Co to jest pierścień O?
Chociaż często są pomijane przez wielu, O-ringi są niezwykle prostym, ale bardzo skutecznym rozwiązaniem inżynieryjnym.
Sam pierścień jest opłacalny, a metoda instalacji jest prosta. Niemniej jednak, uszczelka, którą tworzy, może niezawodnie utrzymywać ekstremalne ciśnienie.
Co to jest pierścień uszczelniający?
O-ring to kawałek materiału w kształcie pączka, najczęściej guma elastomerowa, która jest używana jako uszczelnienie mechaniczne, aby zapobiec wyciekowi powietrza lub cieczy z maszyny lub aplikacji.
Składniki te mogą być czasami określane jako połączenie toryczne, ze względu na jego kształt torusa, a niektórzy ludzie mogą również nazywać te uszczelnienia mechaniczne „opakowaniami”.
Jak działają O-ringi?
Aby O-ring tworzył niezawodne uszczelnienie, musi być ściśnięty między dwiema sąsiednimi powierzchniami. Gdy powierzchnie są połączone ze sobą, a pierścień jest ściśnięty, odkształca się lekko, aby zetknąć się z obiema powierzchniami, tworząc fizyczną barierę przed wyciekami, znaną również jako naprężenie kontaktowe.
Jeśli ciśnienie aplikacji jest niższe niż ciśnienie naprężenia kontaktowego, wówczas powstaje uszczelnienie, zapobiegające wydostawaniu się cieczy lub gazu. Wraz ze wzrostem ciśnienia w aplikacji O-ring ściska się dalej, tworząc jeszcze mocniejsze uszczelnienie. Ten proces samonapierania nazywany jest „samo-energetyzacją”.
Gdy ciśnienie spadnie lub zostanie zwolnione, pierścień uszczelniający powróci do pierwotnego kształtu, gotowy na powtórzenie procesu. Chociaż technicznie oznacza to, że O-ringi są elementem wielokrotnego użytku, jeśli zostaną usunięte z zespołu, należy je wymienić, aby zapewnić optymalne uszczelnienie.
Do zastosowań o wyższym ciśnieniu potrzebne są twardsze O-ringi, dlatego te komponenty są dostępne w różnych twardościomierach, a nawet z różnych materiałów.
Gdzie są używane O-ringi?
Od urządzeń gospodarstwa domowego po maszyny przemysłowe, O-ringi mogą być używane w różnych zastosowaniach.
O-ringi są niezwykle przydatnym elementem w zastosowaniach motoryzacyjnych. Na przykład, hermetyczne uszczelnienie, które tworzą, może zapobiec przedostawaniu się oleju do aktywnych obszarów pojazdu, zapewniając prawidłowe kierowanie paliwa do komory spalania, lub z obszarów, które znajdują się pod próżnią, zostaną naruszone.
Innym doskonałym przykładem O-ringów w akcji jest sprzęt do nurkowania. W tym zastosowaniu pierścienie tworzą uszczelnienie wokół maski lub zbiornika, co pomaga utrzymać niezbędny tlen w środku, jednocześnie zapobiegając przedostawaniu się wody.
Śruby i nakrętki uszczelniające - elementy złączne ze zintegrowanym O-ringiem
W niektórych przypadkach wymagane jest uszczelnienie wokół gwintowanego otworu lub pod głowicą łącznika. W takich okolicznościach może być możliwe użycie podkładki przeznaczonej do zatrzymywania płynów lub uszczelniania, lub łącznik ze zintegrowanym uszczelnieniem.
Do zastosowań wysokociśnieniowych lub krytycznych, Śruby uszczelniające Accu są wyposażone w zintegrowany O-ring, który zapewnia uszczelnienie w wielu zastosowaniach, w których zatrzymywanie lub wykluczenie płynów i gazów ma kluczowe znaczenie, na przykład w przemyśle lotniczym, przemysłowym lub wcześniej wymienionym przemyśle motoryzacyjnym.
Dowiedz się więcej o śrubach uszczelniających Accu, przechodząc do naszego artykułu, „Co to są śruby uszczelniające?
