O-ring

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Un inel tipic tipic și aplicațiile sale.

Un inel O este un inel din elastomer (denumit în mod obișnuit cauciuc), cu o secțiune circulară utilizată ca sigiliu sau sigiliu mecanic. O-ring-urile sunt concepute pentru a fi introduse în carcase speciale și comprimate în timpul asamblării a două sau mai multe părți, creând astfel o garnitură de etanșare.

Termenul inel O înseamnă literal: „O” pentru litera relativă a alfabetului, derivată pentru forma sa; și inel cu inel.

În limba italiană, în limba actuală, de asemenea tehnică, „inelele O” se mai numesc „O-rere”.

Uniunea poate fi statică, atunci când piesele carcasei și garnitura nu se mișcă una față de cealaltă sau dinamice atunci când se mișcă. Datorită supraîncălzirii cauzate de frecare , articulațiile în mișcare necesită o lubrifiere adecvată, iar turațiile relative sunt limitate.

Inelele O sunt o garnitură destul de comună utilizată în proiecte datorită costului redus și rezistenței la zeci de megapascali de presiune.

Inelele O sunt reglementate conform standardului tehnic ISO 3601 și DIN ISO 3601. Până în 2010 standardul foarte comun era DIN 3771.

Istorie

Primul brevet O-ring, datat 12 mai 1896 , a fost depus în Suedia de JO Lundberg . [1] Brevetul SUA pentru inelul inelar a fost înregistrat în 1937 de danezul Niels Christensen, în vârstă de 72 de ani [2] , un strungar venit în America în 1891, care a înregistrat și un brevet pentru o frână cu aer pentru tramvaie . În ciuda eforturilor sale legale, proprietatea sa intelectuală a trecut de la companie la companie până la Westinghouse . În timpul celui de- al doilea război mondial, guvernul SUA a declarat inelul O esențial pentru război, permițând altor companii să îl producă. Christensen a primit o plată de 75.000 de dolari și, după moartea sa și multe procese, o compensație suplimentară de 100.000 de dolari descendenților săi.

Teorie și proiectare

Câteva inele mici.

O îmbinare eficientă a inelului O necesită o asamblare mecanică viguroasă care aplică o deformare semnificativă inelului O. Aceasta introduce o solicitare mecanică calculată pe suprafețele de contact ale inelului tors. Atâta timp cât presiunea fluidului conținut nu depășește tensiunea de contact a inelului O, nu poate exista o scurgere.

Garnitura este proiectată pentru a avea o suprafață mică de contact între inelul O și piesele care trebuie sigilate. Acest lucru permite o presiune specifică ridicată pe această suprafață, capabilă să conțină o presiune puternică, fără a deteriora corpul inelului O. Natura flexibilă a elastomerului îi permite să se adapteze la imperfecțiunile ușoare de planeitate ale pieselor care trebuie unite (în special cu presiuni limitate).

Cu toate acestea, este necesar să aveți o rugozitate foarte mică a suprafeței metalice în scaunul de etanșare pentru a permite suprafeței scaunului și a inelului O deformat să se potrivească corect. În cazul presiunilor foarte mari, planeitatea și rugozitatea suprafețelor în contact cu inelul O sunt esențiale. Suprafața scaunului, care trebuie să aibă aceste caracteristici, este totuși întotdeauna foarte extinsă, astfel încât acest finisaj nu determină o creștere excesivă a costurilor.

De regulă, spre deosebire de alte garnituri, presiunea care trebuie exercitată pe garnitură trebuie măsurată și bine definită, din acest motiv garnitura este adăpostită într-o cavitate produsă în una din cele două părți a căror etanșare trebuie asigurată. Forma cavității asigură faptul că, atunci când părțile metalice sunt strânse în contact, compresia care deformează inelul O are valoarea corectă și adecvată pentru etanșare. Cu toate acestea, prin prinderea metalului nu este posibil să se aplice solicitări suplimentare inelului de etanșare; acest fapt este extrem de important, având în vedere că alte tipuri de garnituri rămân strânse între metal și rezistă la sarcinile rezultate (variații de presiune, expansiune termică a pieselor conectate, șocuri și vibrații). Când îmbinarea este strânsă, garnitura este în mare măsură protejată de multe tipuri de solicitări.

