Présentation de la conception de la rainure de joint torique

Global O-Ring and Seal a développé des directives de conception de rainure de joint torique et de dimension de presse-étoupe. Ceux-ci sont destinés à être utilisés dans les considérations de conception de base et à comprendre les principes de base 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 scellé et les tolérances du joint torique et de la rainure.

Recherche de la bonne section transversale du joint torique

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

Avantages des joints toriques à section plus petite

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

Avantages des joints toriques de plus grande section

  • Une pression plus petite nécessaire pour créer un joint qui réduit les problèmes de jeu de compression
  • Plus grandes variations de tolérances dans la rainure usinée tout en maintenant une compression de compression acceptable

Interférence ID / OD

L'ID ou le diamètre extérieur 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 plus grand que la profondeur du presse-étoupe ID (max 2%)
  • Joints de pression externes: le diamètre intérieur du joint torique doit être légèrement plus petit que le diamètre intérieur du presse-étoupe (diamètre intérieur du presse-étoupe) (max 5%)
  • Joints 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 rainures / presse-étoupe pour joints toriques

Ci-dessous, quatre tableaux de guidage de conception de rainures d'application standard sont présentés avec des dessins de référence dimensionnelle. Le premier tableau concerne les joints industriels à face ou à bride. Le deuxième tableau concerne les applications radiales industrielles statiques. Le troisième tableau concerne les applications industrielles dynamiques à mouvement alternatif. Enfin, le quatrième tableau concerne la conception de rainures en queue d'aronde. Ces guides de conception de rainure de joint torique offrent des conseils dimensionnels par défaut pour les applications de conception de rainure de joint torique de base.

Bride / joint de face

Une bride ou un joint facial est statique et n'aura pas d'espace entre les surfaces, éliminant les problèmes de conception associés à l'extrusion. Il s'agit de la conception de rainures la plus simple.

Série AS568 Coupe transversale du joint torique Profondeur de la glande (D) Écraser Liquides de largeur de glande (W) Largeur du presse-étoupe (W) Vide et gaz Rayons d'angle de la glande
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 facial en queue d'aronde

Un joint facial 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 Coupe transversale du joint torique Profondeur de la glande (D) Largeur du presse-étoupe (W) Rayons d'angle de la glande
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. Généralement, ces applications impliquent des conceptions impliquant l'insertion d'une pièce d'accouplement dans une autre pièce nécessitant des jeux de conception.

Série AS568 Coupe transversale du joint torique Profondeur de la glande (D) Écraser Largeur du presse-étoupe (W) Écart (H) Rayons d'angle de la glande
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% à 20% 0,377 0,003 0,410 0,540 0,003 0,027 0,005

Joint d'étanchéité 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 Coupe transversale du joint torique Profondeur de la glande (D) Écraser Largeur du presse-étoupe (W) Écart (H) Rayons d'angle de la glande
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 relatives à la conception de rainures

Les tableaux de conception affichés ci-dessus ont été créés en utilisant les meilleures pratiques, y compris le taux de compression, l'extrusion de joint torique, la concentricité et l'écart diamétrique et les anneaux de sauvegarde.

Ratio de compression

Nos directives commencent par la dimension nominale (ou indiquée), puis intègrent les tolérances des éléments de conception pour fournir la base correcte pour la conception du presse-étoupe / 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 indiquées). Cependant, lors de la conception de la rainure, il est nécessaire de regarder 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 transversale et le presse-étoupe est à sa plus grande limite de tolérance de taille. Ceux-ci produiront les pourcentages de compression les plus élevés et les plus bas. Les trois valeurs de compression doivent être comprises entre 5% et 30% de compression.

Calcul des dimensions des joints toriques

Le presse-étoupe retenant le joint torique a une zone rectangulaire. Une fois que la section transversale du joint torique est sélectionnée et que la hauteur du presse-étoupe est calculée (pour obtenir la compression souhaitée du 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 la glande cible intègrent plusieurs facteurs qui pourraient avoir un impact sur le volume nécessaire pour loger le joint torique. Ces facteurs comprennent l'espace pour la dilatation thermique, le gonflement dû à l'exposition au fluide et l'effet des variations de tolérance dans la rainure usinée et le joint torique moulé.

Extrusion de joint torique

L'extrusion est un problème 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 prendre en compte 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 des roulements, il faut supposer que tout l'espace possible peut se déplacer d'un côté. Il s'agit de l'espace 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 d'étanchéité. Si l'écart maximal autorisé 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 espace défini. Pour en savoir plus sur les éléments impliqués dans la tolérance de pression des joints toriques, cliquez ici .

Une autre alternative consiste à utiliser des anneaux d'appui qui sont des éléments anti-extrusion. Les anneaux de sauvegarde sont faits de matières plastiques minces et dures telles que le nylon, le PTFE et le PEEK. Les anneaux de sauvegarde fonctionnent en couvrant l'espace existant. Ci-dessous, un tableau d'extrusion fournissant les limites de pression par intervalle et duromètre du joint torique. Si les compromis entre la conception de l'écart et le 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 de sauvegarde sont conçus pour éliminer l'espace d'extrusion dans les applications d'étanchéité 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 une bague d'appui des deux côtés du joint torique. L'ajout d'anneaux d'appui doit être incorporé dans le calcul du remplissage pour déterminer la largeur de la rainure. Enfin, les anneaux d'appui peuvent être plats (pleins, fendus ou en spirale) ou profilés.