Oリングの密封設計の簡単な話です

Oリングは、設計者に様々な静的または動的なアプリケーション要件に適合し、経済的かつ効率的なシール要素を提供することができます。安価な製造方法と使いやすさから、Oリングは最も広く使われているシール部品となりました。エラストマー材料は、標準用途にも特殊用途にも幅広い選択範囲を有しています。したがって、Oリングは、実際に使用する場合、すべての液体や気体の密封に適用することができます。Oリングは金型の中で硫化成形したもので、外形は円形、断面は輪状になっているのが特徴です。Oリングは、断面径が約0.35~40 mm、内径が5,000 mm以上のサイズを選択できます。

1作用の原理です

Oリングは双方向密封素子です装着時、Oリングの視線または軸の初期圧縮量がOリングの初期密封能力を決定します。システムの圧力はO型の圏で発生する力に作用して、その全体の密封力です;この密封力はシステムの圧力が高くなるにつれて増大します。圧力がかかると、Oリングは表面張力の高い液体のような形になり、あらゆる方向に等価に圧力が伝わります。

2仕事のストレスです

2.1静的応用

—5 MPaより高くて、O型圏の内径>50 mm、ギアを持っていません;

—10 MPaより高くて、O型サークル内径<50 mm、ギアサークルを持っていません(材料、断面とギャップに依存します);

—40 MPaより高くて、ギアを持ちません;- 250 MPa以上、特別なギアを持っています;-許容クリアランスにご注意願います。

2.2ダイナミックアプリケーション

—往復運働は5 MPaより高いギアを持っていません;

—より高い圧力環境、ギア付きです。0.5 m/sまでの速度往復運動回転運動0.5 m/sまでの速度往復運動は、素材や耐媒体性能によります。温度は-60°C ~ +325°C材料と耐媒体性能によります。

適用条件を評価する際には、最大値、持続働作温度、乾働時間を考慮しなければなりません。回転応用の場合、摩擦熱による温度上升の結果を考慮しなければなりません。媒体は、様々な材料について、それぞれの異なる性能を持って、実際のアプリケーションでは、基本的に密封流体、ガスや化学媒体の状況に遭遇しますが、最適な材料を選択することに注意してください。

3材料です

3.1 ACM(ポリアクリレート製ゴム)です。

ACM材料は優れた耐オゾン性、耐風化性と耐熱空気性能を持っていますが、その物理強度は中等で、弾性は悪くて、しかも低温能力は相対的に弱いです。ACMの動作温度範囲は-20°Cから+150°Cですが、短時間で+175°Cに達します。特殊なタイプのACMは-35°Cまで動作します。ACM材料は主に自働車産業で使用されています。自働車産業では、硫黄を含む様々な添加剤を含む潤滑油の高温下での腐食に抵抗できることが要求されています。

3.2 EPDM(三元エチルプロフィル)です。

エチルプロピルゴムは耐熱性、耐オゾン性、耐老化性に優れています。このほか、三元エチルプロピルゴムはまたとても良い弾性を持って、良好な低温性能と絶縁性能です。エチルプロピゴムの作動温度範囲は-45°Cから+150°C(短時間で+175°Cまで)です。加硫処理した三元エチルプロピゴムの働作温度範囲は-45°Cから+130°C(短時間で+150°C)に減少します。三元エチルプロピルゴムはよく制働液(エチレングリコール基)と熱水の密封に使用します。

3.3 VMQ(シリコンゴム)です。

シリコンゴムは優れた耐熱性、冷撓性、絶縁性能と優れた耐酸化、耐オゾン、抗紫外線(UV)性能を持っています。特殊なシリコンゴム材料は、ギヤ油、+100°C以上の水、高分子量クロロ炭化水素媒体に耐えることができます。シリコンゴムの動作温度範囲は-50°Cから+175°C(短時間で+230°C)です。特殊なタイプのシリコンゴムは-90°Cまで動作温度を下げることができます。

4化学互換性です

適切な材料を選ぶ前に、化学互換性ガイドラインを十分に理解する必要があります。材料を選ぶ前に、応用の各方面に対して全面的で綿密な分析を加えなければなりません。例えば、腐食性のある流体は室温より高温の方が合成ゴムに大きな影響を与えます。また、材料の物理的特性や流体との相性も考慮すべきです。特定のアプリケーションでは、材料の圧縮変形、硬度、耐摩耗性および熱膨張性が材料の適用性に影響を与えるためです。ユーザーが具体的なアプリケーションに対してテストを行うことをお勧めして、選択した材料の適合性を確認します。

5取り付け方法と密閉溝の設計の提案です

設計段階でOリングの装着を考慮する必要があります。装着中にOリングが破損することを避けるために、可能な限りOリングがシャープエッジや内孔に貫通することを避けるべきです。スライド距離が長い時、シールシートは可能な限り溝を設計するべきで、あるいは適当にOサークルを調整してそれが取り付けの時ただスライドする短い距離を保証して、Oサークルの発生するねじれの危険を下げます。

