اورینگ یکی از ساده ترین و رایج ترین انواع آب بندی برای طیف وسیعی از کاربردهای استاتیک و دینامیک است. طراحی شیار اورینگ نسبتاً ساده است - با پیروی از قوانین به خوبی توسعه یافته برای هندسه شیار، یک مهر و موم اقتصادی و قابل اعتماد به دست می آید. تمایل اورینگ برای بازگشت به شکل اولیه خود در صورت فشرده شدن سطح مقطع یکی از دلایل عمده ای است که اورینگ یک مهر و موم عالی ایجاد می کند.
چگونه از اورینگ استفاده می کنید؟
به بیان ساده، یک مهر و موم حلقه ای از یک مقطع دایره ای الاستومری در یک شیار اورینگ طراحی شده تشکیل شده است که فشرده سازی اولیه را فراهم می کند.
نیروی مورد نیاز برای فشرده سازی حلقه اورینگ نتیجه طول سنج و قطر مقطع است. کشش O-Ring با کاهش سطح مقطع بر فشرده سازی آب بند تأثیر می گذارد که این امر باعث کاهش پتانسیل آب بندی اورینگ می شود.
در فشار صفر یا بسیار کم، ارتجاعی طبیعی ترکیب لاستیکی آب بندی را فراهم می کند. عملکرد مهر و موم ممکن است با افزایش فشار قطری بهبود یابد. این افزایش فشار می تواند اثرات نامطلوبی در کاربردهای آب بندی دینامیکی با فشار بالاتر داشته باشد.
فشار قطری یک نیروی اصطکاک بین اورینگ و شیاری که آن را در موقعیت نصب شده نگه می دارد، ایجاد می کند. ترکیب لاستیکی که برای تغییر شکل طراحی شده است به سمت شکاف اکستروژن جریان مییابد و آن را کاملاً در برابر نشتی میبندد، تا زمانی که فشار اعمالشده به اندازه کافی برای غلبه بر نیروهای اصطکاک کافی باشد و حلقه اورینگ را به شکاف اکستروژن کوچک تغییر شکل دهد (با فرض اینکه لاستیک به حد خود رسیده است. محدودیت جریان تحت فشار، افزایش بیشتر نیرو منجر به شکست توسط برش یا اکستروژن می شود).
شیار به گونه ای طراحی شده است که نیروی اولیه را بر روی مهر و موم در یک محور در محدوده 7-30 درصد ایجاد کند. این نیروی فشاری معمولاً عمود بر نیروی اعمال شده است و در نتیجه حجم آزاد در شیار روی محور دیگر ایجاد می شود.
اورینگ چه کاری انجام می دهد؟
هنگامی که فشار اعمال می شود، حلقه اورینگ به سمت سمت کم فشار شیار حرکت می کند. فشار آب بندی به سطحی که قرار است آب بندی شود منتقل می شود که در واقع به اندازه فشار تداخل اولیه از فشار سیال اعمال شده بیشتر است.
افزایش فشار اعمال شده باعث ایجاد تنش تداخلی بین درزگیر و سطوح جفت شده می شود. در حالی که این وضعیت باقی می ماند، اورینگ تا چند صد پوند نیرو به طور عادی و قابل اطمینان به کار خود ادامه می دهد، با این فرض که اورینگ انتخاب شده اندازه درستی داشته باشد و شیار به اندازه مناسب ماشین کاری شده باشد.
با افزایش فشار، تغییر شکل حلقه اغراقآمیز میشود و در نهایت بخشی از حلقه را به شکاف اکستروژن اکسترود میکند. اگر شکاف اکستروژن بیش از حد بزرگ باشد، آب بندی پس از اکسترود کامل از فشار بالا از بین می رود.
پس از آزاد شدن فشار، انعطاف پذیری ترکیب لاستیکی منجر به بازگشت یک حلقه اورینگ به شکل طبیعی خود می شود و برای چرخه های مشابه آماده است.
این مواد در دمای عملیاتی معمولی خود عملاً فشرده شدن غیرممکن است و مدول الاستیک بسیار پایینی دارند. می توانید شکل آنها را تغییر دهید (اما نه حجم آنها) و فشار قطری اعمال شده باعث افزایش طول مهر و موم در سراسر شیار می شود.
این افزایش در نتیجه انبساط لاستیک در اثر حرارت ناشی از سیال در حال آب بندی و سازگاری مواد بیشتر خواهد بود. شیار باید اندازه مناسبی داشته باشد تا حداکثر انبساط ترکیب لاستیکی را فراهم کند، در غیر این صورت، مجموعه تنش های بسیار بالایی ایجاد می کند.
هنگامی که نیروی کافی اعمال شود، حلقه اورینگ به سمت سمت کم فشار حرکت می کند تا زمانی که با طرف شیار تماس پیدا کند. فشار یا نیروی اضافی باعث تغییر شکل اورینگ به سمت شکاف اکستروژن می شود. حلقه o در ابتدا به شکل "D" تغییر شکل می دهد. این تغییر شکل سطح تماس سطح را 70-80 درصد سطح مقطع اولیه افزایش میدهد. سطح تماس یک حلقه اورینگ تحت فشار بالا تقریباً دو برابر هندسه اولیه در فشار صفر است.
امکان اکستروژن مهر و موم به کاربردهای دینامیکی محدود نمی شود.
در یک کاربرد محوری استاتیک، کشش پیچهای مونتاژ تحت فشار بالا میتواند شکاف اکستروژن را به اندازه کافی باز کند تا امکان نشتی فراهم شود.
محدودیت های فشار داخلی توسط شکاف فاصله و سختی حلقه اورینگ تعیین می شود (برخی از داده ها در شکل بالا آورده شده است). در عمل، شکاف معمولاً برای اندازه و کاربرد حلقه مشخص مشخص می شود. اگر در دماهای پایین کار کنید، ممکن است لازم باشد عمق غده کاهش یابد تا انقباض حلقه جبران شود و فشار مورد نیاز در اندازه انقباض فراهم شود.
در انتهای دیگر مقیاس دما، ممکن است توصیه شود که عمق شیار را کمی افزایش دهید تا از فشردن بیش از حد حلقه در دمای کار جلوگیری شود. این اثر می تواند در دماهای شدید قابل توجه باشد زیرا ضریب انبساط حرارتی الاستومرها از فلزات بیشتر است.
در زیر تغییر شکل اولیه اورینگ در اورینگ شیار نشان داده شده است. با توجه به آنچه می بینیم، به نظر می رسد که اورینگ در حال تجربه فشار سیستم است.
