Co to jest pierścień O?
Chociaż są często pomijane przez wielu, O-ringi są niezwykle prostym, ale bardzo skutecznym rozwiązaniem inżynieryjnym.
Sam pierścień jest opłacalny, a metoda instalacji jest prosta. Niemniej jednak tworzone przez nią uszczelnienie może niezawodnie utrzymywać ekstremalne ciśnienie.
Co to jest O-ring?
O-ring to kawałek materiału w kształcie pączka, najczęściej guma elastomerowa, który jest stosowany jako uszczelnienie mechaniczne, aby zapobiec wyciekaniu powietrza lub cieczy z maszyny lub aplikacji.
Elementy te mogą być czasami określane jako złącze toryczne, ze względu na kształt torusa, a niektórzy ludzie mogą również nazywać te uszczelnienia mechaniczne „opakowaniami”.
Jak działają O-ringi?
Aby O-ring utworzył niezawodne uszczelnienie, musi być ściśnięty między dwiema sąsiednimi powierzchniami. Gdy powierzchnie są połączone, a pierścień jest ściśnięty, odkształca się nieznacznie, kontaktując się z obiema powierzchniami, tworząc fizyczną barierę przed wyciekami, znaną również jako naprężenia kontaktowe.
Jeśli ciśnienie aplikacji jest niższe niż ciśnienie naprężenia kontaktowego, powstaje uszczelnienie, zapobiegające ucieczce cieczy lub gazu. Wraz ze wzrostem ciśnienia aplikacji O-ring ściska się dalej, tworząc jeszcze mocniejsze uszczelnienie. Ten proces samoistnienia nazywa się „samoenergetyzacją”.
Gdy ciśnienie spada lub zostanie uwolnione, O-ring powróci do swojego pierwotnego kształtu, gotowy do wielokrotnego powtarzania procesu. Chociaż technicznie oznacza to, że pierścienie O 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 elementy są dostępne w różnych duromierzach, a nawet różnych materiałach.
Gdzie są używane O-ringi?
Od urządzeń gospodarstwa domowego po maszyny przemysłowe, O-ringi mogą być stosowane w różnych zastosowaniach.
O-ringi są niezwykle przydatnym elementem w zastosowaniach motoryzacyjnych. Na przykład, hermetyczne uszczelnienie, które tworzą, może zapobiegać wyciekaniu oleju do aktywnych obszarów pojazdu, zapewniając prawidłowe kierowanie paliwa do komory spalania lub z obszarów, które znajdują się pod próżnią, ulegają uszkodzeniu.
Kolejnym 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 pierścieniem typu O
W niektórych przypadkach wymagane jest uszczelnienie wokół gwintowanego otworu lub pod głowicą łącznika. W takich okolicznościach możesz użyć podkładki przeznaczonej do zatrzymywania lub uszczelniania płynów lub łącznika ze zintegrowaną uszczelką.
Do zastosowań wysokociśnieniowych lub krytycznych śruby uszczelni ające Accu wyposażone są w zintegrowany pierścień uszczelniający, który zapewnia uszczelnienie w wielu zastosowaniach, w których zatrzymywanie lub wykluczanie płynów i gazów ma kluczowe znaczenie, takich jak przemysł lotniczy, przemysłowy lub wcześniej wspomniany przemysł motoryzacyjny.
Dowiedz się więcej o wkrętach uszczelniających Accu, przejdź do naszego artykułu, „Co to są śruby uszczelniające? ”
W okolicznościach, w których uszczelnienie wewnętrzne jest mniej krytyczne, na przykład zastosowanie pokrycia dachowego, można zastosować standardową podkładkę uszczelniającą EPDM, aby zapewnić szczelne mocowanie.
Jaka jest różnica między gumowym O-ringem 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. Dla porównania gumowe O-ringi są pętlą elastomeru z możliwością kompresji, a następnie powracania do pierwotnego kształtu.
W przeciwieństwie do podkładek gumowych, które są elementem mniejszego ryzyka, gdy O-ring ulegnie awarii, często może mieć rujnujący wpływ na całe złącze.
Kiedy i dlaczego O-ringi zawodzą?
Najczęstszą przyczyną awarii O-Ring jest zużycie, które często wynika ze starzenia się komponentów i wpływu na środowisko.
Niemniej jednak istnieje wiele powodów, które mogą powodować przedwczesną awarię pierścienia typu O-ring, takich jak; zestaw kompresji, niewłaściwa konstrukcja dławika lub nieprawidłowe rozmiary, niezgodność ze środowiskiem i ścieranie.
Zestaw kompresji
Zestaw kompresji występuje wtedy, gdy kształt „O” pierścienia O-ringu zostaje trwale zdeformowany w owal o płaskich bokach. Dzieje się tak, gdy linia uszczelnienia O-ringu jest naruszona w wyniku awarii konstrukcji dławika.
Linia uszczelnienia określa stopień ściskania, któremu może zostać poddany O-ring, aby nie zakłócać integralności uszczelnienia.
Niewłaściwa konstrukcja dławika lub nieprawidłowy rozmiar
Oprócz zestawu kompresji niewłaściwa konstrukcja dławika lub nieprawidłowe rozmiary mogą również powodować słabsze działanie pierścienia O-ring w inny sposób.
