Ein O--Ring, auch O--Ring genannt, ist ein Gummiring mit kreisförmigem Querschnitt. Der O-Ring ist die am häufigsten verwendete Dichtung in hydraulischen und pneumatischen Systemen.
Der O--Ring verfügt über gute Dichtungseigenschaften, kann für die statische Abdichtung verwendet werden und kann auch für die hin- und hergehende Abdichtung verwendet werden. Es kann nicht nur allein verwendet werden, sondern ist auch Grundbestandteil vieler kombinierter Siegelgeräte. Es hat ein breites Anwendungsspektrum. Wenn das Material richtig ausgewählt wird, kann es den Anforderungen verschiedener Bewegungsbedingungen gerecht werden und der Arbeitsdruck kann zwischen 1,333×10^5Pa Vakuum und 400MPa Hochdruck liegen; Der Temperaturbereich liegt zwischen -60 und 200 Grad.
Im Vergleich zu anderen Dichtungstypen weist der O-Ring die folgenden Eigenschaften auf:
1) Kleine Strukturgröße, bequeme Installation und Demontage.
2) Statische und dynamische Dichtungen können verwendet werden, und bei Verwendung als statische Dichtungen tritt nahezu keine Leckage auf.
3) Die Verwendung eines einzelnen O-Rings sorgt für eine zweiseitige Dichtwirkung.
4) Der dynamische Reibungswiderstand ist gering.
5) Niedriger Preis.
O-ring ist eine Extrusionsdichtung; Das grundlegende Funktionsprinzip einer Extrusionsdichtung beruht auf der elastischen Verformung der Dichtung, wodurch ein Kontaktdruck auf die Dichtungskontaktfläche entsteht. Der Anpressdruck ist größer als der Innendruck des abgedichteten Mediums, es kommt zu keiner Leckage und umgekehrt. Bei statischer und dynamischer Abdichtung sind Ursache und Berechnungsmethode des Anpressdrucks der Dichtkontaktfläche unterschiedlich und müssen gesondert erläutert werden.
1. Das Dichtungsprinzip für die statische Abdichtung
Der O--Ring wird am häufigsten für statische Dichtungen verwendet. Bei richtiger Auslegung und Verwendung kann der O--Ring eine absolute Abdichtung ohne Leckage in der statischen Dichtung erreichen.
Nachdem der O--Ring in die Dichtungsnut eingelegt wurde, wird sein Abschnitt einer Kontaktdruckspannung ausgesetzt, die zu einer elastischen Verformung führt.
Auf der Kontaktfläche entsteht zunächst ein gewisser Anpressdruck Po. Selbst wenn kein mittlerer Druck vorhanden ist oder der Druck sehr gering ist, kann der O-Ring durch seine eigene elastische Kraft abgedichtet werden; Beim Einfüllen eines unter Druck stehenden Mediums in den Hohlraum verschiebt sich unter der Wirkung des Mediumdrucks der O--förmige Dichtring und bewegt sich zur Niederdruckseite, wobei seine elastische Verformung weiter zunimmt und sich der Füll- und Dichtspalt δ vergrößert. Zu diesem Zeitpunkt steigt der Anpressdruck an der Kopplungsfläche des Dichtungspaares auf Pm:
Pm=Po+Pp
In der Formel ist Pp -- Kontaktdruck (0,1 MPa), der durch den O-Ring auf die Kontaktfläche übertragen wird
Pp=K*P
K - Druckübertragungskoeffizient, für Gummi-O--Ring, K=1;
P – Der Druck der versiegelten Flüssigkeit (0,1 MPa).
Thus, greatly increases the sealing effect. Since generally K≥1, Pm>P. Es ist ersichtlich, dass eine absolute Abdichtung ohne Leckage erreicht werden kann, solange im O--Ring ein Anfangsdruck herrscht. Dies hängt vom Druck des Mediums selbst ab, um den Kontaktzustand des O--Rings zu ändern und so die Art der Abdichtung zu erreichen, die als Selbst-abdichtung bezeichnet wird.
