Hoe werken O-ringen

Hoe werken O-ringen

O-ring is een van de eenvoudigste en meest voorkomende soorten afdichtingen voor een breed scala aan statische en dynamische toepassingen. Het ontwerp van de O-ringgroef is relatief eenvoudig - een economische en betrouwbare afdichting wordt verkregen door de regels van de ontwikkelde groefvorm te volgen. De neiging van de O-ring om terug te keren naar zijn oorspronkelijke vorm wanneer de dwarsdoorsnede wordt samengedrukt, is de voornaamste reden voor de O-ring om een ​​goede afdichting te maken.

In wezen bestaat een O-ringafdichting uit een elastische cirkelvormige dwarsdoorsnede in een ontworpen O-ringgroef, die zorgt voor een eerste compressie.

De kracht die nodig is voor een gecomprimeerde O-ring is het resultaat van hardheid en doorsnedediameter. De spanning van de O-ring gaat door een verkleinde dwarsdoorsnede, waardoor het compressiepotentieel van de O-ringafdichting wordt verminderd.

De natuurlijke elasticiteit van rubbersamenstellingen zorgt voor een afdichting bij nul of zeer lage druk. De afdichtingsprestaties kunnen worden verbeterd door de radiale extrusie te vergroten. Deze toename in extrusie kan een nadelig effect hebben op een dynamische afdichting bij hogere druk.

Radiale extrusie zorgt voor wrijving tussen de O-ring en de groef die deze op zijn plaats houdt. Ontworpen om te vervormen, stroomt de rubbersamenstelling omhoog in de extrusiespleet, waardoor deze volledig wordt afgedicht tegen lekkage totdat de uitgeoefende druk voldoende is om wrijving en vervorming van de O-ring in de kleine extrusiespleet te overwinnen (ervan uitgaande dat het rubber zijn limiet van stroming onder druk, verdere toename van de kracht zal resulteren in falen door afschuiving of extrusie).

De groef is ontworpen om een ​​initiële kracht over een as te leveren tussen 7% en 30% bij het afdichtingspercentage. Deze compressiekracht staat meestal loodrecht op het bereik van de uitgeoefende kracht. Er is een vrij aantal slots op andere assen.

Wanneer er druk wordt uitgeoefend, beweegt de O-ring naar de lagedrukzijde van de groef. De verzegelingsdruk wordt overgebracht op het af te dichten oppervlak, dat feitelijk hoger is dan de uitgeoefende fluïdumdruk met een hoeveelheid gelijk aan de aanvankelijke interferentiedruk.

Verhoog de spanning van interferentie tussen de afdichting en het pasvlak veroorzaakt door de toegepaste druk. Hoewel deze situatie nog steeds bestaat, zal de O-ring zich normaal en betrouwbaar blijven voortplanten tot honderden kilo's kracht, ervan uitgaande dat de O-ring op de juiste maat is gekozen en de groef op de juiste maat is bewerkt.

Met de toename van de druk, zal de vervorming van de ring worden overdreven, en tenslotte het deel van de ring naar de extrusiespleet persen. Als de extrusiespeling te groot is, zal de afdichting die volledig onder hoge druk is geëxtrudeerd, falen.

Wanneer de druk op de rubbersamenstelling wordt losgelaten, keert de elasticiteit van een O-ring terug naar zijn natuurlijke vorm en bereidt hij zich voor op een vergelijkbare cyclus.

Deze materialen zijn bij hun normale bedrijfstemperatuur bijna onmogelijk samen te drukken en hebben een zeer lage elasticiteitsmodulus. Hun vorm kan worden veranderd (niet hun volume) en de toegepaste radiale druk zal resulteren in een toename van de lengte van de afdichting over de groef.

Deze toename zal groter zijn als gevolg van het geëxpandeerde rubber en verwarmd vanwege de compatibiliteit van de afdichtvloeistof en het materiaal. De tank moet de juiste afmetingen hebben om maximale uitzetting van de rubbersamenstelling mogelijk te maken, anders zal het onderdeel zeer hoge spanningen ontwikkelen.

Als er voldoende kracht wordt uitgeoefend, zal de O-ring naar de lagedrukzijde bewegen tot het contactoppervlak van de groef. Extra druk of kracht zal de vervormde O-ring naar de opening drukken. De O-ring wordt in eerste instantie vervormd tot een" d" vorm. Deze vervorming vergroot de initiële doorsnede van het contactoppervlak met 70% - 80%. Het contactoppervlak van de O-ring onder hoge druk is ongeveer tweemaal zo groot als de oorspronkelijke geometrie bij nuldruk.

De mogelijkheid om extrusie te sealen is niet beperkt tot dynamische toepassingen. Bij statische axiale toepassingen kan de spanning van de montagebout onder hoge druk de extrusiespleet voldoende openen om lekkage mogelijk te maken.

De interne druklimiet wordt bepaald door de speling en de hardheid van de afdichtring (sommige gegevens worden weergegeven in de bovenstaande afbeelding). In de praktijk worden gaten meestal gespecificeerd voor een gegeven ringmaat en toepassing. Als u bij lage temperaturen werkt, kan het nodig zijn om de diepte van de klier te verkleinen om de samentrekking van de ring te compenseren en om de vereiste samendrukking in de samentrekkingsgrootte te bieden.

Bij deze temperatuur aan het andere uiteinde van de balans kan het wenselijk zijn om de groefdiepte enigszins te vergroten om overmatige extrusie van de ring bij de bedrijfstemperatuur te vermijden. Dit effect kan aanzienlijk zijn bij extreme temperaturen omdat de thermische uitzettingscoëfficiënt van elastomeren hoger is dan die van metalen.