Übersicht über das O-Ring-Nut-Design

Global O-Ring and Seal hat Richtlinien zur Gestaltung von O-Ring-Nuten und Stopfbuchsenabmessungen entwickelt. Diese sind zur Verwendung bei grundlegenden Designüberlegungen und zum Verständnis der Kernprinzipien bei der Gestaltung von O-Ring-Stopfbuchsen/-nuten gedacht. Zahlreiche Faktoren fließen in die geeignete Gestaltung einer Stopfbuchse/Nut ein, einschließlich, aber nicht beschränkt auf statische oder dynamische Anwendungen, Druckbedingungen, abzudichtende Flüssigkeitseigenschaften und Toleranzen sowohl des O-Rings als auch der Nut.

Den richtigen O-Ring-Querschnitt finden

Der O-Ring-Querschnitt in Ihrem Design bestimmt alle Ihre nachfolgenden Abmessungen und Spezifikationen. Standard-O-Ringe sind in verschiedenen Querschnitten und Innenabmessungen (ID) erhältlich. Zum Beispiel kann ein O-Ring mit einem ID von 5 ¼ in vier Standard-AS568-Querschnitten erworben werden . Nachfolgend finden Sie eine Liste der Vorteile bei der Auswahl von O-Ringen mit kleinerem und größerem Querschnitt.

Vorteile von O-Ringen mit kleinerem Querschnitt

  • Kompakter und leichter O-Ring
  • Am wirtschaftlichsten, wenn die Konstruktion teure Elastomere wie FKM oder FFKM . verwendet
  • Reduzierte Bearbeitung von Nuten

Vorteile von O-Ringen mit größerem Querschnitt

  • Geringerer erforderlicher Druck, um eine Dichtung zu erzeugen, die Druckverformungsprobleme reduziert
  • Größere Toleranzabweichungen in der bearbeiteten Nut bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines akzeptablen Kompressionsdrucks

ID/OD-Interferenz

Der Innen- oder Außendurchmesser des O-Rings sollte gemäß den folgenden Richtlinien so bemessen sein, dass eine gewisse Interferenz entsteht:

  • Kolbendichtungen: Der Innendurchmesser des O-Rings sollte kleiner als der Außendurchmesser der Stopfbuchse sein, damit der installierte O-Ring immer leicht gedehnt wird (max. 5%)
  • Stangenstopfbuchsendichtungen: Der O-Ring-Außendurchmesser sollte etwas größer als die Innendurchmesser der Stopfbuchse sein (max. 2 %)
  • Externe Druckflächendichtungen: Der O-Ring-ID sollte etwas kleiner sein als der Innendurchmesser der Stopfbuchse (Stopfbuchsen-ID) (max. 5%)
  • Innendruck-FaceSeals: Der Außendurchmesser des O-Rings sollte etwas größer sein als der Außendurchmesser der Stopfbuchse (Außendurchmesser der Stopfbuchse ) (max. 3%)

O-Ring-Nuten-/Verschraubungstypen

Im Folgenden werden vier Standardtabellen für die Gestaltung von Anwendungsnuten zusammen mit Maßreferenzzeichnungen vorgestellt. Die erste Tabelle gilt für industrielle Gleitring- oder Flanschdichtungen. Die zweite Tabelle ist für statische industrielle Radialanwendungen. Die dritte Tabelle ist für dynamische industrielle Hubkolbenanwendungen. Schließlich ist die vierte Tabelle für die Gestaltung von Schwalbenschwanznuten. Diese Designführungen für O-Ring-Nuten bieten standardmäßige Maßangaben für grundlegende O-Ring-Nuten-Designanwendungen.

Flansch-/Gesichtsdichtung

Eine Flansch- oder Gleitringdichtung ist statisch und weist keine Lücke zwischen den Oberflächen auf, wodurch alle Konstruktionsprobleme im Zusammenhang mit der Extrusion beseitigt werden. Dies ist das einfachste Rillendesign.

AS568-Serie O-Ring-Querschnitt Stopfbuchsentiefe (D) Drücken Stopfbuchsenbreite (W) Flüssigkeiten Stopfbuchsenbreite (W) Vakuum & Gase Stopfbuchsen-Eckradien
Nominal TOL (+/-) Tatsächlich Prozent Nominal TOL (+/-) Nominal TOL (+/-) R1 R2
-0XX 0,070 0,003 0,055-0,057 .010-.018 15%-25% 0,103 0,002 0,084 0,003 0,010 0,005
-1XX 0,103 0,004 .088-.090 .010-.018 10%-17% 0,140 0,003 0,121 0,003 0,010 0,005
-2XX 0,139 0,004 .121-.123 0,012-0,022 9%-16% 0,180 0,003 0,160 0,003 0,018 0,005
-3XX 0,210 0,005 .185-.188 .017-.030 8%-14% 0,280 0,003 0,240 0,003 0,028 0,005
-4XX 0,275 0,006 .237-.240 .029-.044 11%-16% 0,352 0,003 0,310 0,003 0,028 0,005

Schwalbenschwanz-Gesichtsdichtung

Eine Schwalbenschwanz-Gleitringdichtung ist eine spezielle statische Stopfbuchse, die den O-Ring in der Nut hält. Diese Konstruktion ist vorteilhaft, wenn das Siegel während des Gebrauchs geöffnet und geschlossen wird.

