Boilerdichtsystem

Felix Kistler, 19.12.2023

Die unten aufgeführten Maße wurden im Zuge einer erneuten Toleranzanalyse für den inneren und äußeren Glaszylinder überprüft.

Dabei ergaben sich folgende Durchmesser:

Innerer Glaszylinder

Für AD 115 mm +/- 1,5 mm und Wandstärke 5 mm +/- 0,5 mm:

$D_{I,min}\ =\ 102,5\ mm...\ 107,5\ mm$

$D_{A,max}\ =\ 113,5\ mm...\ 116,5\ mm$

woraus sich folgende Konstruktionsmaße ableiten:

$D_{I,Nut}\ =\ 102,5\ mm$ abzüglich einer Toleranz von 0,5 mm

$D_{A,Nut}\ =\ 116,5\ mm$ zuzüglich einer Toleranz von 0,5 mm

Äußerer Glaszylinder

Für AD 160 mm +/- 1,8 mm und Wandstärke 5 mm +/- 0,5 mm:

$D_{I,min}\ =\ 147,2\ mm...\ 152,8\ mm$

$D_{A,max}\ =\ 158,2\ mm...\ 161,8\ mm$

woraus sich folgende Konstruktionsmaße ableiten:

$D_{I,Nut}\ =\ 115\ mm$ abzüglich einer Toleranz von 0,7 mm

$D_{A,Nut}\ =\ 115\ mm$ zuzüglich einer Toleranz von 0,7 mm

Schnitt durch Boilerdichtung mit (1) Innerer Glaszylinder, (2) O-Ring, (3) Boilerboden

Mithilfe der oben genannten Konstruktionsmaße wurde die Umkonstruktion der Führungsnut für die Ringschnurdichtungen in Boilerdeckel und Boilerboden vorgenommen.

Eine erneute Recherche ergab folgende mögliche Dichtringe der Dichtelemente arcus Gmbh:

• Artikel 99012 - O-Ring EPDM 70 - Dimension: $108\ \times \ 2\ mm$
• Artikel 79934 - O-Ring EPDM 70 FDA - Dimension $107\ \times \ 3\ mm$
  

Für die Konstruktion wurde der O-Ring mit dem Durchmesser von 2 mm definiert. Mit einem geringeren Durchmesser soll gewährleistet werden, dass der O-Ring bei schwankenden Durchmessern stets Kontakt mit der Unterseite der Glaszylinder hat und die Dichtungslinie möglichst mittig zwischen Innen- und Außendurchmesser der Glasrohre verläuft. Die Maße für die Tiefe und Breite der Führungsnut für die O-Ringe wurde [116] entnommen und mittig in den Führungsnuten für die Glaszylinder angebracht.

Es ist zu berücksichtigen, dass bei der oben vorgenommenen Toleranzanalyse die Rundheitstoleranz $t_{max}\ =\ 0,7\ \%$ des Nenn-Außendurchmessers der Glasrohre nicht berücksichtigt wurde. Daher muss im Prototypenbau zunächst überprüft werden, ob mit den aktuell definierten Maßen eine Abdichtung gewährleistet ist. Ansonsten muss die Führungsnut in Boilerdeckel und -boden erneut ausgelegt und dabei die Rundheitstoleranz der Glasrohre mit einberechnet werden.

Armin Rohnen, 08.12.2023

Es wurde festgestellt, dass die Glasboiler aus konstruktiven Gründen nicht abdichten können.

Für den Prototypenbau wurde definiert, dass eine dickere Rundschnurdichtung das Problem übergangsweise beheben soll. Diese Dichtung wird jedoch wahrscheinlich im Betrieb immer wieder undicht werden, da diese unzulässig verquetscht werden muss.

Es ist daher eine Anpassung des Dichtsystems mit entsprechenden Konstruktionsänderungen im Boilerdeckel sowie im Boilerboden durchzuführen. Gleichzeitig soll dabei die Führungsnut des Glaszylinders angepasst werden. Diese ist aktuell erheblich zu breit.

Für die Auslegung des Rundschnurrings (O-Ring) sind die Toleranzen des Glaszylinder zu beachten.

Maße des Innenzylinders

Der Innenzylinder hat ein Nennmaß von $D_{A}\ =\ 115\ mm\pm 1,5\ mm$ $\left(R_{A}\ =\ 57,5\ mm\right)$ hierdurch ergibt sich für den Außendurchmesser der Maßbereich $R_{A,u}\ =\ 56,75\ mm$ bis $R_{A,o}\ =\ 58,25\ mm$ $\left(D_{A}\ =\ 113,5\ mm\ ...\ 116,5\ mm\right)$. Bei einer Wandstärke von $t\ =\ 5\ mm\ \pm 0,5\ mm$ liegt der Innendurchmesser des Glasrohrs bei $R_{I,u}\ =\ 51,25\ mm$ bis $R_{A,o}\ =\ 53,75\ mm$$\left(D_{I}\ =\ 102,5\ ...\ 107,5\ mm\right)$. Woraus sich für die Glaszylinder-Führungsnut die Maße $r_{I}\ =\ 51\ mm\ \left(d_{I}\ =\ 102\ mm\right)$ und $r_{A}\ =\ 58,5\ mm\ \left(d_{A}\ =\ 117\ mm\right)$ ableiten.

Für die Dichtungslinie, dem mathematischen Kontaktpunkt der Rundschnurdichtung, gilt für Rundschnurdicken von $d\ =\ 2\ mm$ der Maßbereich $D_{D}\ =\ 109\ mm\ ...\ 112\ mm$. Nur so kann sichergestellt werden, dass unter allen Umständen die Dichtung immer abdichten wird.

Mögliche Dichtringe der Dichtelemente arcus Gmbh sind:

• Artikel 164286 - O-Ring EPDM 70 - Dimension: $109\ \times \ 2\ mm$
• Artikel 140752 - O-Ring EPDM 70 FDA - Dimension $110\ \times \ 2\ mm$
• Artikel 30333 - O-Ring EPDM 70 - Dimension $110\ \times \ 3\ mm$

Gemäß [116] benötigt der Dichtring mit Rundschnurdicke $d\ =\ 2\ mm$ eine Nut mit der Nuttiefe $t\ =\ 1,5\ mm$ bei einer Breite $b\ =\ 2,7\ mm$, während Rundschnurdicke $d\ =\ 3\ mm$ eine Nut mit der Nuttiefe $t\ =\ 2,3\ mm$ bei einer Breite $b\ =\ 4\ mm$ benötigen.

Maße des Außenzylinders

Der Außenzylinder hat ein Nennmaß von $D_{A}\ =\ 160\ mm\pm 1,8\ mm$ hierdurch ergibt sich für den Außendurchmesser der Maßbereich $D_{A}\ =\ 158,2\ mm\ ...\ 161,8\ mm$. Bei einer Wandstärke von $t\ =\ 5\ mm\ \pm 0,5\ mm$ liegt der Innendurchmesser des Glasrohrs bei $D_{I}\ =\ 147,2\ ...\ 152,8\ mm$. Woraus sich für die Glaszylinder-Führungsnut die Maße $d_{I}\ =\ 146,4\ mm$ und $d_{A}\ =\ 162,5\ mm$ ableiten.