O-rengas on yksi yksinkertaisimmista ja yleisimmistä tiivistetyypeistä monenlaisiin staattisiin ja dynaamisiin sovelluksiin. O-renkaan uran rakenne on suhteellisen yksinkertainen - noudattamalla hyvin kehitettyjä uran geometrian sääntöjä, saadaan taloudellinen ja luotettava tiiviste. O-renkaan taipumus palata alkuperäiseen muotoonsa, kun poikkileikkaus puristetaan kokoon, on yksi tärkeimmistä syistä, miksi O-rengas tekee erinomaisen tiivisteen.
Kuinka käytät O-rengasta?
Yksinkertaisesti sanottuna o-rengastiiviste koostuu elastomeerisesta pyöreästä poikkileikkauksesta suunniteltuun O-renkaan uraan, joka tarjoaa alkupuristuksen.
O-renkaan puristamiseen tarvittava voima johtuu durometristä ja poikkileikkauksen halkaisijasta. O-renkaan venytys vaikuttaa tiivisteen puristumiseen pienentämällä poikkileikkausta, mikä vähentää O-renkaan tiivistyspotentiaalia.
Nollapaineessa tai erittäin alhaisessa paineessa kumiyhdisteen luonnollinen joustavuus tarjoaa tiivisteen. Tiivisteen suorituskykyä voidaan parantaa lisäämällä diametraalista puristusta. Tällä puristuksen lisääntymisellä voi olla haitallisia vaikutuksia korkeamman paineen dynaamisissa tiivistyssovelluksissa.
Diametaalinen puristus saa aikaan kitkavoiman O-renkaan ja uran välille, joka pitää sen asennusasennossa. Muotoon suunniteltu kumiseos virtaa ekstruusiorakoon ja tiivistää sen täysin vuotoa vastaan, kunnes käytetty paine riittää voittamaan kitkavoimat ja muuttamaan O-renkaan pieneen puristusrakoon (olettaen, että kumi on saavuttanut sen paineen alaisen virtauksen raja, voiman lisäys johtaa vaurioon leikkauksen tai suulakepuristuksen vuoksi).
Ura on suunniteltu antamaan alkuvoima tiivisteelle yhden akselin yli alueella 7-30 prosenttia. Tämä puristusvoima on yleensä kohtisuorassa kohdistettua voimaa vastaan, mikä johtaa vapaaseen tilavuuteen toisen akselin urassa.
Mitä o-rengas tekee?
Kun painetta kohdistetaan, O-rengas liikkuu uran matalapainepuolta kohti. Tiivistyspaine välittyy tiivistettävälle pinnalle, joka on itse asiassa suurempi kuin käytetty nestepaine alkuperäistä häiriöpainetta vastaavan määrän.
Käytetyn paineen lisääminen luo häiriöjännitystä tiivisteen ja liitospintojen välille. Vaikka tämä tilanne jatkuu, o-rengas jatkaa toimintaansa normaalisti ja luotettavasti useisiin satoihin paunaan asti, olettaen, että valittu O-rengas on oikean kokoinen ja ura on koneistettu oikean kokoiseksi.
Paineen kasvaessa renkaan muodonmuutos liioittuu, mikä lopulta puristaa osan renkaasta ekstruusiorakoon. Jos suulakepuristusrako on liian suuri, tiiviste epäonnistuu sen jälkeen, kun se on täysin puristettu korkeasta paineesta.
Paineen vapautuessa kumiseoksen kimmoisuus johtaa siihen, että O-rengas palaa luonnolliseen muotoonsa, valmiina vastaaviin sykliin.
Näitä materiaaleja on normaalissa käyttölämpötilassaan käytännössä mahdotonta puristaa kokoon, ja niillä on erittäin alhainen kimmokerroin. Voit muuttaa niiden muotoa (mutta ei niiden tilavuutta), ja käytetty diametraalinen puristus lisää tiivisteen pituutta uran poikki.
Tämä lisäys on vielä suurempi kumin laajenemisen seurauksena suljettavan nesteen lämmön ja materiaalien yhteensopivuuden vuoksi. Uran on oltava oikean kokoinen, jotta kumisekoitus laajenee mahdollisimman paljon, muuten kokoonpanoon kehittyy erittäin suuria jännityksiä.
Kun tarpeeksi voimaa käytetään, o-rengas liikkuu matalapainepuolta kohti, kunnes se koskettaa uran sivua. Ylimääräinen paine tai voima muuttaa O-renkaan muotoa kohti suulakepuristusrakoa. O-rengas muotoutuu aluksi "D"-muotoon. Tämä muodonmuutos lisää pinnan kosketuspinta-alaa 70-80 prosenttia alkuperäisestä poikkileikkauksesta. O-renkaan pinnan kosketuspinta korkeassa paineessa on noin kaksi kertaa suurempi kuin alkuperäinen geometria nollapaineessa.
Tiivisteen suulakepuristusmahdollisuus ei rajoitu dynaamisiin sovelluksiin.
Staattisessa aksiaalisessa sovelluksessa kokoonpanopulttien venyttäminen korkealla paineella voi avata suulakepuristusraon tarpeeksi mahdollistaakseen vuodon.
Sisäiset painerajat määräytyvät välysraon ja O-renkaan kovuuden perusteella (jotkin tiedot on esitetty yllä olevassa kuvassa). Käytännössä rako määritellään tavallisesti tietylle rengaskoolle ja -sovellukselle. Jos laitetta käytetään alhaisissa lämpötiloissa, voi olla tarpeen pienentää tiivisteen syvyyttä renkaan supistumisen kompensoimiseksi ja tarvittavan puristuksen aikaansaamiseksi supistetun koon kohdalla.
Lämpötila-asteikon toisessa päässä saattaa olla suositeltavaa lisätä uran syvyyttä hieman, jotta vältetään renkaan liiallinen puristuminen käyttölämpötiloissa. Tämä vaikutus voi olla merkittävä äärimmäisissä lämpötiloissa, koska elastomeerien lämpölaajenemiskerroin on suurempi kuin metallien.
Alla on ura O-renkaan o-renkaan alkumuodonmuutos. Sen perusteella, mitä voimme nähdä, näyttää siltä, että O-renkaassa on järjestelmäpainetta.
