Oリングの仕組み

Oリングの仕組み

Oリングは、静的および動的なアプリケーションの広い範囲のためのシールの最も簡単で最も一般的なタイプの一つです。Oリング溝の設計は比較的簡単です - 経済的で信頼性の高いシールは、開発された溝形状の規則に従うことによって得られます。断面が圧縮された場合にOリングが元の形に戻る傾向は、Oリングが良好なシールを作る基本的な理由です。

基本的に、Oリングシールは、設計されたOリング溝に弾性円形断面で構成され、初期圧縮を提供します。

圧縮Oリングに必要な力は硬度と断面直径の結果です。Oリングの張力は、Oリングシールのシール圧縮電位を低下させる、縮小された断面を通過します。

ゴム化合物の自然な弾力性は、ゼロまたは非常に低い圧力でシールを提供します。ラジアル押出しを増加させることで、シール性能を向上させることができます。押出しのこの増加は、より高い圧力の動的シールの悪影響を有することができる。

放射状押し出しは、O リングとそれを所定の位置に保持する溝との間の摩擦を提供します。変形するように設計されたゴム化合物は、押出ギャップに上方に流れ込み、加圧が小さな押し出し隙に対するOリングの摩擦と変形を克服するのに十分になるまで漏れに対して完全に密封します(ゴムが圧力下で流れの限界に達したと仮定すると、さらに力が増加するとせん断または押出しを通して失敗します)。

溝はシールパーセントで7%と30%の間のシャフト間の初期力を提供するように設計されている。この圧縮力は、通常、適用される力の範囲に垂直です。他の軸にはスロットの空きボリュームがあります。

圧力が加えられると、Oリングは溝の低圧側に向かって動きます。密閉圧力は、シールされる表面に移され、これは実際には初期干渉圧力と等しい量で加えられる流体圧力よりも高い。

印鑑と、加圧によって引き起こされる合間の干渉の応力を高めます。この状況はまだ存在しますが、Oリングが正しいサイズに選択され、溝が適切なサイズに加工されると仮定すると、Oリングは正常かつ確実に数百ポンドの力で伝播し続けます。

圧力の増加に伴い、リングの変形が誇張され、最後にリングの一部を押し出し隙に絞ります。押出クリアランスが大きすぎると、高圧から完全に押し出されたシールは失敗します。

ゴム化合物に圧力が放出されると、Oリングの弾性は自然な形に戻り、同様のサイクルに備えます。

これらの材料は、通常の動作温度では、圧縮することはほとんど不可能であり、非常に低い弾性率を有する。その形状は(容積ではなく)変更することができ、適用される放射状のスクイーズは溝を横切るシールの長さの増加をもたらす。

この増加は、膨張したゴムの結果として大きく、シール液と材料の相溶性のために加熱されます。タンクは、ゴム化合物の最大膨張を可能にするために適切にサイズを設定する必要がありますか、コンポーネントは非常に高い応力を開発します。

十分な力が加えられると、Oリングは溝の接触面まで低圧側に向かって動きます。追加の圧力または力はギャップに向かって変形したOリングを圧迫する。Oリングは、最初は"d"形状に変形されます。この変形により、表面接触面積の初期断面が70%から80%増加します。高圧下のOリングの表面接触面積は、ゼロ圧力で元の幾何学の約2倍である。

押出しをシールする可能性は、動的なアプリケーションに限定されません。静的軸アプリケーションでは、高圧下でのアセンブリボルトの張力が、漏出を可能にするのに十分な押出ギャップを開くことができます。

内部圧力限界は、シールリングのクリアランスと硬さによって決まります(データは上の図に示されています)。実際には、通常、特定のリング サイズとアプリケーションに対してギャップが指定されます。低温で作業する場合は、リング収縮を補うために腺の深さを減らし、収縮サイズに必要なスクイーズを提供することが必要な場合があります。

この温度がバランスの他の端で、動作温度でのリングの押し出しを避けるために溝深さをわずかに大きくすることが望ましい場合がある。エラストマーの熱膨張係数は金属よりも高いため、極端な温度ではこの効果が有意です。