'W okolicznościach, w których uszczelnienie wewnętrzne jest mniej krytyczne, na przykład zastosowanie pokrycia dachowego, standardowa podkładka uszczelniająca EPDM może być użyta do zapewnienia odpornego na warunki atmosferyczne mocowania.
Jaka jest różnica między gumowym pierścieniem uszczelniającym a gumową podkładką?
Chociaż mają podobny kształt i materiał, gumowe O-ringi i gumowe podkładki różnią się pod wieloma względami.
Podkładka to płaski element, który służy do zapewnienia odstępów między częściami, zaprojektowanym do pochłaniania ciśnienia lub tarcia. Gumowe O-ringi, dla porównania, są pętlą elastomeru z możliwością kompresji, a następnie sprężyny z powrotem do ich pierwotnego kształtu.
W przeciwieństwie do podkładek gumowych, które są składnikiem niższego ryzyka, gdy O-ring ulegnie awarii, często może mieć rujnujący wpływ na całą złączkę.
Kiedy i dlaczego O-ringi zawodzą?
Najczęstszą przyczyną uszkodzenia pierścienia uszczelniającego jest zużycie, które często wynika ze starzenia się komponentów i wpływu na środowisko.
Niemniej jednak istnieje wiele przyczyn, które mogą spowodować przedwczesną awarię O-ringu, Jak na przykład; zestaw kompresji, niewłaściwa konstrukcja dławika lub nieprawidłowe rozmiary, niezgodność ze środowiskiem i ścieranie.
Zestaw kompresji
Zestaw kompresji ma miejsce, gdy kształt „O” O-ringu zostaje trwale zdeformowany w owal o płaskich bokach. Dzieje się tak, gdy linia uszczelnienia O-ringu jest zagrożona w wyniku awarii konstrukcji dławika.
Linia uszczelnienia określa stopień ściskania, któremu można poddać O-ring, aby nie zakłócać integralności uszczelnienia.
Niewłaściwa konstrukcja dławika lub nieprawidłowy rozmiar
Oprócz zestawu kompresyjnego, niewłaściwa konstrukcja dławika lub nieprawidłowy rozmiar może również spowodować, że O-ring osiągnie słabsze wyniki w inny sposób.
Dzieje się tak, gdy O-ring nie działa tak dobrze, jak oczekiwano, ponieważ jest niewłaściwą specyfikacją dla aplikacji. Może to być nieprawidłowy rozmiar lub twardość O-ringu. Jeśli O-ring nie jest kompatybilny z rowkiem, może to być spowodowane uszkodzonym sprzętem lub problemem niewspółosiowości podczas montażu
Niezgodność ze środowiskiem
Przedwczesna awaria O-ringu może również wynikać z jego niezgodności z otoczeniem, takiej jak ekstremalne temperatury i narażenie chemiczne.
Gdy O-ring jest wystawiony na działanie ciepła, może zmiękczyć lub pęknąć w wyniku degradacji termicznej.
Podobnie, w zimnym otoczeniu gumowy O-ring może stracić swoją elastyczność, jest to znane jako „zimny zestaw”. Zimny zestaw można odwrócić przez ogrzewanie, jednak zmniejszenie przekroju poprzecznego może skutkować słabszym uszczelnieniem i potencjalną degradacją termiczną, jak powyżej, jeśli zużywa się zbyt dużej ilości ciepła.
Kiedy O-ring jest narażony na działanie chemikaliów, może pękać, ulegać powstawaniu pęcherzy i wywołać inne wizualne oznaki zużycia. Niektóre chemikalia, takie jak te na bazie ropy naftowej, rozkładają O-ringi z kauczuku naturalnego, w wyniku czego smary na bazie silikonu są często stosowane jako alternatywa dla tradycyjnych olejów maszynowych podczas instalowania O-ringów.
ścieranie
W uszczelkach dynamicznych, w których często występuje ruch obrotowy i oscylacje, O-ringi mogą być narażone na ścieranie. Ścieranie zazwyczaj uderza w płaskie boki O-ringu, które są bezpośrednio w kontakcie z ruchomą powierzchnią.
