O-ring

En O-ring er en ring av elastomer (ofte kalt gummi), med en sirkulær seksjon som brukes som en mekanisk tetning eller tetning . O-ringene er designet for å settes inn i spesielle hus og komprimeres under montering av to eller flere deler, og dermed skape en tetningspakning.

Begrepet O-ring betyr bokstavelig talt: "O" for den relative bokstaven i alfabetet, avledet for formen; og ring for ring.

På italiensk, på det nåværende språket, også teknisk, kalles "O-ringene" også "O-rer".

Unionen kan være statisk når husdelene og tetningen ikke beveger seg i forhold til hverandre, eller dynamisk når de beveger seg. På grunn av overoppheting på grunn av friksjon krever bevegelige ledd tilstrekkelig smøring og relative hastigheter er begrenset.

O-ringer er en vanlig tetning som brukes i prosjekter på grunn av deres lave kostnader og motstand mot titalls megapascal trykk.

O-ringene er regulert etter teknisk standard ISO 3601 , og DIN ISO 3601. Frem til 2010 var den helt vanlige standarden DIN 3771.

Historie

Det første O- ringpatentet , datert 12. mai 1896 , ble innlevert i Sverige av JO Lundberg . [1] Det amerikanske patentet for o-ringen ble registrert i 1937 av den 72 år gamle danske Niels Christensen [2] , en turner som kom til Amerika i 1891 som også registrerte patent på en luftbrems for trikker . Til tross for hans juridiske innsats, gikk hans intellektuelle eiendom fra selskap til selskap så langt som til Westinghouse . Under andre verdenskrig erklærte den amerikanske regjeringen o-ringen som essensiell for krigen, og tillot andre selskaper å produsere den. Christensen mottok en betaling på$ 75 000  og etter hans død og mange søksmål, ytterligere 100 000 dollar til hans etterkommere .

Teori og design

En effektiv O-ringskjøt krever kraftig mekanisk montering som påfører O-ringen betydelig deformasjon. Dette introduserer en beregnet mekanisk spenning til kontaktflatene til O-ringen. Så lenge trykket til væsken som finnes ikke overstiger kontaktspenningen til O-ringen, kan det ikke oppstå en lekkasje.

Pakningen er utformet for å ha en liten kontaktflate mellom O-ringen og delene som skal tettes. Dette tillater et høyt spesifikt trykk på denne overflaten, i stand til å inneholde et sterkt trykk, uten å skade kroppen til O-ringen. Den fleksible naturen til elastomeren gjør at den kan tilpasse seg små flathetsfeil i delene som skal sammenføyes (spesielt med begrenset trykk).

Det er imidlertid nødvendig å ha en svært lav ruhet på metalloverflaten i tetningssetet for å la overflaten på setet og overflaten til den deformerte O-ringen matche riktig. Ved svært høye trykk er flatheten og ruheten til overflatene i kontakt med O-ringen avgjørende. Overflaten på setet, som må ha disse egenskapene, er imidlertid alltid av svært begrenset forlengelse, slik at denne finishen ikke forårsaker en for stor kostnadsøkning.

Som regel, i motsetning til andre pakninger, må trykket som skal utøves på pakningen være målt og veldefinert, av denne grunn er pakningen plassert i et hulrom produsert i en av de to delene hvis tetning skal sikres. Formen på hulrommet sikrer at når metalldelene strammes i kontakt, har kompresjonen som deformerer O-ringen riktig og tilstrekkelig verdi for tetningen. Men med metallklemming er det ikke mulig å påføre ytterligere spenninger på tetningsringen; Dette faktum er ekstremt viktig, gitt at andre typer pakninger forblir strammet mellom metallet og tåler de resulterende belastningene (trykkvariasjoner, termisk utvidelse av de tilkoblede delene, støt og vibrasjoner). Når skjøten er strammet er pakningen omfattende beskyttet mot mange typer påkjenninger.

Gitt naturen til liten elastomer, er overflatene som er involvert i kontakt med de sammenføyde metalldelene små, derfor er på den ene siden delene som skal maskineres med høye egenskaper svært begrenset i forlengelse, på den andre siden er overflatene nøyaktig begrenset må ha et høyt finishnivå. Betingelsen for å være en organisk elastomer (forenklet: gummi), og derfor et organisk derivat, gjør det begrenset hvor lenge det beholder tilstrekkelige egenskaper (elastisitet, strukturell kontinuitet); denne varigheten, som uansett er betydelig, reduseres drastisk ved høye eller ekstremt lave temperaturer, eller ved ioniserende stråling, på grunn av elastomers egen natur generelt.

For inneslutning av løsemiddelvæsker som er aggressive mot generiske elastomerer, markedsføres O-ringer bestående av blandinger av materialer som er spesielt motstandsdyktige mot et bredt spekter av løsemidler. Til tross for disse forbedringene, er O-ringpakningen kun kompatibel for å inneholde et visst utvalg av væsker og under visse fysiske forhold.

O-ringer er en av de vanligste, men også de viktigste, delene i mekanisk maskinkonstruksjon i et stort antall standardstørrelser [3] og materialer [4] .

Standardmål

O-ringene er definert i tiltakene av den tekniske standarden. Målingen er "innvendig diameter × kordediameter", for eksempel 10 × 1,0 mm.

Taustørrelser varierer fra diametre så små som 0,35 mm opp til 40 mm og mer. En av de minste kjente o-ringene i klokkeindustrien måler 0,70 × 0,20 mm. I store størrelser kan innvendige diametere på 10 meter nås i romfartssektoren.