Având în vedere natura elastomerului de dimensiuni mici, suprafețele care sunt implicate în contact cu piesele metalice îmbinate sunt mici, prin urmare, pe de o parte, piesele de prelucrat cu caracteristici ridicate sunt foarte limitate ca extensie, pe de altă parte suprafețele fiind precis limitat trebuie să aibă un nivel ridicat de finisare. Condiția de a fi un elastomer organic (simplist: cauciuc) și, prin urmare, un derivat organic, îl face limitat la durata în care își păstrează caracteristici adecvate (elasticitate, continuitate structurală); această durată, care în orice caz este considerabilă, este redusă drastic în cazul temperaturilor ridicate sau extrem de scăzute sau a radiațiilor ionizante, datorită însăși naturii elastomerilor în general.

Pentru conținerea fluidelor solvenți agresivi față de elastomerii generici, inelele O sunt comercializate constând din amestecuri de materiale deosebit de rezistente la o gamă largă de solvenți. În ciuda acestor îmbunătățiri, etanșarea inelului O este compatibilă numai pentru conținerea unei anumite game de fluide și în anumite condiții fizice.

Inelele O sunt una dintre cele mai frecvente, dar și cele mai importante, piese din proiectele de mașini mecanice într-un număr mare de dimensiuni standard [3] și materiale [4] .

Măsuri standard

Inelele O sunt definite în măsuri de standardul tehnic. Măsurarea este „diametru interior × diametru coardă”, de exemplu 10 × 1,0 mm.

Dimensiunile corzii variază de la diametre mici de 0,35 mm până la 40 mm și mai mult. Unul dintre cele mai mici inele tore cunoscute din industria ceasurilor măsoară 0,70 × 0,20 mm. În dimensiuni mari, diametre interne de 10 metri pot fi atinse în sectorul aerospațial.

DIN 3771-1: 1984-12 desemnează diametre interne de la 1,8 la 17 mm cu un diametru tipic al coardei de 1,8 mm. De la diametrul 14 până la 38,7 mm, diametrul tipic al coardei este de 2,65 mm, de la 18 la 200 mm diametrul tipic al coardei este de 3,55 mm și așa mai departe, până la 670 × 7 mm.

Materiale

Selectarea inelelor O se face pe baza compatibilității chimice [5] , a temperaturii de aplicare [6] , a presiunii, a lubrifierii, a cerințelor, a calității, a cantității și a costului.

Cauciuc sintetic :

Termoplastice :

Câteva exemple de compatibilitate

  • Aer de la 200 la 300 ° C: silicon
  • Bere: EPDM
  • Benzină: Buna-N sau Viton (FKM)
  • Ulei hidraulic mineral: Buna-N
  • Ulei hidraulic sintetic: Viton
  • Apă - EPDM

[8]

Compatibilitate cu grăsimi și uleiuri

Pentru grăsimile animale, NBR , HNBR , AU, ACM , FVMQ , FKM , FFKM și ETP sunt compatibile și există restricții cu EPDM , CR și VMQ , NR incompatibile.

Uleiurile vegetale conțin mai multe elemente. Compușii FKM, FFKM și ETP sunt compatibili cu uleiurile mixte. NBR , HNBR , FVMQ sunt parțial compatibile. ACM sunt cu un singur tip și VMQ, EPDM și CR cu doar câteva tipuri de uleiuri. NR, în general, nu. Uleiurile precum uleiul de ricin sunt compatibile cu diferiți compuși. În cazul substanțelor alimentare, este necesară compatibilitatea certificată a amestecului cu alimentele.

Acizii grași pot fi tratați cu FKM , FFKM și ETP, cu limitări pentru NBR, HNBR și CR. În timp ce compuși precum EPDM și VMQ nu sunt compatibili, iar NR trebuie exclus.

