O-ring

Gli O-ring sono le guarnizioni più popolari utilizzate nei componenti idraulici e pneumatici e nei dispositivi di sistema e sono ampiamente utilizzati in varie occasioni di sigillatura.

Gli O-ring possono essere utilizzati come elementi di tenuta nonché come elementi di applicazione della forza per guarnizioni scorrevoli idrauliche e anelli parapolvere. A temperature, pressioni e diversi fluidi liquidi e gassosi specificati, questi prodotti possono fungere da guarnizioni in stato statico o in movimento. Si può dire che in ambito industriale, che si tratti di una tenuta singola per riparazione e manutenzione, o in applicazioni come l'aerospaziale, l'automotive e l'industria in generale, gli O-ring sono un po' ovunque.

Caratteristiche e applicazioni del prodotto:

Gli O-ring presentano molti vantaggi:

(1) Adatto per una varietà di forme di tenuta, inclusa la tenuta statica e la tenuta dinamica.

(2) Adatto per una varietà di modalità di movimento, come movimento rotatorio, movimento alternativo assiale o movimento combinato.

(3) Adatto a una varietà di mezzi di tenuta diversi, inclusi olio, acqua, gas, mezzi chimici o altri mezzi misti;

(4) La struttura in sezione trasversale è estremamente semplice e ha un effetto autosigillante, prestazioni di tenuta affidabili, struttura compatta e facilità di montaggio e smontaggio;

(5) Esistono molti tipi di materiali;

(6) Basso costo;

(7) La resistenza all'attrito dinamico è relativamente piccola.

L'elenco degli standard O-ring è mostrato nella tabella seguente:

Tabella 1-1 Elenco degli standard per gli O-ring
Standard	Diametro della sezione trasversale dell'O-ring d2
Norma americana AS 568 Norma britannica BS 1516	1.7 8	2.62	3.53	5.33	6.99	-
Norma giapponese JIS B 2401	1.9	2.4	3.1	3.5	5.7	8.4
Norma internazionale IS0 Norma tedesca 3601/1 DIN 3771/1 Norma cinese GB 3452.1	1.8	2.65	3.55	5.30	7.00	-
Norma cinese GB1235	1.9	2.4	3.1	3.5	5.7	8.6
Dimensioni metriche preferite	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0	3.5
	4.0	4.5	5.0	5.5	6.0	7.0
	8.0	10.0	12.0	-	-	-
Norma americana AS 568 (Serie 900)	1.0 2	1.42	1.63	1.83	1.98	2.08
	2.2 1	2.46	2.95	3.00	-	-

Meccanismo di tenuta

L'O-ring è un elemento di tenuta automatica a due vie. In fase di installazione, la sua precompressione radiale ed assiale determina la capacità di tenuta iniziale dell'O-ring stesso, che aumenta con l'aumentare della pressione dell'impianto.

(1) Stato non compresso  

(2) Stato compresso senza pressione

(3) Pressione

Parametri di prestazione

Tabella 1-2 Parametri prestazionali dell'O-ring

Selezione dell'O-ring

1. Mezzo di lavoro e condizioni di lavoro

Quando si seleziona il materiale dell'O-ring, è necessario considerare innanzitutto la compatibilità con il mezzo di lavoro e devono essere considerate anche le condizioni di lavoro come pressione, temperatura, tempo di lavoro continuo e ciclo operativo della parte di tenuta. Se viene utilizzato in una situazione rotante, è necessario considerare l'aumento di temperatura causato dal calore da attrito. Diversi materiali di tenuta hanno proprietà fisiche e chimiche diverse, fare riferimento alla "Tabella delle proprietà dei materiali" per i dettagli.

2. Tipo di guarnizione e dimensione della scanalatura di installazione

(1) In base alla forma di tenuta si può dividere in: tenuta statica (tenuta senza movimento relativo tra superfici adiacenti) e tenuta dinamica (tenuta con movimento alternativo tra parti sigillate);

(2) In base allo scopo della sigillatura, può essere suddiviso in: tenuta del foro, tenuta dell'albero e tenuta rotante;

(3) In base alla forma di installazione, può essere divisa in: installazione assiale (la sua sezione trasversale è deformata assialmente dopo l'installazione) e installazione radiale (la sua sezione trasversale è deformata radialmente dopo l'installazione).