Kiedy dochodzi do ścierania, zabłąkane cząstki zaczynają zeskrobać o pierścień; może to spowodować rozdarcia lub dziury w elemencie.
Skutki ścierania można złagodzić dzięki prawidłowej instalacji i smarowaniu.
Jaki materiał jest najlepszy dla O-ringów - gumy FPM lub kauczuku nitrylowego?
Większość zastosowań to kompromisy, sprężystość w porównaniu ze sztywnością, miękkość w porównaniu z twardością, niska temperatura w porównaniu z wysoką temperaturą i wydajność w porównaniu z kosztami.
Tak samo jest przy wyborze materiału, którego potrzebujesz do O-ringu. Chociaż nie ma najlepszej lub najgorszej opcji dla tych komponentów jako całości, niektóre materiały lepiej nadają się do konkretnych zastosowań.
O-ringi z gumy nitrylowej
O-ringi nitrylowe mogą być używane do wytrzymywania temperatur od -54° C do 149° C. Nitryl może być stosowany z wodą, olejami naftowymi i niektórymi płynami hydraulicznymi. Jednak O-ringi tego materiału nie są zalecane do stosowania z samochodowymi płynami hamulcowymi, ketonami, płynem hydraulicznym z estru fosforanowego i węglowodorami nitro/fluorowcowanymi.
O-ringi gumowe FPM (fluoropolimer)
FPM nadaje się do płynów silikonowych i gazów, olejów naftowych, kwasów i niektórych węglowodorów chlorowcowanych. Są szeroko stosowane w przetwórstwie chemicznym, przemyśle motoryzacyjnym i urządzeniach.
Fluoropolimer nie jest zalecany do stosowania z płynami hydraulicznymi estru fosforanowego.
Zakres temperatur dla FPM Rubber waha się od -40°C do 250°C; może być stosowany w znacznie wyższych temperaturach w porównaniu z kauczukiem nitrylowym.
Jaka jest najlepsza twardość dla O-ringu?
Optymalna twardość do większości ogólnych zastosowań to twardość Shore'a A 70. Przekłada się to na twardościomierz 70.
Accu sprzedaje zarówno FPM, jak i O-ringi z gumy nitrylowej dostępne od 2,9 mm-67 mm, oba te materiały mają twardość Shore'a A wynoszącą 70.
Do zastosowań niskociśnieniowych, poniżej 1000 psi, zalecany jest twardościomierz 55. Jednak w przypadku zastosowań wysokociśnieniowych do 6000 psi wymagany jest twardościomierz 90.
Im wyższy twardościomierz, tym trudniejszy jest O-ring i odwrotnie. O-ring o wyższej twardości będzie trudniejszy do rozciągnięcia, a zatem trudniejszy do zainstalowania ręcznie. Istnieją jednak metody ułatwiające ten proces, takie jak moczenie ich w gorącej wodzie, aby składnik był bardziej giętki niż w temperaturze pokojowej.
W przypadku zastosowań niszowych można określić metalowe pierścienie uszczelniające do zastosowań o ekstremalnych siłach i temperaturach, a nawet do przenoszenia materiałów korozyjnych i promieniowania.
W przypadku mniej ekstremalnych zastosowań, które nadal wymagają metalowego uszczelnienia, zamiast tego można użyć podkładki miedzianej.
Jak zmierzyć O-ring?
Pomiar O-Ring to prosty proces. Zacznij od pomiaru szerokości i średnicy, lub alternatywnie tylko średnicy, rowka wału, w którym instalujesz komponent.
Po wykonaniu tych pomiarów wybierz odpowiedni O-ring, patrząc na jego wewnętrzną średnicę i średnicę zewnętrzną - pomiary te mogą być wykonywane za pomocą linijki - lub dla bardziej precyzyjnego pomiaru użyj Suwmiarki.
Aby wykonać te pomiary, umieść podkładkę na płaskiej powierzchni, upewniając się, że ma pierwotny kształt torusa.