Présentation de O-Ring Groove Design

Global O-Ring and Seal a développé des directives de conception de rainures de joint torique et de dimension de presse-étoupe. Ceux-ci sont destinés à être utilisés dans la conception de base et à comprendre les principes fondamentaux impliqués dans la conception de presse-étoupe / rainure de joint torique. De nombreux facteurs entrent dans la conception appropriée d'un presse-étoupe / rainure, y compris, mais sans s'y limiter, les applications statiques ou dynamiques, les conditions de pression, les caractéristiques du fluide étant scellées et les tolérances du joint torique et de la rainure.

Trouver la section droite du joint torique

La section transversale du joint torique de votre conception déterminera toutes vos dimensions et spécifications ultérieures. Les joints toriques standard sont disponibles en différentes sections et dimensions intérieures (ID). Par exemple, un joint torique avec un ID de 5 ¼ peut être acheté en quatre sections transversales AS568 standard. Ci-dessous, une liste des avantages de la sélection de joints toriques de section plus petite et plus grande.

Avantages des joints toriques à section plus petite

  • Joint torique compact et plus léger
  • Plus rentable si la conception utilise des élastomères coûteux tels que FKM ou FFKM
  • Usinage réduit des rainures

Avantages des joints toriques à section plus grande

  • Petite compression requise pour créer un joint qui réduit les problèmes de compression
  • Variations de tolérances plus importantes dans la rainure usinée tout en maintenant une compression acceptable

Interférence ID / OD

L'ID ou l'OD du joint torique doit être dimensionné pour créer des interférences, conformément aux directives ci-dessous:

  • Joints de presse-étoupe de piston: l'ID du joint torique doit être plus petit que le diamètre extérieur du presse-étoupe afin que le joint torique installé soit toujours légèrement étiré (max 5%)
  • Joints de presse-étoupe: le diamètre extérieur du joint torique doit être légèrement supérieur à la profondeur du presse-étoupe ID (max 2%)
  • Joints d'étanchéité à pression externe: l' ID du joint torique doit être légèrement plus petit que le diamètre intérieur de la glande (ID de la glande) (max 5%)
  • FaceSeals de pression interne: le diamètre extérieur du joint torique doit être légèrement plus grand que le diamètre extérieur du presse -étoupe (diamètre extérieur du presse -étoupe) (max 3%)

Types de rainure / presse-étoupe pour joint torique

Ci-dessous, quatre tableaux d'orientation de conception de rainures d'application standard sont présentés avec des dessins de référence dimensionnels. La première table est destinée aux joints industriels à face ou à bride. Le deuxième tableau est destiné aux applications radiales industrielles statiques. Le troisième tableau est destiné aux applications industrielles dynamiques alternatives. Enfin, la quatrième table est destinée à la conception de rainures en queue d'aronde. Ces guides de conception de rainures de joints toriques offrent des conseils dimensionnels par défaut pour les applications de conception de rainures de joints toriques de base.

Joint de bride / face

Un joint à bride ou à face est statique et ne présente pas d'espace entre les surfaces, ce qui élimine les problèmes de conception associés à l'extrusion. Il s'agit de la conception de rainures la plus simple.

Série AS568 Section transversale du joint torique Profondeur du presse-étoupe (D) Écraser Largeur de presse-étoupe (W) Liquides Largeur du presse-étoupe (W) Vide et gaz Gland Corner Radii
Nominal TOL (+/-) Réel Pour cent Nominal TOL (+/-) Nominal TOL (+/-) R1 R2
-0XX 0,070 0,003 .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 .012-.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

Joint de visage de queue d'aronde

Un joint de face en queue d'aronde est un presse-étoupe statique spécial conçu pour retenir le joint torique dans la rainure. Cette conception est avantageuse lorsque le joint est ouvert et fermé pendant l'utilisation.

Série AS568 Section transversale du joint torique Profondeur du presse-étoupe (D) Largeur du presse-étoupe (W) Gland Corner Radii
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

Joint de glande statique

Un joint de presse-étoupe statique est utilisé lorsque deux composants d'accouplement ont un espace conçu entre les surfaces. En règle générale, ces applications impliquent des conceptions impliquant l'insertion d'une partie correspondante dans une autre partie nécessitant des dégagements de conception.

Série AS568 Section transversale du joint torique Profondeur du presse-étoupe (D) Écraser Largeur du presse-étoupe (W) Écart (H) Gland Corner Radii
Nominal TOL (+/-) Réel Pour cent Nominal TOL (+/-) avec 1 anneau de sauvegarde avec 2 anneaux de sauvegarde MAX R1 R2
-0XX 0,070 0,003 .050-0.052 .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 .022-.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

Joint de presse-étoupe dynamique

Un joint de presse-étoupe dynamique est utilisé lorsque deux composants d'accouplement se déplacent l'un par rapport à l'autre tout en maintenant un joint. Il y aura toujours un espace entre les deux surfaces.

