Eine schräg gestellte Schraubenfeder kann bei der Prüfung die Anforderungen hinsichtlich Abmessungen und Belastbarkeit erfüllen und dennoch nach dem Einbau in eine federbelastete Dichtung ein anderes Verhalten zeigen.Der Grund dafür ist, dass eine Feder in dieser Anwendung nicht eigenständig wirkt. Sie sitzt in einer Nut in einem PTFE- oder einem anderen Polymer-Dichtungsmantel, wo ihre Durchbiegung die Kraft liefert, die zur Abstützung der Dichtlippe erforderlich ist. Der verfügbare Platz in der Nut, die Abmessungen des Mantels, die Montagetoleranzen und die Einbaudruckkraft beeinflussen alle das Verhalten der Feder.
Deshalb Prüfung von schräg angeordneten Schraubenfedern sollte sich nicht auf die Überprüfung der freien Abmessungen und der Anfangsbelastung beschränken. Diese Messungen sind zwar notwendig, geben jedoch keinen vollständigen Aufschluss über den Betriebszustand der Feder innerhalb der Dichtungsbaugruppe.Ein fundiertes Qualifizierungsverfahren muss sowohl die Feder selbst als auch ihren Einbauzustand berücksichtigen. In diesem Artikel werden fünf Prüffehler beleuchtet, die zu irreführenden Qualifizierungsergebnissen führen können, und es wird erläutert, worauf bei der Bewertung von schräg gewickelten Schraubenfedern für federbelastete Dichtungen zu achten ist.
Der Geltungsbereich von Qualifizierung von schräg angeordneten Schraubenfedern Dies hängt von der Bauart der Dichtung und ihren Betriebsbedingungen ab. Bei einigen Anwendungen kann eine grundlegende Überprüfung ausreichen, während bei anderen zusätzliche Prüfungen hinsichtlich der Belastbarkeit, der Umwelteinflüsse oder der gesamten Dichtungsbaugruppe erforderlich sind.Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die wichtigsten Bereiche, die bei der Qualifizierung üblicherweise berücksichtigt werden.
| Testbereich | Zu überprüfende Punkte | Zweck |
| Maßprüfung | Freie Höhe, Federbreite, Innendurchmesser, Außendurchmesser und andere angegebene Maße | Überprüfen Sie, ob die Feder den Anforderungen der Zeichnung entspricht. |
| Lasttest | Federkraft bei einer bestimmten Kompression oder Durchbiegung | Prüfen Sie, ob die Feder unter den Prüfbedingungen die angegebene Kraft liefert. |
| Maß- und Belastungskonsistenz | Unterschiede zwischen Proben und Produktionschargen | Abweichungen identifizieren, die sich auf die Montage oder die Leistung auswirken könnten |
| Bewertung der Installation | Passung zwischen Feder, Nut und Dichtungsmantel | Überprüfen Sie die Feder an ihrem vorgesehenen Einbauort |
| Umweltprüfungen | Temperatur, Einwirkmedien und sonstige festgelegte Betriebsbedingungen | Prüfen, ob die Umgebung die Leistung der Feder beeinflusst |
| Zyklus- und Haltbarkeitstests | Belastungs- oder Maßänderungen nach einer bestimmten Zeitspanne oder einer bestimmten Anzahl von Zyklen | Bewertung der Leistungsänderungen während des festgelegten Tests |
Diese Prüfungen haben nicht in jedem Projekt das gleiche Gewicht. So können beispielsweise für eine statisch beanspruchte Dichtung andere Qualifikationsanforderungen gelten als für eine Dichtung, die wiederholten Bewegungen ausgesetzt ist. Der Prüfumfang sollte die tatsächliche Anwendung widerspiegeln, anstatt einer festen Checkliste zu folgen, ohne die Konstruktion zu berücksichtigen.
Die Federkraft muss stets im Zusammenhang mit ihrer Kompression oder Durchbiegung bewertet werden.Eine schräg gestellte Schraubenfeder kann bei unterschiedlichen Einbauhöhen unterschiedliche Belastungen erzeugen. Wenn die Prüfvorrichtung nicht den tatsächlichen Einbau der Dichtung widerspiegelt, entspricht die gemessene Belastung möglicherweise nicht dem Verhalten der Feder in der fertigen Baugruppe.Beispielsweise kann eine Feder zwar die Belastungsanforderungen zwischen zwei flachen Prüfplatten erfüllen, doch kann sich ihre tatsächliche Durchbiegung nach dem Einbau aufgrund der Nutentiefe, der Abmessungen des Dichtungsmantels und der Montagetoleranzen ändern.
