כיצד פועלות טבעות O

איך פועלות טבעות O?

O-ring הוא אחד מסוגי האטמים הפשוטים והנפוצים ביותר למגוון רחב של יישומים סטטיים ודינמיים. העיצוב של חריץ O- טבעת פשוט יחסית - חותם חסכוני ואמין מתקבל על ידי ביצוע הכללים של צורת החריץ המפותחת. הנטייה של טבעת ה- O לחזור לצורתו המקורית כאשר דוחס את חתך הרוח היא הסיבה הבסיסית של טבעת ה- O לאטום טוב.

ביסודו של דבר, אטם טבעת O מורכב מחתך עגול אלסטי לחריץ O טבעת מעוצב, המספק דחיסה ראשונית.

הכוח הדרוש לטבעת O דחוסה הוא תוצאה של קשיות וקוטר חתך. המתח של טבעת ה- O עובר בחתך רוחב מופחת, המפחית את פוטנציאל דחיסת האיטום של אטם ה- O-ring.

האלסטיות הטבעית של תרכובות גומי מספקת איטום בלחץ אפס או נמוך מאוד. ניתן לשפר את ביצועי האיטום על ידי הגדלת שחול רדיאלי. לעלייה זו בשחיקה יכולה להיות השפעה שלילית של חותם דינמי בלחץ גבוה יותר.

שחול רדיאלי מספק חיכוך בין טבעת ה- O לחריץ המחזיק אותה במקום. תרכובת הגומי המיועדת לעיוות, זורמת כלפי מעלה לפער החול, ואוטמת אותו לחלוטין מפני דליפה עד שהלחץ המופעל מספיק בכדי להתגבר על החיכוך והעיוות של טבעת ה- O לפער השחיקה הקטן (בהנחה שהגומי הגיע לגבול של זרימה בלחץ, עלייה נוספת בכוח תביא לכישלון באמצעות גזירה או שחול).

החריץ נועד לספק כוח התחלתי על פני פיר שבין 7% ל -30% באחוז האיטום. כוח הדחיסה בדרך כלל מאונך לטווח הכוח המופעל. יש נפח חופשי של חריצים על צירים אחרים.

כאשר מפעילים לחץ, טבעת ה- O נעה לכיוון צד הלחץ הנמוך של החריץ. לחץ האיטום מועבר למשטח שיש לאטום, שהוא למעשה גבוה יותר מלחץ הנוזל המופעל בכמות השווה ללחץ ההפרעה הראשוני.

הגביר את לחץ ההפרעה בין החותם למשטח ההזדווגות הנגרם על ידי הלחץ המופעל. למרות שמצב זה עדיין קיים, טבעת ה- O תמשיך להתפשט באופן רגיל ואמין עד מאות קילוגרמים של כוח, בהנחה כי טבעת ה- O נבחרה בגודל הנכון והחריץ נעשה במכונה לגודל המתאים.

עם עליית הלחץ, דפורמציה הטבעתית תהיה מוגזמת, ולבסוף לסחוט את החלק של הטבעת לפער שחול. אם מרווח השחיקה גדול מדי, אז האיטום שחולץ לחלוטין מלחץ גבוה ייכשל.

כאשר משתחרר הלחץ על תרכובת הגומי, האלסטיות של טבעת O חוזרת לצורתה הטבעית, ומתכוננת למחזור דומה.

חומרים אלה, בטמפרטורת ההפעלה הרגילה שלהם, כמעט בלתי אפשריים לדחיסה ובעלי מודול אלסטי נמוך מאוד. ניתן לשנות את צורתם (ולא את נפחם) והלחיצה הרדיאלית המופעלת תביא להגדלת אורך האיטום על פני החריץ.

גידול זה יהיה גדול יותר כתוצאה מהגומי המורחב ומחומם בשל תאימות נוזל האיטום והחומר. המינון חייב להיות בגודל מתאים בכדי לאפשר התרחבות מקסימאלית של תרכובת הגומי או שהרכיב יפתח מתחים גבוהים מאוד.

כאשר מופעל כוח מספיק, טבעת ה- O תנוע לכיוון צד הלחץ הנמוך עד למשטח המגע של החריץ. לחץ או כוח נוסף יסחטו את טבעת ה- O המעוותת לעבר הפער. טבעת ה- O תתעוות בתחילה ל-" d" צוּרָה. דפורמציה זו מגדילה את החתך הראשוני של שטח מגע פני השטח ב- 70% - 80%. שטח מגע השטח של טבעת ה- O בלחץ גבוה הוא בערך כפול מזה של הגיאומטריה המקורית בלחץ אפס.

האפשרות לאיטום שחול אינה מוגבלת ליישומים דינמיים. ביישומים ציריים סטטיים, המתח של בריח ההרכבה בלחץ גבוה יכול לפתוח את פער החוליות מספיק כדי לאפשר דליפה.

מגבלת הלחץ הפנימית נקבעת על ידי המרווח וקשיות טבעת האיטום (חלק מהנתונים מוצגים באיור לעיל). בפועל, לרוב מוגדרים פערים עבור גודל טבעת ויישום נתון. אם עובדים בטמפרטורות נמוכות, ייתכן שיהיה צורך להקטין את עומק הבלוטה כדי לפצות על התכווצות הטבעת ולספק את הסחיטה הנדרשת בגודל הכיווץ.

בטמפרטורה זו בצד השני של האיזון, ייתכן ורצוי להגדיל מעט את עומק החריץ בכדי למנוע שחול יתר של הטבעת בטמפרטורת העבודה. השפעה זו יכולה להיות משמעותית בטמפרטורות קיצוניות מכיוון שמקדם ההתפשטות התרמית של האלסטומרים גבוה מזה של מתכות.