AS568-Serie O-Ring-Querschnitt Stopfbuchsentiefe (D) Stopfbuchsenbreite (W) Stopfbuchsen-Eckradien
Nominal TOL (+/-) Nominal TOL (+/-) Nominal TOL (+/-) R1 R2
-0XX 0,070 0,003 0,052 0,002 0,064 0,002 0,015 0,005
-1XX 0,103 0,004 0,078 0,003 0,088 0,003 0,015 0,01
-2XX 0,139 0,004 0,106 0,003 0,120 0,003 0,031 0,01
-3XX 0,210 0,005 0,164 0,004 0,176 0,003 0,031 0,015
-4XX 0,275 0,006 0,215 0,004 0,235 0,003 0,063 0,015

Statische Drüsendichtung

Eine statische Stopfbuchsdichtung wird verwendet, wenn zwei zusammenpassende Komponenten einen konstruierten Spalt zwischen den Oberflächen aufweisen. Typischerweise beinhalten diese Anwendungen Konstruktionen, bei denen ein zusammenpassendes Teil in ein anderes Teil eingefügt wird, was Konstruktionsspielräume erfordert.

AS568-Serie O-Ring-Querschnitt Stopfbuchsentiefe (D) Drücken Stopfbuchsenbreite (W) Lücke (H) Stopfbuchsen-Eckradien
Nominal TOL (+/-) Tatsächlich Prozent Nominal TOL (+/-) mit 1 Backup-Ring mit 2 Backup-Ringen MAX R1 R2
-0XX 0,070 0,003 0.050-0.0520.0 .015-.023 22%-32% 0,095 0,002 0,140 0,207 0,002 0,007 0,005
-1XX 0,103 0,004 .081-.083 .017-.025 17%-24% 0,142 0,003 0,173 0,240 0,002 0,007 0,005
-2XX 0,139 0,004 .111-.113 0,022-0,032 16%-23% 0,189 0,003 0,210 0,277 0,002 0,017 0,005
-3XX 0,210 0,005 .170-.173 .032.045 15%-21% 0,283 0,003 0,313 0,412 0,003 0,027 0,005
-4XX 0,275 0,006 .226-.229 .040-.055 15%-20% 0,377 0,003 0,410 0,540 0,003 0,027 0,005

Dynamische Stopfbuchsendichtung

Eine dynamische Stopfbuchsdichtung wird verwendet, wenn sich zwei zusammenpassende Komponenten relativ zueinander bewegen, während eine Dichtung aufrechterhalten wird. Es wird immer eine Lücke zwischen den beiden Oberflächen geben.

AS568-Serie O-Ring-Querschnitt Stopfbuchsentiefe (D) Drücken Stopfbuchsenbreite (W) Lücke (H) Drüseneckradien Rad
Nominal TOL (+/-) Tatsächlich Prozent Nominal TOL (+/-) mit 1 Backup-Ring mit 2 Backup-Ringen MAX R1 R2
-0XX 0,070 0,003 0,055-0,057 .010-.018 15%-25% 0,095 0,002 0,140 0,207 0,002 0,007 0,005
-1XX 0,103 0,004 .088-.090 .010-.018 10%-17% 0,142 0,003 0,173 0,240 0,002 0,007 0,005
-2XX 0,139 0,004 .121-.123 0,012-0,022 9%-16% 0,189 0,003 0,210 0,277 0,002 0,017 0,005
-3XX 0,210 0,005 .185-.188 .017-.030 8%-14% 0,283 0,003 0,313 0,412 0,003 0,027 0,005
-4XX 0,275 0,006 .237-.240 .029-.044 11%-16% 0,377 0,003 0,410 0,540 0,003 0,027 0,005

Überlegungen zum Nutdesign

Die oben angezeigten Konstruktionstabellen wurden unter Verwendung von Best Practices erstellt, einschließlich Kompressionsverhältnis, O-Ring-Extrusion, Konzentrizität und diametrischer Abstand sowie Stützringe.

Kompressionsrate

Unsere Richtlinien beginnen mit dem Nennmaß (oder angegebenen) und berücksichtigen dann die Toleranzen der Konstruktionselemente, um die richtige Grundlage für die Konstruktion der Stopfbuchse/Nut zu bieten. Hinweis: Der Konstrukteur wird Kompromisse zwischen den Bemaßungsparametern eingehen. Letztendlich muss die endgültige Konstruktion mit den extremen Toleranzen umgehen.

