X-ringen

quad ringen

Inhoudsopgave

Wat is een x-ring en hoe werkt deze afdichting?

Een X-ring of quad ring is een flexibele afdichting die lijkt op een O-ring, maar met een kruisvormige doorsnede. Deze vierlobbige afdichting wordt vaak gebruikt in hydraulische en pneumatische systemen. Door de kruisvormige doorsnede heeft een x-ring vier afdichtingslippen in plaats van twee bij een O-ring waardoor de kans op lekkage wordt verminderd.

Wat zijn de kenmerken van een x-ring afdichting?

  • Stabiele afdichting voor rotatie, lineaire, en statische toepassingen
  • De dichtfunctie wordt versterkt door de mediumdruk
  • Goede weerstand tegen torsie bij dynamische toepassing. De X-ring rolt niet gauw in de groef
  • Eenvoudige en relatief goedkope afdichting
  • Er is slechts een kleine inbouwruimte benodigd
  • Grote variatie in materiaal
  • Eenvoudige montage
  • Goede verkrijgbaarheid
  • Heen en weer bewegend ≤ 0.5 m/s
  • Omtreksnelheden tot 5 m/s
  • Statisch:≤ 50 bar
  • Heen en weer bewegend:≤ 300 bar
  • Roterend:≤ 150 bar

X-ring in statische toepassingen

  • Als statische afdichting bij flenzen, deksels en bussen speciaal bij optreden van wisselende drukbelastingen

X-ringen in dynamische toepassingen

  • Als dynamische afdichting bij heen- en weergaande zuigers, zuigerstangen en plunjers. Verder bij scharnierende, schroefvormig bewegende of langzaam draaiende assen of spindels.

Verschil tussen een o-ring en x-ring

Een belangrijk voordeel van de X-ring is de hoge stabiliteit bij dynamische toepassingen. Dit voordeel zie je voornamelijk bij lineaire (schuivende) afdichtingen. Ten opzichte van een O-ring wordt de x-ring met een lage compressie geïnstalleerd. Hierdoor is er minder wrijving en daarmee minder slijtage. Dankzij de dubbele afdichtingslip is het afdichtend vermogen van een quad ring groter dan dat van een conventionele o-ring. Daarnaast biedt de geometrische vorm van een x-ring ruimte voor vetopslag. De groef die zich tussen de dichtlippen bevind kan worden gebruikt als vet reservoir. Smering is noodzakelijk bij dynamische afdichtingen. 

Links: O-ring | Rechts: X-ring

Wat is de hardheid van een x-ring?

De hardheid van rubber wordt meestal aangeduid in Shore. Een veel voorkomende hardheid van x-ringen is 70-75 Shore en zullen in de meeste toepassingen prima voldoen. Echter, wanneer de druk in de toepassing hoog is kunnen x-ringen van een harder materiaal worden toegepast. Dit is veelal ca 90 Shore. Ook een grotere afdichtspleet kan een reden zijn om te kiezen voor een harder materiaal.

Werking van een x-ring in combi seals

Een quad ring wordt ook wel toegepast in combinatie met een andere afdichting. Hierbij kan de x-ring als activator dienen. De afdichtlippen worden met extra kracht op de zuigerstangwand geduwd. Zo wordt een optimale dichting verkregen. In het voorbeeld van de zuigerafdichting wordt de x-ring als extra zekerheid toegepast. De combinatie van laag frictie PTFE brons materiaal in combinatie met x-ring afdichting wordt geactiveerd (naar buiten tegen de zuigerwand geduwd) door een o-ring.

combi seal met quadring
Links: Stangafdichting (U-manchet) geactiveerd door een x-ring. Rechts: Zuigerafdichting met een x-ring als afdichting.

In welke materialen zijn quad ringen verkrijgbaar?

X-ringen worden in een aantal verschillende materialen gefabriceerd. Hieronder vind je de eigenschappen van de meest voorkomende materiaalsoorten. Een uitgebreide chemische bestendigheidslijst vind je hier.

NBR (Nitril-Butadieen-Rubber)

Nitril-Butadieen-Rubber (NBR) ook wel nitrilrubber genoemd. X-ringen van NBR zijn geschikt voor gebruik in temperaturen van -40° tot 108° C. Ook zijn NBR quad ringen bestand tegen smeerolie, hydraulische olie en water. Dit materiaal is minder geschikt voor het gebruik bij zuren, oplosmiddelen en blootstelling aan de ozon. Bekende merknamen zijn: Krynac® en Nipol®.