Selbst wenn die Kompressionsverformung Null ist, kann er theoretisch unter Öldruck abgedichtet werden, in der Praxis kann der O--Ring jedoch im eingebauten Zustand exzentrisch sein. Nachdem der O-Ring in die Dichtungsnut eingelegt wurde, unterliegt sein Querschnitt daher im Allgemeinen einer Druckverformung von 7 %-30 %. Die statische Dichtung nimmt einen größeren Kompressionsratenwert an und die dynamische Dichtung nimmt einen kleineren Kompressionsratenwert an. Dies liegt daran, dass synthetischer Gummi bei niedrigen Temperaturen komprimiert wird. Daher sollte der Vorkompressionsgrad des statischen Dichtungs-O-Rings berücksichtigt werden, um dessen Schrumpfung bei niedriger Temperatur auszugleichen.
2. Das Dichtungsprinzip für die Abdichtung bei hin- und hergehender Bewegung
Bei der hydraulischen Rotation sowie bei pneumatischen Komponenten und Systemen ist die hin- und hergehende Abdichtung eine der häufigsten Dichtungsanforderungen. Hubkolbendichtungen werden an Kolben und Zylinderblöcken von Arbeitszylindern, Kolbeneingriffszylinderköpfen und allen Arten von Schieberventilen verwendet. Der Spalt wird durch einen zylindrischen Stab und ein zylindrisches Loch gebildet, und der Stab bewegt sich axial im zylindrischen Loch. Die Dichtwirkung begrenzt den axialen Flüssigkeitsaustritt.
Bei Verwendung als Dichtung für hin- und hergehende Bewegungen sind die Vor-und Selbst-Dichtungswirkung des O--Rings dieselben wie die der statischen Dichtung, und aufgrund der Elastizität des O-selbst kann er nach Verschleiß automatisch einen Ausgleich schaffen. Wenn jedoch das flüssige Medium abgedichtet ist, ist die Situation aufgrund der Geschwindigkeit der Stangenbewegung, des Flüssigkeitsdrucks und der Viskosität komplizierter als bei der statischen Abdichtung.
Wenn die Flüssigkeit unter Druck steht, interagieren die Flüssigkeitsmoleküle mit der Metalloberfläche, und die im Öl enthaltenen polaren Moleküle ordnen sich eng und sauber auf der Metalloberfläche an, wodurch ein starker Grenzschichtölfilm zwischen der Gleitoberfläche und der Dichtung entsteht und eine gute Haftung an der Gleitoberfläche entsteht. Der Flüssigkeitsfilm besteht immer zwischen der Dichtung und der hin- und hergehenden Bewegungsfläche; Es spielt auch eine gewisse Dichtungsrolle und die Schmierung der beweglichen Dichtfläche ist sehr wichtig.
Aber es ist schlecht für Leckagen. Beim Herausziehen der hin- und hergehenden Welle wird jedoch der Flüssigkeitsfilm auf der Welle zusammen mit der Welle herausgezogen. Aufgrund der Abstreifwirkung der Dichtung wird beim Einfahren der Hubwelle der Flüssigkeitsfilm durch das Dichtungselement blockiert und bleibt draußen. Mit zunehmender Anzahl der hin- und hergehenden Hübe wird mehr Flüssigkeit von außen blockiert und schließlich kommt es zur Bildung von Öltröpfchen, was die Undichtigkeit der hin- und hergehenden Dichtungsvorrichtung darstellt. Da die Viskosität des Hydrauliköls mit zunehmender Temperatur abnimmt und die Dicke des Ölfilms entsprechend abnimmt, ist die Leckage zu Beginn der Bewegung größer, wenn die Hydraulikausrüstung bei einer niedrigen Temperatur gestartet wird, und die Leckage neigt dazu, mit steigender Temperatur aufgrund verschiedener Verluste während der Bewegung allmählich abzunehmen. O-Ring als hin- und hergehende Dichtung, kompakte Struktur und geringe Größe können den Preis von Komponenten senken.
Hauptsächlich verwendet in:
1) Bei Niederdruck-Hydraulikkomponenten ist sie im Allgemeinen auf einen kurzen Hub und einen mittleren Druck von etwa 10 MPa beschränkt.
2) Hydraulikschieber mit kleinem Durchmesser, kurzem Hub und mittlerem Druck.
3) Pneumatikschieber und Pneumatikzylinder.
4) Als Elastomer in einer kombinierten hin- und hergehenden Dichtungsvorrichtung.