DIN 3771-1: 1984-12 angir innvendige diametre fra 1,8 til 17 mm med en typisk kordediameter på 1,8 mm. Fra diameter 14 opp til 38,7 mm er den typiske taudiameteren 2,65 mm, fra 18 til 200 mm er den typiske taudiameteren 3,55 mm og så videre, opp til 670 × 7 mm.

Materialer

O-ringvalg gjøres på grunnlag av kjemisk kompatibilitet [5] , påføringstemperatur [6] , trykk, smøring, krav, kvalitet, mengde og kostnad.

Syntetisk gummi :

Termoplast :

Noen eksempler på kompatibilitet

[8]

Kompatibilitet med fett og oljer

For animalsk fett er NBR , HNBR , AU, ACM , FVMQ , FKM , FFKM og ETP kompatible , og det er restriksjoner med EPDM , CR og VMQ , NR inkompatible .

Vegetabilske oljer inneholder flere elementer. FKM, FFKM og ETP-forbindelser er kompatible med blandede oljer. NBR , HNBR , FVMQ er delvis kompatible. ACM er med en type og VMQ, EPDM og CR med bare noen få typer oljer. NR generelt sett ikke. Oljer som ricinusolje er kompatible med forskjellige forbindelser. Når det gjelder matstoffer, kreves det sertifisert kompatibilitet av blandingen med mat.

Fettsyrer kan behandles med FKM , FFKM og ETP, med begrensninger for NBR, HNBR og CR. Mens forbindelser som EPDM og VMQ ikke er kompatible, og NR skal utelukkes.

Andre former

Det er variasjoner i formen på o-ringene, ikke alltid sirkulære; for eksempel er det o-ringer med en x -seksjon , ofte kalt x-ringer. Når de trykkes tetter de med 4 kontaktflater (to over og to under). Disse x-ringene antas å ha lengre levetid enn o-ringene.

Det finnes også firkantede o-ringer, ofte kalt firkantede eller "firkantede ringer".

Challenger-katastrofen

Feilen i et ledd (kalt feltledd ) i drivstofftanken til en fremdriftsrakett, der tettheten ble garantert av en gummi O-ring, var årsaken til katastrofen til romfergen Challenger STS-51-L . 28. januar 1986 . På grunn av lavere temperatur enn forutsatt i prosjektet, tilpasset ikke O-ringen seg i tide til temperaturendringen og jeg slapp ut litt drivstoff, som så tok fyr i starten av avgangsflygingen. Denne hypotesen ble bekreftet på TV av den nobelprisvinnende fysikeren Feynman fra Caltech , som dramatisk senket en liten O-ring i det iskalde vannet, og viste at den hadde stivnet mye.

Dr. Feynman analyserte opptakene og la merke til en liten gass som lekker fra Solid Rocket Booster (SRB) gjennom krysset mellom to segmenter i øyeblikket rett før eksplosjonen. Årsaken til dette ble derfor tilskrevet en defekt O-ring. Gassen antente og eksploderte kort tid etter start, og hele kjøretøyet ble ødelagt.

Materialet som ble brukt i den O-ringen var basert på en standard kopolymer FKM, ofte referert til som Viton , og ble produsert av den Utah-baserte produsenten Morton - Thiokol . Standard FKM er ikke et egnet materiale for bruk ved så lave temperaturer. Faktisk, når en O-ring avkjøles, er det en temperatur Tg ( glassovergangstemperatur ) under hvilken den mister elastisitet. Selv når en O-ring ikke når temperaturen Tg , ved lave temperaturer, tar det lengre tid å gå tilbake til sin opprinnelige form når den først er komprimert. O-ringer (og alle andre tetninger) virker ved å skape positivt trykk mot overflaten, og forhindrer dermed lekkasjer.

I løpet av natten før oppskytingen ble det registrert svært lave lufttemperaturer, og NASA -teknikere gjorde en inspeksjon. Omgivelsestemperaturen var fortsatt innenfor grensene satt av prosjektet, så lanseringssekvensen fortsatte. Dessverre var imidlertid O-ringens temperatur betydelig lavere enn luften rundt.

Merknader

  1. ^ O-Ring - Hvem oppfant O-ringen? , på inventors.about.com , 15. juni 2010. Hentet 25. mars 2011 (arkivert fra originalen 15. mars 2009) .
  2. ^ http://www.uh.edu/engines/epi555.htm
  3. ^ http://www.oringsusa.com/html/size_chart.html Arkivert 18. januar 2007 på Internet Archive . eller http://www.lutzsales.com/sizechart.asp Arkivert 1. september 2006 på Internet Archive .
  4. ^ http://www.oringsusa.com/html/materials.html Arkivert 18. januar 2007 på Internet Archive . og http://www.lutzsales.com/materials.asp Arkivert 27. januar 2007 på Internet Archive .
  5. ^ http://www.oringsusa.com/html/fluid_compatibility_of_o-rings.html Arkivert 19. januar 2007 på Internet Archive .
  6. ^ http://www.oringsusa.com/html/temperature_range_of_o-rings.html , på oringsusa.com . Hentet 9. februar 2007 ( arkivert 11. november 2006) .
  7. ^ a b c d og Type detaljer , i O-ring elastomer , Dichtomatik Americas, 2012. Hentet 9. april 2013 (arkivert fra originalen 4. mars 2016) .
  8. ^ Kjemisk kompatibilitet , på theoringstore.com , The O-Ring Store LLC. Hentet 26. mai 2020 ( arkivert 26. februar 2020) .

Andre prosjekter