FPM/FKM (Fluor-Polymeer-Rubber)

Fluor-Polymeer-Rubber (FPM volgens het DIN/ISO systeem) FKM is de afkorting voor hetzelfde materiaal, maar dan volgens de Amerikaanse ASTM standaard. FPM x-ringen worden veelal ingezet wanneer er sprake is van hoge temperaturen -25° tot +204° C. Ook heeft FPM goede prestaties bij veel verschillende chemicaliën en oplosmiddelen. FKM quad ringen zijn bij dynamische toepassingen minder geschikt bij bij wisselende draairichting (pendelbewegingen) dit ivm het stick-slip effect. Bekende merknamen zijn: Viton®, DAI-EL®, Dyneon®, Tecnoflon®.

EPDM (Ethyleen-Propyleen-Dieen-Monomeer)

Ethyleen-Propyleen-Dieen-Monomeer (EPDM) X-ringen zijn in tegenstelling tot NBR zeer UV bestendig en bestand tegen stoom, heet water, chemicaliën en silicone oliën. EPDM-quad ringen zijn niet bestand tegen producten op basis van minerale olie zoals smeeroliën en motorbrandstoffen. Het temperatuurbereik ligt tussen -45°C tot +130°C.Bekende merknamen van EPDM zijn: Buna EP®, Keltan®, Nordel®, Vistalon®

VMQ (Vinyl-Methyl-Polysiloxalaan)

Vinyl-Methyl-Polysiloxalaan (VMQ) Siliconenrubber heeft een uitstekende verouderingsbestendigheid en is bestand tegen UV-stralen, weersinvlœden, dierlijke en plantaardige oliën en vetten. Silicone X-ringen hebben een zeer ruim gebruikstemperatuurbereik. Dit materiaal blijft in koude omstandigheden flexibel. VMQ quad ringen zijn toepasbaar in de voedingsmiddelenindustrie. Het materiaal is niet bestand tegen motorbrandstoffen, siliconenolien en waterdamp met temperaturen boven 120°. Bekende merknamen van siliconen zijn: C.KE®, Silastic®, Silplus®, Tufel®

PTFE (polytetrafluorethyleen)

PTFE of teflon is in tegenstelling tot de bovengenoemde materialen geen elastomeer. Het materiaal is slijtvast en heeft een grote chemische bestendigheid. X-ringen van PTFE zijn niet elastisch. Hierdoor kun je ze alleen toepassen in statische, axiale groef- of flensconstructies.
Dit materiaal wordt toegepast in de chemische-, food- en farmaceutische industrie. Het temperatuurbereik ligt tussen de -160º en + 230º C.

PU (Polyurethaan)

Polyurethaan X-ringen zijn vooral geschikt voor dynamische toepassingen. Polyurethaan wordt gebruikt vanwege de hoge mechanische sterkte. PU is wel gevoelig voor stick slip effect. Het heeft een hardheid van  60 tot 95 Shore A en een temperatuur bereik tussen -30° en 80° C. Bekende merken Polyurethaan: Adiprene®, Estane®, Millathane®, Morthane®, Pellethane®, Texin®, Vibrathane®

FFKM (Perfluorelastomeer)

Perfluorelastomeer (FFKM) X-ringen kunnen worden vervaardigd uit een samenstelling van verschillende materialen om bepaalde eigenschappen te optimaliseren. De chemische weerstand van perfluorelastomeer is nagenoeg gelijk aan PTFE en is bestand tegen hoge temperaturen en gedraagt zich als een elastomeer. Temperatuur bereik ligt (afhankelijk van de samenstelling) tussen -50° C en 320° C. Bekende merknamen zijn: Isolast®, Kalrez®, Fluorezi®, Chemraz®, Isolast®, Parofluor®, Simriz®

Wat is de toelaatbare werkdruk voor x-ringen?

De maximaal toelaatbare werkdruk is deels afhankelijk van het soort materiaal. Daarnaast kan de hardheid invloed hebben op de toelaatbare druk. Ook de afwerking van groeven en loopvlakken zijn mede verantwoordelijk voor een lekvrije dichting. In principe zijn er drukken mogelijk tot wel 400 bar. Bij dynamische toepassingen worden x-ringen boven de 100 bar in combinatie met PTFE back-up ringen toegepast. De back-up ring voorkomt dat de afdichting door spleet wordt geperst.

quadring met backup seal

X-ringen volgens Amerikaanse maten

X-ringen zijn leverbaar in dezelfde maten als de O-ringen in de Amerikaanse maatvoering volgens de norm AS 568A

 
snoer maten quadring

Hoe meet je een x-ring?