Der O-Ring als hin- und hergehende Dichtung eignet sich am besten für Anwendungen mit kleinem Durchmesser, kurzem Hub, Mittel- und Niederdruck, Pneumatikzylinder, pneumatischen Schieberventilen und anderen hin- und hergehenden Komponenten. In hydraulischen Komponenten wird der O--Ring als wichtigste dynamische Dichtung verwendet, die im Allgemeinen auf kurze Hübe und mittlere und niedrige Drücke von etwa 10 MPa beschränkt ist.
O-Ringe sind nicht für den Einsatz als Hubkolbendichtungen mit sehr niedriger-Geschwindigkeit und als Hubkolbendichtungen mit hohem-Druck allein geeignet. Dies liegt hauptsächlich daran, dass die Reibung unter diesen Bedingungen groß ist, was zu einem vorzeitigen Ausfall der Dichtung führt. Bei jeder Art von Anwendung ist es erforderlich, die Dichtung gemäß den Nenndaten oder der Kapazität zu verwenden und ordnungsgemäß zusammenzubauen, um eine zufriedenstellende Leistung zu erzielen.
3. Dichtung für Drehbewegung
Bei Rotationsdichtungen wird üblicherweise Öl verwendet
Dichtung und Gleitringdichtung. Allerdings ist der Druck der Öldichtung gering und im Vergleich zum O--Ring zu groß und komplex, und der Prozess ist schlecht. Obwohl Gleitringdichtungen für hohe Drücke (40 MPa), hohe Geschwindigkeiten (50 m/s) und hohe Temperaturen (400 Grad) verwendet werden können, ist die Struktur komplexer, größer und die Kosten hoch, und sie eignen sich nur für einige schwere Maschinen und Geräte, wie z. B. die Erdöl- und Chemieindustrie.
Das Hauptproblem von O--Ringen für rotierende Bewegungen ist der Joulesche thermische Effekt. Der Joulesche Wärmeeffekt erzeugt Reibungswärme am Kontakt zwischen der sich mit hoher Drehzahl drehenden Welle und dem O{3}}-Ring. Die erzeugte Wärme führt dazu, dass die Temperatur dieser Kontaktteile kontinuierlich ansteigt, das Gummimaterial durch die Hitze stark verformt wird und sich die Kompression und Dehnung ändert. Erhitzen beschleunigt auch die Alterung von Dichtungsmaterialien und verringert die Lebensdauer von O-Ringen; Es beschädigt den Dichtungsölfilm, was zum Phänomen der Ölabschaltung führt und den Verschleiß der Dichtung beschleunigt.
Basierend auf der obigen Situation wurden O-Ringe in den letzten Jahren umfassend und eingehend untersucht. Um den Jouleschen thermischen Effekt zu vermeiden, liegt der Schlüssel darin, die Strukturparameter des Design-O--Rings entsprechend der Leistung des Gummis richtig auszuwählen, hauptsächlich die Zugfestigkeit und die Kompressionsrate des O--Rings. Dem Experiment zufolge ist der O--Ring so konstruiert, dass er einen Innendurchmesser hat, der dem Durchmesser der rotierenden Welle entspricht oder geringfügig größer ist, im Allgemeinen 3 % bis 5 %. Beim Einbau des O--Rings wird dieser von der inneren radialen Richtung her komprimiert, und die Kompression des Abschnitts ist ebenfalls geringer ausgelegt, im Allgemeinen etwa 5 %. Versuchen Sie außerdem, Dichtungsmaterialien zu verwenden, die weniger hitzeempfindlich sind, und berücksichtigen Sie das Problem der Wärmeableitung bei der O-Ring-Installation vollständig. Auf diese Weise wird der Betriebszustand des O--Rings erheblich verbessert und er kann zur Abdichtung der rotierenden Welle mit einer maximalen Geschwindigkeit von 4 m/s eingesetzt werden.
In den letzten Jahren gab es hitzebeständigen Fluorkautschuk und verschleißfesten Polyurethankautschuk, und der Joulesche thermische Effekt von Gummikomponenten wurde besser verstanden. Und um dieses Problem zu lösen, wurde eine neue O-Dichtungsstruktur entwickelt, damit der O-Ring besser angebracht werden kann und Drehbewegungen mit hoher-Geschwindigkeit und hohem-Druck möglich sind.
Aufgrund seiner geringen Größe, seines einfachen Aufbaus, seiner geringen Kosten, seiner guten Prozessleistung und seines breiten Anwendungsbereichs wird der O--Ring häufig in rotierenden Dichtungsgeräten verwendet.