Bevor Sie mit der Durchführung beginnen Belastungsprüfung an schräg angeordneten Schraubenfedern, bestätigen:
Der Prüfbericht sollte für jede Lastmessung die Druckhöhe bzw. die Durchbiegung enthalten. Ohne diese Angaben lassen sich die Prüfergebnisse nur schwer interpretieren oder vergleichen.Bei federbelasteten Dichtungen müssen neben der Dichtungskonstruktion auch die Federkraft und die Durchbiegung berücksichtigt werden. Siehe unsere Funktionsprinzip einer federbelasteten Dichtung Weitere Informationen finden Sie hier.
Eine Feder kann zwar die Anforderungen an die freien Abmessungen erfüllen, dennoch für die vorgesehene Nut ungeeignet sein.Die Breite, Tiefe und Geometrie der Nut bestimmen den verfügbaren Raum für die Federauslenkung. Eine schmale Nut kann die Bewegung einschränken oder zu Berührungen führen, während eine falsche Nuttiefe oder ein zu großes Spiel die Einbaudruckkraft und die Federposition beeinträchtigen können.Überprüfen Sie bei der Durchsicht des Entwurfs Folgendes:
Nennmaße allein reichen nicht aus. Toleranzen können den tatsächlichen Einbauraum verändern und beeinflussen, wie die Feder in der Nut sitzt.Für Projekte, die sich noch in der Planungsphase befinden, siehe unsere Häufige Fehler bei der Konstruktion von Nuten für schräg gestellte Schraubenfedern um mögliche Pass- und Montageprobleme frühzeitig zu erkennen.
Eine erste Belastungsmessung gibt Aufschluss über die Leistungsfähigkeit der Feder zum Zeitpunkt der Prüfung, bestätigt jedoch nicht, ob die Feder die erforderliche Belastung während des Betriebs aufrechterhalten kann.Eine schräg gestellte Schraubenfeder kann über längere Zeiträume hinweg zusammengedrückt bleiben oder wiederholt zusammengedrückt und wieder entspannt werden. Auch Temperatur und andere Umgebungsbedingungen können ihre Leistungsfähigkeit beeinflussen, je nach Material, Bauart und Einsatzzweck.Wenn die Lastsicherung ein Problem darstellt, können folgende Prüfungen durchgeführt werden:
Die Testdauer, die Anzahl der Zyklen und die zulässige Abweichung sollten entsprechend den Produktanforderungen und Betriebsbedingungen festgelegt werden. Nicht jede schräg gewickelte Schraubenfeder erfordert denselben Haltbarkeitstest.Besondere Aufmerksamkeit verdienen Hochtemperaturanwendungen und Federn, die unter ständiger Druckbelastung stehen. Auch die Materialauswahl spielt eine Rolle. Siehe unsere Leitfaden zur Materialauswahl für Federspannvorrichtungen Weitere Informationen zu geeigneten Materialoptionen.
Eine Feder mag zwar die Maß- und Belastungsprüfung für sich genommen bestehen, doch dies garantiert nicht, dass die gesamte Dichtungsbaugruppe die Leistungsanforderungen erfüllt.Bei federbelasteten Dichtungen befindet sich die schräg gestellte Schraubenfeder im Inneren des Polymermantels, wo ihre Kraft die Dichtlippe abstützt. Die tatsächliche Leistung hängt davon ab, wie gut die Feder, die Nut und der Mantel zueinander passen und zusammenwirken.Beispielsweise kann die Feder in einer eigenständigen Prüfvorrichtung zwar die vorgeschriebene Belastung erreichen, während die im Einbauzustand auftretende Druckkraft jedoch von den Prüfbedingungen abweicht. Auch Einschränkungen durch Nuten oder die Abmessungen der Ummantelung können die Bewegung der Feder und den Einbauraum beeinflussen.Aus diesem Grund sollte die Qualifizierung zwei Prüfstufen umfassen.Einzelprüfung von Federn.In diesem Schritt wird die Feder selbst überprüft:
Prüfung der kompletten Dichtungsbaugruppe:
Die Feder wird in der vorgesehenen Anordnung von Dichtungsmantel und Nut eingebaut, sodass die montierte Dichtung unter anwendungsspezifischen Bedingungen geprüft werden kann.Wenn die Dichtung unter Druck, Temperaturschwankungen, Prozessmedien oder dynamischen Bewegungen betrieben wird, sollten entsprechende Leistungsprüfungen vorgesehen werden.Einzelprüfungen bestätigen, dass die Feder die Anforderungen an das Bauteil erfüllt, während Baugruppenprüfungen sicherstellen, dass die Feder und die Dichtung wie vorgesehen zusammenwirken.