Dzieje się tak, gdy O-Ring nie działa tak dobrze, jak oczekiwano, ze względu na niewłaściwą specyfikację aplikacji. Może to być nieprawidłowy rozmiar lub twardość O-ringu. Jeśli O-Ring nie jest kompatybilny z rowkiem, może to być spowodowane uszkodzeniem sprzętu lub problemem niewspółosiowości podczas montażu
Niezgodność ze środowiskiem
Przedwczesna awaria O-ringu może również wynikać z jego niezgodności ze środowiskiem, takiej jak ekstremalne temperatury i narażenie na chemikalia.
Gdy O-ring jest wystawiony na działanie ciepła, może zmiękczyć lub pękać w wyniku degradacji termicznej.
Podobnie w zimnych warunkach gumowy O-ring może stracić swoją elastyczność, jest to znane jako „zimny zestaw”. Ustawienie na zimno można odwrócić przez ogrzewanie, jednak zmniejszenie przekroju może skutkować słabszym uszczelnieniem i potencjalną degradacją cieplną, jak powyżej, jeśli zużyto zbyt dużej ilości ciepła.
Kiedy O-ring jest narażony na działanie chemikaliów, może pękać, powstać pęcherzami i wywołać inne wizualne oznaki zużycia. Niektóre chemikalia, takie jak te na bazie ropy naftowej, degradują O-ringi z naturalnej gumy, w wyniku czego smary na bazie silikonu są często stosowane jako alternatywa dla tradycyjnych olejów maszynowych podczas instalowania O-ringów.
Ścieranie
W uszczelnieniach dynamicznych, gdzie często występuje ruch obrotowy i oscylacja, O-ringi mogą być narażone na ścieranie. Ścieranie zwykle wpływa na płaskie boki O-ringu, które mają bezpośredni kontakt z ruchową powierzchnią.
Kiedy dochodzi do ścierania, zabłąkane cząstki zaczynają zeskrobać się o pierścień; może to spowodować rozdarcia lub dziury w elemencie.
Skutki ścierania można złagodzić dzięki odpowiedniej instalacji i smarowaniu.
Jaki materiał jest najlepszy dla O-ringów - guma FPM lub guma nitrylowa?
Większość zastosowań to kompromisy, sprężystość kontra sztywność, miękkość kontra twardość, niska temperatura kontra wysoka temperatura oraz wydajność w porównaniu z kosztami.
Tak samo jest przy wyborze materiału potrzebnego do O-ringu. Chociaż nie ma najlepszej lub najgorszej opcji dla tych komponentów jako całości, niektóre materiały są lepiej dostosowane do określonych zastosowań.
O-ringi z gumy nitrylowej
Nitrylowe O-ringi mogą być stosowane do wytrzymania temperatur od -54° C do 149° C. Nitryl może być stosowany z wodą, olejami naftowymi i niektórymi płynami hydraulicznymi. Jednak O-ringi z tego materiału nie są zalecane do stosowania z samochodowymi płynami hamulcowymi, ketonami, płynem hydraulicznym estrów fosforanowych i węglowodorami nitro/chlorowcowanymi.
O-ringi gumowe FPM (fluoropolimer)
FPM nadaje się do płynów i gazów silikonowych, olejów naftowych, kwasów i niektórych fluorowcowanych węglowodorów. Są szeroko stosowane w przemyśle chemicznym, motoryzacyjnym i urządzeniowym.
Nie zaleca się stosowania fluoropolimeru z płynami hydraulicznymi z estrem fosforanowym.
Zakres temperatur dla kauczuku FPM waha się od -40° C do 250° C; może być stosowany w środowiskach znacznie wyższych temperatur w porównaniu z gumą nitrylową.
Jaka jest najlepsza twardość dla O-ringu?
Optymalna twardość dla większości ogólnych zastosowań to ocena twardości Shore A 70. Przekłada się to na Durometr 70.
Accu sprzedaje O-ringi z gumy FPM i nitrylowej dostępne w zakresie od 2,9 mm do 67 mm, oba te materiały mają stopień twardości Shore A 70.
Do zastosowań niskociśnieniowych, poniżej 1000 psi, zalecany jest durometr 55. Jednak w przypadku zastosowań wysokiego ciśnienia do 6000 psi wymagany jest durometr 90.
Im wyższy durometr, tym twardszy O-ring i odwrotnie. Pierścień O-ring o wyższej wartości durometru będzie trudniejszy do rozciągnięcia, a zatem trudniejszy do zainstalowania ręcznie. Istnieją jednak metody ułatwiające ten proces, takie jak moczenie ich w gorącej wodzie, aby element był bardziej giętki niż w temperaturze pokojowej.
W przypadku zastosowań niszowych metalowe O-ringi mogą być określone 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 miedzi anej.
Jak zmierzyć O-ring?
Pomiar O-ringu jest prostym procesem. Zacznij od pomiaru szerokości i średnicy lub alternatywnie tylko średnicy rowka wału, w którym instalujesz element.
Po wykonaniu tych pomiarów wybierz odpowiedni O-ring, patrząc na jego średnicę wewnętrzną i średnicę zewnętrzną - pomiary te mogą być wykonane za pomocą linijki - lub dla dokładniejszego pomiaru użyj Suwmiarki.
Aby wykonać te pomiary, umieść podkładkę na płaskiej powierzchni, upewniając się, że ma pierwotny kształt torusa.