Làm thế nào để O-rings làm việc

Làm thế nào để O-rings làm việc

O-ring là một trong những loại con dấu đơn giản và phổ biến nhất cho một loạt các ứng dụng tĩnh và động. Thiết kế của rãnh vòng chữ O tương đối đơn giản - một con dấu kinh tế và đáng tin cậy thu được bằng cách làm theo các quy tắc của hình dạng rãnh phát triển. Xu hướng của O-ring để trở về hình dạng ban đầu của nó khi mặt cắt ngang được nén là lý do cơ bản cho O-ring để làm cho một con dấu tốt.

Về cơ bản, một con dấu vòng chữ O bao gồm một mặt cắt ngang tròn đàn hồi thành một rãnh vòng chữ O được thiết kế, cung cấp một nén ban đầu.

Lực cần thiết cho vòng chữ O nén là kết quả của độ cứng và đường kính cắt ngang. Sự căng thẳng của O-ring đi qua một mặt cắt ngang giảm, làm giảm khả năng nén con dấu của con dấu O-ring.

Độ đàn hồi tự nhiên của các hợp chất cao su cung cấp một con dấu ở áp suất bằng không hoặc rất thấp. Hiệu suất niêm phong có thể được cải thiện bằng cách tăng đùn xuyên tâm. Sự gia tăng đùn này có thể có tác dụng phụ của con dấu động áp suất cao hơn.

Đùn xuyên tâm cung cấp ma sát giữa vòng O và rãnh giữ nó tại chỗ. Được thiết kế để biến dạng, hợp chất cao su chảy lên trên vào khoảng cách đùn, niêm phong hoàn toàn nó chống rò rỉ cho đến khi áp lực được áp dụng là đủ để vượt qua ma sát và biến dạng của vòng O vào khoảng cách đùn nhỏ (giả định rằng cao su đã đạt đến giới hạn dòng chảy dưới áp lực, tăng thêm lực sẽ dẫn đến thất bại thông qua cắt hoặc đùn).

Rãnh được thiết kế để cung cấp một lực lượng ban đầu trên một trục giữa 7% và 30% ở phần trăm con dấu. Lực nén này thường vuông góc với phạm vi của lực được áp dụng. Có một khối lượng miễn phí của khe trên trục khác.

Khi áp suất được áp dụng, vòng O di chuyển về phía áp suất thấp của rãnh. Áp suất niêm phong được chuyển lên bề mặt được niêm phong, thực sự cao hơn áp suất chất lỏng gây ra bởi một lượng bằng với áp lực nhiễu ban đầu.

Tăng căng thẳng của sự can thiệp giữa con dấu và bề mặt giao phối gây ra bởi áp lực áp dụng. Mặc dù tình trạng này vẫn còn tồn tại, O-ring sẽ tiếp tục tuyên truyền bình thường và đáng tin cậy lên đến hàng trăm pound lực lượng, giả định rằng O-ring được chọn đúng kích thước và rãnh được gia công đến kích thước thích hợp.

Với sự gia tăng áp lực, biến dạng vòng sẽ được phóng đại, và cuối cùng bóp một phần của vòng vào khoảng cách đùn. Nếu giải phóng mặt bằng đùn là quá lớn, sau đó con dấu đó là hoàn toàn ép đùn từ áp lực cao sẽ thất bại.

Khi áp suất được giải phóng trên hợp chất cao su, độ đàn hồi của vòng chữ O trở lại hình dạng tự nhiên của nó, chuẩn bị cho một chu kỳ tương tự.

Những vật liệu này, ở nhiệt độ hoạt động bình thường của chúng, gần như không thể nén và có mô đun đàn hồi rất thấp. Hình dạng của chúng có thể được thay đổi (không phải khối lượng của chúng) và bóp xuyên tâm được áp dụng sẽ dẫn đến sự gia tăng chiều dài của con dấu trên rãnh.

Sự gia tăng này sẽ lớn hơn là kết quả của cao su mở rộng và làm nóng do khả năng tương thích của chất lỏng niêm phong và vật liệu. Bể phải có kích thước phù hợp để cho phép mở rộng tối đa hợp chất cao su hoặc thành phần sẽ phát triển ứng suất rất cao.

Khi áp dụng đủ lực, vòng O sẽ di chuyển về phía áp suất thấp cho đến khi bề mặt tiếp xúc của rãnh. Áp lực hoặc lực bổ sung sẽ bóp vòng O bị biến dạng về phía khoảng cách. Vòng chữ O ban đầu sẽ bị biến dạng thành hình chữ "d". Biến dạng này làm tăng mặt cắt ngang ban đầu của diện tích tiếp xúc bề mặt lên 70% - 80%. Diện tích tiếp xúc bề mặt của vòng O dưới áp suất cao gấp đôi so với hình học ban đầu ở áp suất bằng không.

Khả năng niêm phong đùn không giới hạn ở các ứng dụng động. Trong các ứng dụng trục tĩnh, sự căng thẳng của bu lông lắp ráp dưới áp suất cao có thể mở khoảng cách đùn đủ để cho phép rò rỉ.

Giới hạn áp suất bên trong được xác định bởi độ giải phóng mặt bằng và độ cứng của vòng con dấu (một số dữ liệu được hiển thị trong hình trên). Trong thực tế, những khoảng trống thường được chỉ định cho một kích thước vòng nhất định và ứng dụng. Nếu làm việc ở nhiệt độ thấp, nó có thể là cần thiết để giảm độ sâu tuyến để bù đắp cho sự co vòng và cung cấp các squeeze cần thiết trong kích thước co.

Ở nhiệt độ này ở đầu kia của cân bằng, có thể nên tăng độ sâu rãnh một chút để tránh đùn vòng ở nhiệt độ hoạt động. Hiệu ứng này có thể đáng kể ở nhiệt độ khắc nghiệt vì hệ số giãn nở nhiệt của chất đàn hồi cao hơn kim loại.