwerkstoffe

Gestanzte Stützkörper liefern wir in Stahl, Edelstahl 1.4301 und Sondermaterialien. Gedrehte Stützkörper in Rotguss RG7, Aluminium, Edelstahl 1.4301, Stahl 1.0319 sowie in Kunststoffen wie PPS, PEEK, HDPE und PA6.

  • Bei Abständen ds < 0,10 mm empfehlen wir Rotguss RG7, um Beschädigungen der Welle auszuschließen.
  • Für höhere Druckbelastungen muss die Spaltextrusion so klein wie möglich bleiben — dafür der gedrehte Stützkörper der Bauform SOA.
  • Stimmen Sie Ihre Konstruktion bei Hochdruck-Anwendungen bitte frühzeitig mit uns ab.
Kurzfassung

Was auf die Zeichnung gehört

BauteilMerkmalVorgabe
WelleDurchmesserISO h11, Rundheit IT 8
LaufspurRz 1 – 5 µm · Ra 0,1 – 0,8 µm · Rmax ≤ 6,3 µm
Bearbeitungdrallfrei, im Einstich geschliffen
Härtemind. 40 HRC · 55 HRC bei Schmutz
Einführfase1 – 2 mm unter 30°, gratfrei
GehäuseBohrungISO H8
BohrungsoberflächeRt ≤ 16 µm · Rz 4,0 – 8,0 µm
Einführfasemind. 15°, gratfrei
Einbauraumt1 ≥ B × 0,85 · t2 ≥ B + 0,3 mm · r2 ≤ 0,7 mm
DichtungStützkörperbohrungD3 angeben, sonst Wellen-Ø + 0,10 +0,05−0,00
BetriebsdatenDruck, Drehzahl, Temperatur, Medium

Diese Tabelle ersetzt keine Auslegung. Schicken Sie uns Ihre Zeichnung — wir sagen Ihnen, welche Bauform passt und welches ds-Maß Ihr Druck verlangt.

Ihre Dichtstelle ist nicht Standard?

Schicken Sie uns die Einbausituation als Zeichnung oder Modell — wir sagen Ihnen, was machbar ist. Ab Stückzahl 1.

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