L'O-ring, denominato O-ring, è un anello di gomma con una sezione trasversale-circolare. L'O-ring è la guarnizione più utilizzata nei sistemi idraulici e pneumatici.
L'O-ring ha buone proprietà di tenuta, può essere utilizzato per la tenuta statica, può essere utilizzato anche per la tenuta alternativa; Non solo può essere utilizzato da solo, ma è anche il componente base di molti dispositivi di sigillatura combinati. Ha una vasta gamma di applicazioni. Se il materiale viene selezionato correttamente, può soddisfare i requisiti di varie condizioni di movimento e la pressione di esercizio può variare da 1.333×10^5Pa di vuoto a 400MPa di alta pressione; L'intervallo di temperatura va da -60 gradi a 200 gradi.
Rispetto ad altri tipi di tenuta, l'O-ring presenta le seguenti caratteristiche:
1) Dimensioni ridotte della struttura, installazione e smontaggio convenienti.
2) È possibile utilizzare guarnizioni statiche e dinamiche e non vi è quasi alcuna perdita quando vengono utilizzate come guarnizioni statiche.
3) L'uso di un singolo O-ring fornisce un effetto di tenuta bi-direzionale.
4) La resistenza all'attrito dinamico è ridotta.
5) Prezzo basso.
L'O-ring è un sigillo di estrusione; il principio di funzionamento di base di una guarnizione per estrusione è quello di fare affidamento sulla deformazione elastica della guarnizione, provocando una pressione di contatto sulla superficie di contatto della guarnizione. La pressione di contatto è maggiore della pressione interna del mezzo sigillato e non vi sono perdite e viceversa. Quando utilizzati per la tenuta statica e dinamica, la causa e il metodo di calcolo della pressione di contatto della superficie di contatto di tenuta sono diversi e devono essere spiegati separatamente.
1. Il principio di tenuta per la tenuta statica
L'O-ring è il più utilizzato nella tenuta statica. Se progettato e utilizzato correttamente, l'O-ring può ottenere una tenuta assoluta senza perdite nella tenuta statica.
Dopo che l'O-ring è stato caricato nella scanalatura di tenuta, la sua sezione è sottoposta a sollecitazione di compressione da contatto, che produce deformazione elastica.
Sulla superficie di contatto viene generata una certa pressione di contatto iniziale Po. Anche se non c'è una pressione media o la pressione è molto piccola, l'O-ring può essere sigillato dalla sua stessa forza elastica; Quando un mezzo pressurizzato viene riempito nella cavità, sotto l'azione della pressione media, l'anello di tenuta a forma di O- si sposta e si sposta verso il lato a bassa pressione, mentre la sua deformazione elastica aumenta ulteriormente e lo spazio di riempimento e tenuta δ. In questo momento la pressione di contatto sulla superficie di accoppiamento della coppia di guarnizioni sale a Pm:
PM=Po+PP
Nella formula, Pp -- pressione di contatto (0,1 MPa) trasmessa alla superficie di contatto attraverso l'O-ring
Pp=K*P
K - coefficiente di trasferimento della pressione, per O-ring in gomma, K=1;
P - La pressione del liquido sigillato (0,1 MPa).
Thus, greatly increases the sealing effect. Since generally K≥1, Pm>P. Si può vedere che finché è presente una pressione iniziale nell'O-ring, è possibile ottenere una tenuta assoluta senza perdite. Ciò dipende dalla pressione del mezzo stesso per modificare lo stato di contatto dell'O-ring per ottenere la natura della tenuta, chiamata auto-sigillante.
In teoria, anche se la deformazione da compressione è pari a zero, è possibile sigillarlo sotto la pressione dell'olio, ma in pratica l'O-ring potrebbe risultare eccentrico una volta installato. Pertanto, dopo che l'O-ring è stato caricato nella scanalatura di tenuta, la sua sezione trasversale- è generalmente soggetta a una deformazione di compressione del 7%-30%. La tenuta statica assume un valore di tasso di compressione maggiore, mentre la tenuta dinamica assume un valore di tasso di compressione inferiore. Questo perché la gomma sintetica viene compressa a basse temperature, quindi la quantità di precompressione dell'O-ring di tenuta statica dovrebbe essere considerata per compensare il ritiro a bassa temperatura.
2. Il principio di tenuta per la tenuta a movimento alternativo
Nella rotazione idraulica, nei componenti e nei sistemi pneumatici, la tenuta alternativa è uno dei requisiti di tenuta più comuni. Le tenute alternative vengono utilizzate sui pistoni dei cilindri di potenza e sui blocchi cilindri, sulle testate dei cilindri con intervento del pistone e su tutti i tipi di valvole a cassetto. L'interstizio è formato da un'asta cilindrica e da un foro cilindrico, e l'asta si muove assialmente nel foro cilindrico. L'azione di tenuta limita la perdita assiale del fluido.
Se utilizzato come tenuta a movimento alternativo, l'effetto pre-e l'effetto auto{1}sigillante dell'O-ring sono uguali a quelli della tenuta statica e, grazie all'elasticità dell'O-ring stesso, può compensare automaticamente dopo l'usura. Tuttavia, quando il mezzo liquido è sigillato, la situazione è più complicata rispetto alla tenuta statica a causa della velocità di movimento dell'asta, della pressione del liquido e della viscosità.