Série AS568 Section transversale du joint torique Profondeur du presse-étoupe (D) Écraser Largeur du presse-étoupe (W) Écart (H) Gland Corner Radii
Nominal TOL (+/-) Réel Pour cent Nominal TOL (+/-) avec 1 anneau de sauvegarde avec 2 anneaux de sauvegarde MAX R1 R2
-0XX 0,070 0,003 .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 .012-.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

Considérations sur la conception de rainures

Les tableaux de conception affichés ci-dessus ont été créés à l'aide des meilleures pratiques, notamment le taux de compression, l'extrusion de joints toriques, la concentricité et l'écart diamétral et les anneaux de sauvegarde.

Ratio de compression

Nos directives commencent par la dimension nominale (ou indiquée), puis incorporent les tolérances des éléments de conception pour fournir la base correcte pour la conception du presse-étoupe / de la rainure. Remarque: Le concepteur fera des compromis entre les paramètres dimensionnels. En fin de compte, la conception finale doit gérer les extrêmes de tolérances.

Dans le calcul ci-dessus, nous avons utilisé les dimensions nominales (ou déclarées). Cependant, lors de la conception de la rainure, il est nécessaire de considérer les deux cas extrêmes. Premièrement, le joint torique est à sa limite de tolérance supérieure et la hauteur du presse-étoupe est à sa limite de tolérance inférieure. Deuxièmement, le joint torique est à sa plus petite limite de tolérance de section et le presse-étoupe est à sa plus grande limite de tolérance de taille. Ceux-ci produiront la compression la plus élevée et les pourcentages de compression les plus bas. Les trois valeurs de compression doivent se situer entre 5% et 30% de compression.

Calcul des dimensions du presse-étoupe torique

La glande retenant le joint torique a une zone rectangulaire. Une fois la section transversale du joint torique sélectionnée et la hauteur du presse-étoupe calculée (pour obtenir le serrage souhaité sur le joint torique), le calcul final sera la largeur du presse-étoupe. Pour trouver la surface minimale nécessaire, calculez le volume total du joint torique qui crée le rectangle pour contenir ce volume. Ci-dessous, la formule pour calculer le volume du joint torique en fonction de la section transversale.

Calcul du volume du joint torique

Les recommandations de remplissage de presse-étoupe cible intègrent plusieurs facteurs qui pourraient avoir un impact sur le volume nécessaire pour loger le joint torique. Ces facteurs comprennent la possibilité d'expansion thermique, le gonflement dû à l'exposition aux fluides et l'effet des variations de tolérance dans la rainure usinée et le joint torique moulé.

Extrusion de joints toriques

L'extrusion est une préoccupation pour les joints radiaux où un espace conçu existe entre les composants mobiles: soit le piston et l'alésage, soit la tige et l'alésage. Le problème est qu'à des pressions plus élevées dans une direction, le joint torique peut être forcé dans le petit espace et être endommagé. La conception globale du système d'étanchéité doit tenir compte de cet écart de conception.

Concentricité et écart diamétral

Dans la conception d'étanchéité, à moins que l'alésage et le piston (ou la tige) ne soient garantis pour rester concentriques par les roulements, il faut supposer que tout l'espace possible peut se déplacer d'un côté. Il s'agit de l'écart utilisé lors de la conception pour l'extrusion.

Limites de conception pour l'extrusion

De nombreux éléments de conception peuvent être utilisés pour résoudre les problèmes d'extrusion dans la conception de l'étanchéité. Si l'écart maximal admissible est diminué par l'alignement / les roulements, cela permet une augmentation de la pression pour le même joint torique. Une autre option consiste à augmenter le duromètre (dureté) du composé, ce qui augmente la pression admissible pour un intervalle défini.

Une autre alternative consiste à utiliser des anneaux d'appui qui sont des éléments anti-extrusion. Les anneaux de sauvegarde sont faits de matériaux plastiques fins et durs tels que le nylon, le PTFE et le PEEK. Les anneaux de sauvegarde fonctionnent en couvrant l'écart existant. Ci-dessous, un tableau d'extrusion fournissant les limites de pression par intervalle et duromètre du joint torique. Si les compromis de la conception de l'écart et du duromètre ne fonctionnent pas, l'utilisation d'anneaux de sauvegarde est recommandée pour surmonter les problèmes d'extrusion.

Disposition des anneaux de sauvegarde

Les anneaux d'appui sont conçus pour éliminer l'espace d'extrusion dans les applications d'étanchéité à haute pression. Si la pression provient d'une seule direction, une seule bague d'appui est nécessaire. Si la pression provient des deux directions, il est recommandé de placer un anneau d'appui sur les deux côtés du joint torique. L'ajout d'anneaux d'appui doit être intégré dans le calcul du remplissage pour déterminer la largeur de rainure. Enfin, les anneaux d'appui peuvent être plats (pleins, fendus ou en spirale) ou profilés.