6径マウント(静的および働的運働)と内密シール(ピストンポールシール)です。

適切なサイズのOリングを選択する場合は、その外径(d1+2*d2)が溝の外径d6以上であることを保証します。外密シール(ピストンシール)適切な仕様のOリングを選択する場合、その内径d1が溝内径d3以下であることを保証すべきです。

7軸マウント(静的運動)です

ピボット静的取付の場合、適切なサイズのOリングを選択する際には、圧力の方向を考慮すべきです。内圧が存在するとき、O型圏外径は、外溝径d7に等しいかより大きい必要があります;外圧が存在する場合、Oサークルの内径は内溝径d8より小さいはずです。

8引張率-外径オーバーです

静的および動的運動におけるピストンとピストンのシールの径方向への取り付けです

Oリングがピストンシールとして使用される場合は、動的な状況では、メインのOリング内径d1は、2%から5%の幅で引き伸ばされる必要がありますし、静的な状況では2%と8%の間の引き伸ばさ率。Oリングの直径d1が20 mm未満であることはほぼ不可能なので、ストレッチ範囲を広くする必要があります。この範囲を最小にし、引っ張り率を最大にするためには、溝径d3の公差を最小にする必要があり、最小Oリングの引っ張り率の要求はさほど厳しくはありません。働的な応用では、密封性に有害な影響を与えないために、最大引張率を5%または5%未満のレベルに引き上げることが非常に重要です。この値を超えるとOリングの断面が大幅に小さくなり、Oリングの寿命に影響します。

9軸マウント,静的動きです

Oリングを静的な軸シールとして使用する場合は、Oリングの大きさを選択する場合は、圧力の方向を考慮する必要があります。Oリングが圧力を受けている場合は、圧力がかかることを考慮して溝を設計すべきであり、Oリングが接する溝の壁は常に圧力を受けた側から離れています。外圧がある場合、Oリングを選択した場合、内径d1は内溝径d8より1% ~ 3%小さくなります。内部圧力がある場合は、Oリングを選択した場合、外径(d1+2*d2)は外溝径d7と同じか、1% ~ 2%ほど大きくなります。内径が50 mmより大きい大型Oリングを使用する場合は、絶対的な外径オーバーフロー量を計測し、最小化すべきです。それにより、組み立て中にOリングが曲がったり、溝が滑ったりするのを避けることができます。また、内径と断面の比率やOリングの材料も考慮すべきです。

10初期圧縮量です

溝のOリング断面の初期圧縮量は、主な密封要素または副次的な密封要素としての役割を保証するために非常に重要であることができます:-初期密封能力を実現します-生産公差を補う-所定の摩擦力を確保します-圧縮変形を補償します-摩耗を補償します。用途の場合に応じて、以下に推奨の初期圧縮量を与えます。すなわち、断面径(d2)に対する比です。働的用途:6 ~ 20%静的用途:15 ~ 30%シーリング溝のサイズは、初期圧縮量に応じて設計することができます。これらの値はISO 3601-2規格に準拠しており、負荷と断面径の関系を考慮しています。

11圧縮力です

Oリングの圧縮力は、主に他のいくつかの要因に依存して変化します。例えば、初期圧縮量、材料の種類、材料の硬さ、Oリングの内径およびその断面です。

12溝充填です

Oリングの溝充填を考慮し、視線密封性に有害な影響を与えないことが非常に重要です。推奨充填比率は、流体接触と公差効果による熱膨張または体積膨張の85%を超えてはなりません。

13型リング溝の表面きれいさです

14矩形溝です

長方形の溝はすべての新しい設計の第一選択で、この構造は溝の両側に5°の高さの斜面が存在することを可能にします。ギアを使う場合は、側面を垂直にしなければなりません。

15溝サイズ提案です

視線ギャップSと表面あらさの情報は「溝の設計とサイズ」を参考にしてください。溝の幅b2とb3:シールドを使用する際に、溝の厚さに応じて幅を広げます(b2: 1シールド、b3: 2シールド)。通常はH8/f7の配合公差が推奨されています。

16台形溝です

台形溝はOリングを固定するための特殊な場合、例えばトップに取り付ける場合にのみ使用されます。台形溝はOリングの断面径3.53 mmのみ推奨され、Oリングの内径は平均溝径からOリングの断面径を引いたものとなります。

Oリングシールの役割は、接合面間の隙間を塞いで、リーク通路を遮蔽または遮断し、リーク通路中の抵抗を増加させることです。また、通路中に小型の作業素子を設置して、リーク物に圧力を与え、リークを引き起こす圧力差部分と相殺または完全に平衡して、リークを阻止し、シールの効果を達成します。