①Tenuta statica assiale

Pressione interna: il diametro esterno dell'O-ring e il diametro esterno della scanalatura D devono essere sostanzialmente vicini o superiori all'1~3%.

Pressione esterna: il diametro interno dell'O-ring deve essere vicino o leggermente inferiore al diametro interno d della scanalatura, ma non inferiore al 6%.

Tabella 1-3 Dimensioni della scanalatura di installazione della tenuta assiale statica

②Tenuta statica radiale

Guarnizione del foro radiale: la scanalatura di installazione si trova sull'albero e il diametro interno dell'O-ring è uguale o leggermente inferiore al diametro inferiore della scanalatura d.

Tenuta radiale dell'albero: la scanalatura di installazione si trova nel foro e il diametro interno dell'O-ring e il diametro dell'albero sigillato d sono il più vicini possibile.

③Tenuta del vuoto (tenuta statica)

L'imballaggio sotto vuoto è una guarnizione O-ring in circostanze speciali e la pressione del sistema sigillato è inferiore a 1 atmosfera standard (101,325 kpa).

I requisiti per l'applicazione e le dimensioni della scanalatura di installazione sono i seguenti:

UN. Lo spazio della scanalatura di installazione è riempito quasi al 100% con il volume dell'O-ring dopo la deformazione, il che può aumentare l'area di contatto e prolungare il tempo di diffusione attraverso l'elastomero.

B. La deformazione per compressione della sezione trasversale dell'O-ring è di circa il 30%.

C. Dovrebbe essere utilizzato grasso per vuoto (per ridurre le perdite).

D. La rugosità superficiale di ciascuna superficie della scanalatura di installazione deve essere considerata superiore ai requisiti delle tenute idrauliche statiche e la percentuale della gamma di contatto ftp deve essere superiore al 50%.

e. L'O-ring deve essere realizzato con materiali compatibili con il gas, con bassa permeabilità e bassa deformazione da compressione. In questo caso consigliamo l'uso della gomma fluorurata.

④Tenuta idraulica dinamica radiale

Poiché l'O-ring verrà spostato durante il movimento, la sua applicazione è limitata a pressioni inferiori (senza anello di ritenzione) e velocità (movimento alternativo = 0,5 m/s; movimento rotatorio = 2,0 m/s).

3. Fattore di durezza

La durezza del materiale dell'O-ring è uno degli indicatori importanti per valutare le prestazioni di tenuta. La durezza dell'O-ring determina la compressione dell'O-ring e lo spazio di estrusione massimo consentito della scanalatura. Generalmente viene fornita la gomma nitrilica Shore A70, che può soddisfare la maggior parte delle condizioni di utilizzo.

4. Spazio di estrusione

Il gioco massimo consentito di estrusione g max è correlato alla pressione del sistema, al diametro della sezione trasversale dell'O-ring e alla durezza del materiale. In generale, maggiore è la pressione di esercizio, minore è il gioco massimo consentito di estrusione g max. Se la distanza g supera l'intervallo consentito, l'O-ring verrà estruso o addirittura danneggiato.

Si consiglia di utilizzare un anello di ritenzione nelle tenute dinamiche radiali, che può impedire che l'O-ring venga schiacciato nello spazio radiale e aumenta anche la pressione di esercizio. Quando la pressione supera 5 MPa e il diametro interno è > 50 mm e la pressione è maggiore di 10 MPa e il diametro interno è < 50 mm, si consiglia di utilizzare un anello di ritenzione.

Per applicazioni di tenuta statica, si consiglia di abbinare H7/g6.

5. Velocità di trazione e compressione

Quando l'O-ring è installato nella scanalatura, verrà allungato e compresso in una certa misura. Se i valori di allungamento e compressione sono troppo grandi, la sezione trasversale dell'O-ring risulterà eccessivamente allargata o ridotta. Per non comprometterne l'effetto sigillante, si consiglia di seguire rigorosamente i seguenti due punti:

(1) Per la sigillatura di fori radiali: l'O-ring è preferibilmente in uno stato allungato (vale a dire d>d2) e il tasso di allungamento massimo consentito è del 6%, poiché uno stiramento dell'1% ridurrà corrispondentemente il diametro della sezione trasversale W dello 0,5%.