Quando il liquido è sotto pressione, le molecole del liquido interagiscono con la superficie metallica e le molecole polari contenute nell'olio sono disposte strettamente e ordinatamente sulla superficie metallica, formando un forte film d'olio a strato limite tra la superficie di scorrimento e la guarnizione e producendo un'ottima adesione alla superficie di scorrimento. Tra la guarnizione e la superficie di movimento alternativo è sempre presente un film liquido; svolge anche un certo ruolo di tenuta e la lubrificazione della superficie di tenuta mobile è molto importante.
Ma è dannoso per le perdite. Tuttavia, quando l'albero alternativo viene estratto, la pellicola liquida sull'albero viene estratta insieme all'albero. A causa dell'azione raschiante della guarnizione, quando l'albero alternativo è retratto, il film liquido viene bloccato dall'elemento di tenuta per rimanere all'esterno. Con l'aumento del numero di corse alternative, più liquido viene bloccato all'esterno e, infine, si formano goccioline d'olio, che sono la perdita del dispositivo di tenuta alternativo. Poiché la viscosità dell'olio idraulico diminuisce con l'aumento della temperatura e lo spessore del film d'olio diminuisce di conseguenza, la perdita all'inizio del movimento è maggiore quando l'attrezzatura idraulica viene avviata a bassa temperatura e la perdita tende a diminuire gradualmente all'aumentare della temperatura a causa delle varie perdite durante il movimento. L'O-ring come tenuta alternativa, la struttura compatta e le dimensioni ridotte possono ridurre il prezzo dei componenti.
Utilizzato principalmente in:
1) Nei componenti idraulici a bassa-pressione, è generalmente limitata a una corsa breve e una pressione media di circa 10 MPa.
2) Valvola a cassetto idraulica di piccolo diametro, corsa breve e media-pressione.
3) Valvola a cassetto pneumatica e cilindro pneumatico.
4) Come elastomero in un dispositivo di tenuta alternativo combinato.
L'O-ring come tenuta alternativa è particolarmente adatto per applicazioni di piccolo diametro, corsa breve, media e bassa pressione, cilindri pneumatici, valvole a cassetto pneumatiche e altri componenti alternativi. Nei componenti idraulici, l'O-ring viene utilizzato come tenuta dinamica principale, generalmente limitata a corse brevi e pressioni medie e basse di circa 10 MPa.
Gli O-ring non sono adatti all'uso come tenute alternative a velocità molto bassa-e come tenute alternative ad alta-pressione da sole. Ciò è dovuto principalmente al fatto che l'attrito in queste condizioni è elevato, il che porterà a un cedimento prematuro della tenuta. In qualsiasi tipo di applicazione, è necessario utilizzare secondo i dati nominali o la capacità della tenuta e assemblarla correttamente per ottenere prestazioni soddisfacenti.
3. Guarnizione per movimento rotatorio
Nelle tenute a movimento rotatorio viene solitamente utilizzato l'olio
Guarnizione e tenuta meccanica. Tuttavia, la pressione del paraolio è bassa e, rispetto all'O-ring, è troppo grande e complessa e il processo è inadeguato. Sebbene le tenute meccaniche possano essere utilizzate per alta pressione (40 MPa), alta velocità (50 m/s) e alta temperatura (400 gradi), la struttura è più complessa, enorme e il costo è elevato ed è adatta solo per alcuni macchinari e attrezzature pesanti, come l'industria petrolifera e chimica.
Il problema principale degli O-ring per il movimento rotatorio è l'effetto termico Joule. L'effetto termico Joule produce calore di attrito al contatto tra l'albero rotante ad alta velocità e l'O-ring e il calore generato fa aumentare continuamente la temperatura di queste parti di contatto e il materiale in gomma viene gravemente deformato dal calore e la compressione e l'allungamento cambiano. Il riscaldamento accelera inoltre l'invecchiamento dei materiali di tenuta e riduce la durata degli O-ring; danneggia la pellicola di olio di tenuta, provocando il fenomeno dell'interruzione dell'olio- e accelera l'usura della guarnizione.
Sulla base della situazione di cui sopra, gli O-ring sono stati studiati in modo estensivo e approfondito negli ultimi anni. Per evitare l'effetto termico Joule, la chiave è selezionare correttamente i parametri strutturali dell'O-ring di progettazione in base alle prestazioni della gomma, principalmente la resistenza alla trazione e il tasso di compressione dell'O-ring. Secondo l'esperimento, l'O-ring è progettato per avere un diametro interno uguale o leggermente maggiore del diametro dell'albero rotante, generalmente 3%~5%. Quando si installa l'O-ring, viene compresso dalla direzione radiale interna e anche la compressione della sezione è progettata per essere inferiore, generalmente circa il 5%. Inoltre, prova a utilizzare materiali di tenuta che siano meno influenzati dal calore e considera attentamente il problema della dissipazione del calore durante l'installazione dell'O-ring. In questo modo, le condizioni di funzionamento dell'O-ring risultano notevolmente migliorate e possono essere applicate alla tenuta dell'albero rotante con una velocità massima di 4 m/s.
Negli ultimi anni sono apparse gomme al fluoro-resistenti al calore e gomme poliuretaniche resistenti all'usura-e l'effetto termico Joule dei componenti in gomma è stato meglio compreso. E per risolvere questo problema, è stata progettata una nuova struttura di tenuta dell'O-ring, in modo che l'O-ring possa essere applicato meglio e movimenti rotanti ad alta-velocità e ad alta-pressione.
Grazie alle sue dimensioni ridotte, alla struttura semplice, al basso costo, alle buone prestazioni del processo e all'ampia gamma di applicazioni, l'O-ring è ampiamente utilizzato nei dispositivi di tenuta rotanti.
