O-krúžok je jedným z najjednoduchších a najbežnejších typov tesnení pre širokú škálu statických a dynamických aplikácií. Konštrukcia drážky O-krúžku je pomerne jednoduchá - dodržaním dobre vyvinutých pravidiel pre geometriu drážky sa získa ekonomické a spoľahlivé tesnenie. Tendencia tesniaceho krúžku vrátiť sa do pôvodného tvaru, keď je prierez stlačený, je jedným z hlavných dôvodov, prečo O-krúžok vytvára vynikajúce tesnenie.
Ako používate o-krúžok?
Jednoducho povedané, tesnenie O-krúžku pozostáva z elastomérneho kruhového prierezu do navrhnutej drážky pre O-krúžok, ktorá poskytuje počiatočné stlačenie.
Sila potrebná na stlačenie O-krúžku je výsledkom tvrdomeru a priemeru prierezu. Natiahnutie O-krúžku ovplyvňuje stlačenie tesnenia zmenšením prierezu, čo znižuje tesniaci potenciál O-krúžku.
Pri nulovom alebo veľmi nízkom tlaku zabezpečuje utesnenie prirodzená pružnosť gumovej zmesi. Výkon tesnenia sa môže zlepšiť zvýšením diametrálneho stlačenia. Toto zvýšenie stláčania môže mať nepriaznivé účinky pri vysokotlakových dynamických tesniacich aplikáciách.
Diametrálne stlačenie poskytuje treciu silu medzi O-krúžkom a drážkou, ktorá ho drží v namontovanej polohe. Gumová zmes, skonštruovaná tak, aby sa deformovala, tečie až do vytláčacej medzery a úplne ju utesňuje proti úniku, kým aplikovaný tlak nie je dostatočný na to, aby prekonal trecie sily a deformoval O-krúžok do malej vytláčacej medzery (za predpokladu, že guma dosiahla svoj limit prietoku pod tlakom, ďalšie zvýšenie sily bude mať za následok porušenie šmykom alebo vytláčaním).
Drážka je navrhnutá tak, aby poskytovala počiatočnú silu na tesnenie cez jednu os v rozsahu 7-30 percent. Táto tlaková sila je zvyčajne kolmá na pôsobiacu silu, výsledkom čoho je voľný objem v drážke na druhej osi.
Čo robí O-krúžok?
Keď sa použije tlak, O-krúžok sa posunie smerom k nízkotlakovej strane drážky. Tesniaci tlak sa prenáša na povrch, ktorý sa má utesniť, ktorý je v skutočnosti vyšší ako aplikovaný tlak tekutiny o hodnotu rovnajúcu sa počiatočnému interferenčnému tlaku.
Zvýšenie aplikovaného tlaku vytvára interferenčné napätie medzi tesnením a protiľahlými povrchmi. Zatiaľ čo táto situácia pretrváva, O-krúžok bude naďalej fungovať normálne a spoľahlivo až do sily niekoľkých stoviek libier, za predpokladu, že vybraný O-krúžok má správnu veľkosť a drážka je opracovaná na správnu veľkosť.
So zvyšujúcim sa tlakom bude deformácia krúžku prehnaná, čo v konečnom dôsledku vytlačí časť krúžku do vytláčacej medzery. Ak je vytláčacia medzera príliš veľká, tesnenie po úplnom vytlačení z vysokého tlaku zlyhá.
Po uvoľnení tlaku má pružnosť gumovej zmesi za následok, že sa O-krúžok vráti do svojho prirodzeného tvaru, pripravený na podobné cykly.
Tieto materiály sa pri normálnej prevádzkovej teplote prakticky nedajú stlačiť a majú veľmi nízky modul pružnosti. Môžete zmeniť ich tvar (ale nie ich objem) a aplikované diametrálne stlačenie spôsobí zväčšenie dĺžky tesnenia cez drážku.
Toto zvýšenie bude ešte väčšie v dôsledku expanzie gumy v dôsledku tepla z tekutiny, ktorá sa utesňuje, a kompatibility materiálov. Drážka musí byť správne dimenzovaná, aby umožnila maximálnu expanziu gumovej zmesi, inak bude zostava vyvíjať veľmi vysoké napätie.
Keď vyviniete dostatočnú silu, O-krúžok sa bude pohybovať smerom k nízkotlakovej strane, kým sa nedotkne strany drážky. Ďalší tlak alebo sila zdeformuje O-krúžok smerom k vytláčacej medzere. O-krúžok sa najskôr zdeformuje do tvaru "D". Táto deformácia zväčší kontaktnú plochu povrchu 70-80 percent pôvodného prierezu. Povrchová kontaktná plocha O-krúžku pod vysokým tlakom je zhruba dvojnásobná oproti pôvodnej geometrii pri nulovom tlaku.
Možnosť extrúzie tesnenia nie je obmedzená na dynamické aplikácie.
Pri statickej axiálnej aplikácii môže natiahnutie montážnych skrutiek pod vysokým tlakom dostatočne otvoriť vytláčaciu medzeru, aby sa umožnila netesnosť.
Limity vnútorného tlaku sú určené medzerou a tvrdosťou O-krúžku (niektoré údaje sú uvedené na obrázku vyššie). V praxi je medzera bežne špecifikovaná pre danú veľkosť prstenca a aplikáciu. Ak pracujete pri nízkych teplotách, môže byť potrebné znížiť hĺbku upchávky, aby sa kompenzovalo stiahnutie krúžku a zabezpečilo sa požadované stlačenie pri stiahnutej veľkosti.
Na druhom konci teplotnej stupnice môže byť vhodné mierne zväčšiť hĺbku drážky, aby sa zabránilo nadmernému stláčaniu krúžku pri pracovných teplotách. Tento efekt môže byť významný pri extrémnych teplotách, pretože koeficient tepelnej rozťažnosti elastomérov je vyšší ako u kovov.
Nižšie je uvedená počiatočná deformácia O-krúžku v drážke O-krúžku. Z toho, čo vidíme, sa zdá, že na O-krúžok je tlak v systéme.