Alte forme

Profiluri de frânghie ale inelelor tari

Există variații ale formei inelelor tari, nu întotdeauna circulare; de exemplu, există inele cu o secțiune x , denumite în mod obișnuit inele x. Când sunt apăsate, se etanșează cu 4 suprafețe de contact (două deasupra și două dedesubt). Se crede că aceste inele X au o durată de viață mai lungă decât inelele O.

Există, de asemenea, inele o cu profil pătrat, denumite în mod obișnuit tăiate pătrat sau „inel pătrat”.

Dezastrul Challenger

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Space Shuttle Challenger Disaster .

Eșecul unei articulații (denumită articulație de câmp ) în rezervorul de combustibil al unei rachete de propulsie, în care etanșeitatea era garantată de un inel O din cauciuc, a fost cauza dezastrului Navetei Spațiale Challenger STS-51-L. 28 ianuarie 1986 . Datorită temperaturii mai scăzute decât cea prevăzută în proiect, inelul O nu s-a adaptat la timp la schimbarea temperaturii și am scos niște combustibil, care apoi a luat foc la începutul zborului de plecare. Această ipoteză a fost confirmată la televizor de fizicianul câștigător al Premiului Nobel Feynman din Caltech , care a scufundat dramatic un mic inel O în apa înghețată și a arătat că s-a rigidizat mult.

Dr. Feynman a analizat filmările și a observat o mică scurgere de gaz din Solid Rocket Booster (SRB) prin joncțiunea a două segmente în momentul imediat înainte de explozie. Prin urmare, cauza a fost atribuită unui inel O defect. Gazul s-a aprins și a explodat la scurt timp după decolare, iar întregul vehicul a fost distrus.

Materialul utilizat în acel inel O s-a bazat pe un copolimer standard FKM, denumit în mod obișnuit Viton și a fost fabricat de producătorul Morton-Thiokol din Utah . FKM standard nu este un material adecvat pentru a fi utilizat la temperaturi atât de scăzute. De fapt, atunci când un inel O este răcit, există o temperatură T g ( sticlă temperatură de tranziție ) , sub care se pierde elasticitatea. Chiar și atunci când un inel O nu atinge temperatura T g , la temperaturi scăzute, este nevoie de mai mult timp pentru a reveni la forma inițială odată comprimată. Inelele O (și toate celelalte etanșări) funcționează creând o presiune pozitivă pe suprafață și astfel previn scurgerile.

În noaptea dinaintea lansării, s-au înregistrat temperaturi foarte scăzute ale aerului, iar tehnicienii NASA au făcut o inspecție. Temperatura ambiantă era încă în limitele stabilite de proiect, așa că secvența de lansare a continuat. Din păcate, însă, temperatura inelului O a fost semnificativ mai mică decât cea a aerului înconjurător.

Notă

  1. ^ Inel O - Cine a inventat inelul O? , la inventors.about.com . Adus la 25 martie 2011 (arhivat din original la 15 martie 2009) .
  2. ^ http://www.uh.edu/engines/epi555.htm
  3. ^ http://www.oringsusa.com/html/size_chart.html Arhivat 18 ianuarie 2007 la Internet Archive . sau http://www.lutzsales.com/sizechart.asp Arhivat 1 septembrie 2006 la Internet Archive .
  4. ^ http://www.oringsusa.com/html/materials.html Arhivat 18 ianuarie 2007 la Internet Archive . și http://www.lutzsales.com/materials.asp Arhivat 27 ianuarie 2007 la Internet Archive .
  5. ^ http://www.oringsusa.com/html/fluid_compatibility_of_o-rings.html Arhivat 19 ianuarie 2007 la Internet Archive .
  6. ^ http://www.oringsusa.com/html/temperature_range_of_o-rings.html , pe oringsusa.com . Accesat la 9 februarie 2007 ( arhivat la 11 noiembrie 2006) .
  7. ^ a b c d și Detalii tip , în O-ring elastomer , Dichtomatik Americas, 2012. Accesat la 9 aprilie 2013 (arhivat din original la 4 martie 2016) .
  8. ^ Compatibilitate chimică , pe theoringstore.com , The O-Ring Store LLC. Adus la 26 mai 2020 ( arhivat la 26 februarie 2020) .

Alte proiecte

Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=O-ring&oldid=122211114 ”