In der obigen Berechnung haben wir die Nennmaße (oder die angegebenen) verwendet. Bei der Gestaltung der Nut müssen jedoch die beiden Extremfälle berücksichtigt werden. Erstens befindet sich der O-Ring an seiner oberen Toleranzgrenze und die Stopfbuchsenhöhe an seiner unteren Toleranzgrenze. Zweitens befindet sich der O-Ring an seiner kleinsten Querschnittstoleranzgrenze und die Stopfbuchse an ihrer größten Größentoleranzgrenze. Diese erzeugen die höchste Komprimierung und die niedrigsten Komprimierungsprozentsätze. Alle drei Kompressionswerte müssen zwischen 5%-30% Squeeze liegen.

Berechnen der Abmessungen der O-Ring-Verschraubung

Die Stopfbuchse, die den O-Ring hält, hat eine rechteckige Fläche. Nachdem der O-Ring-Querschnitt ausgewählt und die Stopfbuchsenhöhe berechnet wurde (um den gewünschten Druck auf den O-Ring zu erzielen), ergibt die endgültige Berechnung die Stopfbuchsenbreite. Um die erforderliche Mindestfläche zu ermitteln, berechnen Sie das Gesamtvolumen des O-Rings, der das Rechteck zur Aufnahme dieses Volumens bildet. Nachfolgend finden Sie die Formel zur Berechnung des Volumens des O-Rings basierend auf dem Querschnitt.

Berechnung des O-Ring-Volumens

Die Empfehlungen zum Füllen der Soll-Drüsen umfassen mehrere Faktoren, die sich auf das zur Aufnahme des O-Rings erforderliche Volumen auswirken können. Zu diesen Faktoren gehören Raum für Wärmeausdehnung, Aufquellen aufgrund von Flüssigkeitseinwirkung und die Auswirkung von Toleranzschwankungen in der bearbeiteten Nut und dem geformten O-Ring.

O-Ring-Extrusion

Extrusion ist ein Problem bei Radialdichtungen, bei denen zwischen sich bewegenden Komponenten ein konstruierter Spalt besteht: entweder Kolben und Bohrung oder Stange und Bohrung. Das Problem ist, dass bei höheren Drücken aus einer Richtung der O-Ring in den kleinen Spalt gedrückt und beschädigt werden kann. Die Gesamtauslegung des Dichtungssystems muss diese Auslegungslücke berücksichtigen.

Konzentrizität und Durchmesserspalt

Bei der Dichtungskonstruktion muss davon ausgegangen werden, dass sich der gesamte mögliche Spalt nach einer Seite verschieben kann, es sei denn, dass Bohrung und Kolben (oder Stange) durch Lager konzentrisch bleiben. Dies ist die Lücke, die bei der Konstruktion für die Extrusion verwendet wird.

Designgrenzen für die Extrusion

Viele Designelemente können verwendet werden, um Extrusionsprobleme beim Dichtungsdesign zu lösen. Wenn der maximal zulässige Spalt durch Ausrichtung/Lager verringert wird, kann der Druck für denselben O-Ring erhöht werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Durometer (Härte) der Mischung zu erhöhen, wodurch der zulässige Druck für einen definierten Spalt erhöht wird. Um mehr über die Elemente zu erfahren, die an der O-Ring-Drucktoleranz beteiligt sind, klicken Sie hier .

Eine andere Alternative besteht darin, Stützringe zu verwenden, die Anti-Extrusionselemente sind. Stützringe bestehen aus dünnen, harten Kunststoffmaterialien wie Nylon, PTFE und PEEK. Stützringe funktionieren, indem sie die vorhandene Lücke abdecken. Unten ist ein Extrusionsdiagramm mit den Druckgrenzen nach Spalt und Härte des O-Rings. Wenn die Kompromisse zwischen Spaltdesign und Härte nicht funktionieren, wird die Verwendung von Stützringen empfohlen, um Extrusionsprobleme zu überwinden.

Backup-Ring-Layouts

Stützringe wurden entwickelt, um den Extrusionsspalt bei Hochdruck-Dichtungsanwendungen zu beseitigen. Wenn der Druck aus einer einzigen Richtung erfolgt, ist nur ein Stützring erforderlich. Wenn der Druck aus beiden Richtungen kommt, wird empfohlen, auf beiden Seiten des O-Rings einen Stützring anzubringen. Die Zugabe von Stützringen sollte bei der Füllberechnung zur Bestimmung der Nutbreite berücksichtigt werden. Schließlich können Stützringe entweder flach (massiv, geteilt oder spiralförmig) oder konturiert sein.