O-ringen er en av de enkleste, vanligste tetningstypene for et bredt spekter av statiske og dynamiske bruksområder. Utformingen av O-ringsporet er relativt grei - ved å følge velutviklede regler for sporgeometri oppnås en økonomisk og pålitelig tetning. O-ringens tendens til å gå tilbake til sin opprinnelige form når tverrsnittet er komprimert er en av hovedårsakene til at en o-ring gjør en utmerket tetning.
Hvordan bruker du en o-ring?
Enkelt sagt, en o-ringtetning består av et elastomert sirkulært tverrsnitt inn i et designet o-ringspor, som gir en innledende kompresjon.
Kraften som kreves for å komprimere en o-ring er et resultat av durometeret og tverrsnittsdiameteren. O-ringsstrekk påvirker tetningskompresjonen ved å redusere tverrsnittet, noe som reduserer tetningspotensialet til o-ringen.
Ved null eller svært lavt trykk gir den naturlige elastisiteten til gummiblandingen tetningen. Forseglingsytelsen kan forbedres ved å øke den diametrale klemmen. Denne økningen i klemme kan ha uheldige effekter i dynamiske forseglingsapplikasjoner med høyere trykk.
Den diametriske klemmen gir en friksjonskraft mellom o-ringen og sporet som holder den i installert posisjon. Konstruert for å deformere, flyter gummiblandingen opp til ekstruderingsspalten og tetter den fullstendig mot lekkasje, til trykket som påføres er tilstrekkelig nok til å overvinne friksjonskreftene og deformere o-ringen inn i det lille ekstruderingsgapet (forutsatt at gummien har nådd sin grense for strømning under trykk, vil ytterligere økning av kraft resultere i svikt ved skjæring eller ekstrudering).
Sporet er utformet for å gi en innledende kraft på tetningen over én akse i området 7-30 prosent. Denne trykkkraften er vanligvis vinkelrett på kraften som påføres, noe som resulterer i fritt volum i sporet på den andre aksen.
Hva gjør en o-ring?
Når det påføres trykk, vil o-ringen bevege seg mot lavtrykkssiden av sporet. Tetningstrykket overføres til overflaten som skal forsegles, som faktisk er høyere enn det påførte væsketrykket med en mengde lik det opprinnelige interferenstrykket.
Økning av det påførte trykket skaper interferensspenning mellom tetningen og de parende overflatene. Mens denne situasjonen vedvarer, vil O-ringen fortsette å fungere normalt og pålitelig opp til flere hundre pund med kraft, forutsatt at den valgte o-ringen har riktig størrelse og sporet er maskinert til riktig størrelse.
Med økende trykk vil ringdeformasjonen bli overdrevet, og til slutt ekstrudere en del av ringen inn i ekstruderingsspalten. Hvis ekstruderingsgapet er for stort, vil tetningen svikte etter at den er fullstendig ekstrudert fra høytrykket.
Når trykket slippes, resulterer elastisiteten til gummiblandingen i at en o-ring går tilbake til sin naturlige form, klar for lignende sykluser.
Disse materialene, ved deres normale driftstemperatur, er praktisk talt umulige å komprimere og har en svært lav elastisitetsmodul. Du kan endre formen deres (men ikke volumet), og den påførte diametriske klemmen vil føre til en økning i lengden på tetningen over sporet.
Denne økningen vil være enda større som følge av utvidelsen av gummi på grunn av varme fra væsken som forsegles og materialenes kompatibilitet. Sporet må være riktig dimensjonert for å tillate maksimal utvidelse av gummiblandingen, ellers vil sammenstillingen utvikle svært høye påkjenninger.
Når nok kraft påføres, vil o-ringen bevege seg mot lavtrykkssiden til den kommer i kontakt med siden av sporet. Ytterligere trykk eller kraft vil deformere o-ringen mot ekstruderingsgapet. O-ringen vil først deformeres til en "D"-form. Denne deformasjonen vil øke overflatekontaktarealet 70-80 prosent av det opprinnelige tverrsnittet. Overflatekontaktarealet til en o-ring under høyt trykk er omtrent det dobbelte av den opprinnelige geometrien ved null trykk.
Muligheten for tetningsekstrudering er ikke begrenset til dynamiske applikasjoner.
I en statisk aksial applikasjon kan strekking av monteringsbolter under høyt trykk åpne ekstruderingsgapet nok til å tillate lekkasje.
Interne trykkgrenser bestemmes av klaringsgapet og o-ringens hardhet (noen data er gitt i figuren ovenfor). I praksis er gapet normalt spesifisert for en gitt ringstørrelse og anvendelse. Ved drift ved lave temperaturer kan det være nødvendig å redusere kjerteldybden for å kompensere for sammentrekningen av ringen og gi den nødvendige klemmen ved den sammentrukne størrelsen.
I den andre enden av temperaturskalaen kan det være lurt å øke spordybden litt for å unngå å klemme ringen for mye ved arbeidstemperaturer. Denne effekten kan være betydelig ved ekstreme temperaturer fordi koeffisienten for termisk utvidelse av elastomerer er høyere enn for metaller.
Nedenfor er en innledende deformasjon av en o-ring i en spor-o-ring. Av det vi kan se, ser det ut til at o-ringen opplever systemtrykk.