Testergebnisse lassen sich nur schwer vergleichen, wenn die Messbedingungen uneinheitlich sind.Beispielsweise können zwei Parteien dieselbe Feder mit unterschiedlichen Kompressionshöhen, Halterungen oder Belastungsverfahren prüfen. Selbst wenn beide Prüfungen korrekt durchgeführt werden, sind die resultierenden Belastungswerte möglicherweise nicht direkt vergleichbar.Dies kann zu Meinungsverschiedenheiten bei der Musterfreigabe, der Lieferantenqualifizierung oder der Produktionskontrolle führen, insbesondere wenn die Abnahmekriterien nicht klar definiert wurden.Vor Beginn der Qualifizierung sollten das Prüfverfahren und die Abnahmekriterien vereinbart und dokumentiert werden. Zu den wichtigsten Details gehören:
Ein aussagekräftiger Prüfbericht sollte es einem anderen Ingenieur ermöglichen, nicht nur das Messergebnis zu verstehen, sondern auch die Bedingungen, unter denen es ermittelt wurde.Für Prüfung von schräg angeordneten Schraubenfedern, bieten die folgenden Informationen einen praktischen Ausgangspunkt. Bei Projekten mit spezifischen Umwelt- oder Montageanforderungen sind möglicherweise zusätzliche Unterlagen erforderlich.
| Datensatzkategorie | Zu erfassende Informationen |
| Produktkennzeichnung | Teilenummer, Werkstoff, Produktionscharge und Probenkennzeichnung |
| Maßangaben | Freihöhe, Federbreite, Innendurchmesser, Außendurchmesser und weitere Maßangaben aus der Zeichnung |
| Daten laden | Gemessene Belastung und die entsprechende Druckhöhe bzw. Durchbiegung |
| Details zur Installation | Nutabmessungen, Einbauhöhe und tatsächlicher Kompressionszustand, sofern verfügbar |
| Testumgebung | Temperatur, Expositionsmedien und andere relevante Prüfbedingungen |
| Radfahren und Wassereinlagerung | Testdauer, Anzahl der Zyklen und vor und nach dem Test gemessene Veränderungen |
| Prüfung und Bewertung | Beobachtungen, Messergebnisse, Abnahmeanforderungen und abschließende Bewertung |
Bei Projekten mit federbelasteten Dichtungen ist es zudem sinnvoll, die Prüfprotokolle der Federn getrennt von den Testergebnissen der kompletten Baugruppe zu führen. So lässt sich leichter nachvollziehen, ob ein Leistungsproblem auf die Feder selbst, die Einbaugeometrie oder die Dichtungsbaugruppe zurückzuführen ist. Ein Bericht, der lediglich einen Endlastwert enthält, reicht für eine detaillierte technische Überprüfung selten aus. Die zugehörigen Prüfbedingungen sind Teil des Ergebnisses.
Die Abnahmekriterien müssen mit den Konstruktionsanforderungen verknüpft sein. Die bloße Feststellung, dass eine Feder eine Belastungsprüfung bestehen muss, reicht nicht aus, wenn die Druckhöhe, das Messverfahren und der zulässige Belastungsbereich nicht definiert wurden. Bei der Erstellung einer Qualifikationsspezifikation sollte das Ingenieurteam klarstellen, was bewertet wird und wie die Konformität festgestellt wird.Für die Maßprüfung sollten in der Zeichnung die zu messenden Maße und deren zulässige Toleranzen angegeben sein. Bei Belastungsprüfungen muss die Lastanforderung mit der festgelegten Druckhöhe oder Durchbiegung einhergehen.
Wenn die Lastbeständigkeit Teil der Qualifizierung ist, sollten auch die Belastungsdauer bzw. die Zyklusbedingungen sowie die zulässige Abweichung angegeben werden. Für die Montageprüfung gelten gesonderte Kriterien. Die Prüfung sollte die vorgesehene Dichtungskonfiguration und die relevanten Betriebsbedingungen widerspiegeln. Eine Feder, die ihre individuelle Bauteilspezifikation erfüllt, sollte nicht automatisch als Nachweis dafür gewertet werden, dass die fertige Dichtung ihre Montagequalifikation bestanden hat. Die Abnahmekriterien können je nach Projekt variieren. Sie sollten von den beteiligten Parteien vereinbart werden und sich auf die tatsächliche Konstruktion, die Betriebsbedingungen und die Produktanforderungen stützen, anstatt auf angenommenen universellen Grenzwerten.