De maat van een quadring wordt in de regel aangeduid met de binnen diameter x de dikte van het snoer. Het meten van vooral grotere x-ringen is niet altijd eenvoudig. Er zijn verschillende gereedschappen op de markt. Met de circometer is het mogelijk om de omtrek en diameter van de x-ring te bepalen. De O-ring Gauge geeft de mogelijkheid om o-ringen en x-ringen volgens de AS 568A norm te meten. De meetlat geeft door middel van drie cijfers aan welke AS-maat bij de x-ring hoort. Door de x-ring om een meetkegel te leggen kan ook de juiste maat bepaald worden.

De maten van een x-ring wordt als volgt aangeduid: Inwendige diameter x de snoerdikte (d1/ID x d2/CS). Eventueel aangevuld met het type materiaal en hardheid.

ID (inner diameter) X CS (cross section)
meten van o-ringen

X-ringen lijmen of vulkaniseren

Het kan voorkomen dat de juiste x-ring maat niet verkrijgbaar is. Dan is er de mogelijkheid om met rondsnoer een x-ring van de juiste diameter te maken. Hierbij wordt x-ringsnoer op de juiste lengte haaks afgesneden. Met een snellijm kunnen de uiteinden aan elkaar verlijmd worden. De Loctite 406 blijkt hiervoor een geschikte lijm. Door het chemische proces krijgt het materiaal een afwijkende hardheid op de lijmnaad. Dit maakt een gelijmde x-ring minder geschikt voor het gebruik in dynamisch toepassingen.

Er is ook de mogelijkheid om x-ringen te vulkaniseren. Aan dit proces komt geen lijm te pas. Door het rubber op de juiste temperatuur te verhitten kan het materiaal in elkaar versmolten worden. De moleculen van het materiaal worden met elkaar verbonden. Zo ontstaat een verbinding die nagenoeg dezelfde sterkte heeft als het materiaal zelf.

Materiaal en oppervlakte ruwheid x-ring afdichting

Vooral bij dynamische toepassing is een goede afwerking van de wrijvingsvlakken noodzakelijk. Bij een grof loopvlak van cilinderwand of stang stijgt de wrijving met een hoge slijtage tot gevolg.

Bij dynamische toepassingen wordt doorgaans aanbevolen om gepolijst hardstalen assen of stangen en gehoonde stalen of gietijzeren cilinderwanden te gebruiken.

Gehard staal geeft de minste wrijving, terwijl een hardverchroomde oplaag veel wrijving geeft, met als gevolg het zogenaamde stick-slip verschijnsel.

Zachte materialen zoals aluminiumlegeringen, koper, messing of zacht RVS worden afgeraden vanwege hun beperkte slijtvastheid.

Loopvlakken op cilinderwand of stang Ra 0,2 – 0,6

Groefbodem en groefwanden Ra 1,0 – 3,0

loopvlak van de as

Wat zijn toleranties van de as en het huis?

De as die afgedicht wordt middels een VR dichting wordt standaard afgedraaid met een tolerantie h11 de boring in H8.

Wat is stick-slip?

Het stick-slip effect ontstaat doordat een rubber dichting door gebrek aan smering kleeft aan een oppervlak. Wanneer er een overgang plaatsvind van stilstand naar beweging is er in eerste plaats een hoge weerstand. Materiaal van de x ring is van invloed op de mate van het stick-slip effect. Het stick-slip effect kan het rubber beschadigen en lekkage veroorzaken.
stick slip effect
Bron: learnchannel-tv.com

Afdichtingen voor roterende toepassingen. Wat zijn de mogelijkheden?

Naast de x-ring zijn er een groot aantal verschillende type afdichtingen, specifiek geschikt voor roterende toepassingen. Hieronder vind je een lijst met de meest voorkomende uitvoeringen.

Cassette seal
V-ring
VR-seals
Roto seal
PS seal
Labyrint afdichting
Mechanical seal
Combi-seal
Scot seal
Gamma ring
Oliekeerring

afdichting roterende toepassingen
Bron: ahp seals

Merk | fabrikanten | documentatie

Termen voor x-ringen

  • 4 lippendichting
  • xring
  • quadring
  • vierlobbige afdichting

Lees meer over afdichtingen

Afdichtingen

Afdichtingen

Cassette keerring

Cassette seals

o-ring

O-ringen

Oliekeerring

Oliekeerringen

ps seal

PS Seals

VR lipafdichting

VR Seals