Allungamento = (d-2/d2) × 100%   ＜6%

Nell'equazione: d-il diametro inferiore della scanalatura di montaggio nella guarnizione del foro radiale

d2-il diametro interno dell'O-ring

(2) Per le tenute radiali per alberi, l'O-ring è preferibilmente compresso lungo la sua circonferenza (ovvero D1>D) e il tasso di compressione circonferenziale massimo consentito è del 3%.

Rapporto di compressione = (D1-D)/D1×100%   ＜3%

Nell'equazione: D1-diametro esterno dell'O-ring

Diametro inferiore D della scanalatura di montaggio nella tenuta radiale dell'albero

6. Gli O-ring vengono utilizzati come guarnizioni dell'albero rotante

Gli O-ring possono essere utilizzati anche come guarnizioni per alberi rotanti a bassa velocità e a ciclo breve. Quando la velocità circonferenziale è inferiore a 0,5 m/s, la scelta dell'O-ring può essere basata sui normali standard di progettazione; quando la velocità circonferenziale è superiore a 0,5 m/s, è necessario considerare il fenomeno per cui l'anello di gomma allungato si restringe dopo essere stato riscaldato (fenomeno del calore Joule), quindi il diametro interno dell'anello di tenuta viene selezionato in modo che sia circa il 2% più grande del diametro dell'albero sigillato e il fenomeno di cui sopra può essere evitato. Dopo essere stato installato nella scanalatura, l'O-ring viene compresso radialmente per formare una sottile ondulazione, migliorando così le condizioni di lubrificazione.

7. Forza di compressione dell'installazione

Durante l'installazione, la forza di compressione è correlata al grado di compressione iniziale e alla durezza del materiale. La figura mostra la relazione tra la forza di compressione unitaria e il diametro della sezione trasversale per centimetro della circonferenza della tenuta, utilizzato per stimare l'entità della forza di compressione durante l'installazione dell'O-ring.

Progettazione della struttura locale

Poiché l'O-ring verrà schiacciato durante l'installazione, per evitare danni gravi, l'estremità del foro o dell'estremità dell'albero deve essere trasformata in uno smusso di 15°~20° e i bordi devono essere arrotondati e le bave rimosse. Se durante l'installazione l'O-ring deve passare attraverso un foro trasversale, anche il foro di passaggio deve essere smussato o arrotondato.

Smusso del foro

Smusso dell'albero

Smussatura/arrotondamento dei fori di transizione

Tabella 1-10 Lunghezza minima dello smusso Cmin

Rugosità della superficie dello smusso: Rz≤4,0μm   Ra≤0,8μm

Deviazioni ammissibili di forma e difetti superficiali

Classifichiamo le forme e i difetti superficiali degli O-ring in due categorie: N e S.

(1) N: rappresenta il nostro standard di qualità, in grado di soddisfare pienamente requisiti di alta qualità e applicazioni quotidiane.

(2) S: adatto per occasioni con requisiti molto elevati di difetti di forma e superficie, che di solito richiedono grandi produzioni e costi elevati.

Disallineamento dello stampo d

Bava di spacco dello stampo h

Ritiro da rottura dello stampo

Taglio eccessivo

Segni di flusso

Altri difetti

Guida allo stoccaggio

Per evitare le proprietà fisiche e chimiche degli O-ring causate dallo stoccaggio a lungo termine, è necessario un ambiente di stoccaggio ragionevole per garantire che gli O-ring non vengano influenzati durante lo stoccaggio a lungo termine.

Durante lo stoccaggio è necessario osservare i seguenti punti:

(1) L'ambiente di stoccaggio deve essere asciutto, privo di polvere e ben ventilato;

(2) La temperatura deve essere superiore a +15℃ ma non superiore a +20℃;

(3) Conservare il più possibile in sacchetti di imballaggio cavi ed evitare ingredienti che danneggino il materiale dell'O-ring;

(4) Evitare la luce solare diretta nell'ambiente di conservazione e tenere lontano da fonti di luce ultravioletta;

(5) Durante lo stoccaggio, gli O-ring devono essere in uno stato privo di tensioni, ovvero non allungati, non compressi e non deformati:

(6) È vietato legare con spago o appendersi a parti metalliche.