Die Prüfbedingungen für eine schräg gestellte Schraubenfeder, die in einer federbelasteten Dichtung zum Einsatz kommt, hängen von den Einsatzbedingungen ab. Der gleiche Qualifizierungsumfang ist möglicherweise nicht für jede Anwendung geeignet.
| Anmeldung | Wichtigste zu berücksichtigende Faktoren |
| Hydraulik- und Pneumatikausrüstung | Betriebsdruck, dynamische Bewegung und Abstützung der Dichtlippe |
| Abdichtung bei hohen Temperaturen | Temperaturbelastung, Materialstabilität und Belastbarkeit |
| Chemische und korrosive Umgebungen | Medienverträglichkeit und Korrosionsbeständigkeit des ausgewählten Werkstoffs |
| Vakuum- und Halbleiteranlagen | Dichtungskonfiguration, Materialeignung und Reinheitsanforderungen |
Bei hydraulischen oder pneumatischen Anwendungen können Druck- und Bewegungsbedingungen die erforderlichen Montageprüfungen beeinflussen. Bei Hochtemperatureinsätzen ist auf die Wahl des Federwerkstoffs und dessen Verhalten unter den vorgegebenen Einsatzbedingungen zu achten. In chemischen Umgebungen sollte die Materialverträglichkeit anhand der tatsächlichen Medien und Einsatzbedingungen bewertet werden. Bei Vakuum- und Halbleiteranwendungen müssen möglicherweise auch die Anforderungen an die Dichtungskonstruktion und die Reinheit in die Qualifikationsspezifikation aufgenommen werden. Hierbei handelt es sich um anwendungsbezogene Überlegungen und nicht um festgelegte Prüfvorschriften. Die Anforderungen an Betriebstemperatur, Druck, Medien, Bewegung und Lebensdauer sollten den endgültigen Prüfumfang bestimmen.
Die Federkraft ist nur einer der Faktoren, die die Dichtleistung beeinflussen, und bestimmt nicht direkt die Dichtwirksamkeit der fertigen Baugruppe. Nach dem Einbau können das Zusammenspiel zwischen Feder, Dichtungsmantel und Federnut sowie die tatsächlich auftretende Einpresskraft das Verhalten der Feder beeinflussen. Auch die Geometrie der Dichtlippe, die Kontaktbedingungen und die Betriebsumgebung wirken sich auf das Dichtergebnis aus.
Daher sollte die Prüfung einzelner Federn als erster Überprüfungsschritt betrachtet werden. Die komplette Dichtungsbaugruppe muss letztendlich anhand der Anforderungen der vorgesehenen Anwendung bewertet werden.
Wenn die Einbaumaße Toleranzen aufweisen, lässt sich durch eine Prüfung ausschließlich bei der Nennkompression möglicherweise nicht feststellen, wie sich die Federkraft über den tatsächlichen Einbaubereich hinweg verändert. Bei der technischen Bewertung sollten die Maßtoleranzen der Federnut und der Feder berücksichtigt werden, um die möglichen minimalen und maximalen Einbaukompressionshöhen zu ermitteln. Die entsprechenden Belastungen können dann anhand des zulässigen Bereichs der Konstruktion überprüft werden.
Ob alle dimensionalen Extremwerte geprüft werden müssen, hängt von den Produkttoleranzen, den Anwendungsrisiken und den Qualifikationsanforderungen des Projekts ab.
Nein. Das Prüfprogramm sollte sich nach den tatsächlichen Betriebsbedingungen und den möglichen Ausfallarten richten. So gelten beispielsweise für statische und dynamische Dichtungsanwendungen unterschiedliche Leistungsanforderungen. Bei Anwendungen mit hohen Temperaturen, korrosiven Medien oder häufigen Hin- und Herbewegungen können zudem zusätzliche Umgebungs- oder Zyklusprüfungen erforderlich sein.
Der Zweck der Qualifizierung besteht nicht darin, so viele Tests wie möglich durchzuführen, sondern Testbedingungen auszuwählen, die die tatsächliche Anwendung widerspiegeln, und deren kritische Leistungsanforderungen effektiv zu bewerten.
Die Auswahl und Eignungsprüfung einer schräg gestellten Schraubenfeder für eine federbelastete Dichtung umfasst mehr als nur die Überprüfung der freien Abmessungen und der Vorspannung der Feder. Der Einbauraum, die Nutgeometrie, die Dichtungshülse und die Betriebsbedingungen müssen bei der Auslegung ebenfalls berücksichtigt werden.Handa Spring berücksichtigt bei der Prüfung von Konstruktionen schräg gewickelter Schraubenfedern für Dichtungsanwendungen Anwendungsanforderungen wie Federabmessungen, Nutkonfiguration, Betriebsdruck, Materialauswahl und Einsatzumgebung.Wenn Sie eine neue federbelastete Dichtung entwickeln oder eine bestehende Konstruktion überprüfen, können Sie die entsprechenden Zeichnungen und Betriebsanforderungen an unser Team weiterleiten. Besuchen Sie unsere Seite mit Anwendungen für Federspannvorrichtungen Weitere Informationen zur Anwendungsunterstützung.
