Oリング溝の設計の概要

Global O-Ring and Sealは、Oリングの溝の設計とグランド寸法のガイドラインを作成しました。これらは、基本的な設計の検討に使用し、Oリンググランド/溝の設計に含まれるコア原理を理解することを目的としています。グランド/グルーブの適切な設計には、静的または動的なアプリケーション、圧力条件、シールされる流体特性、Oリングとグルーブの両方の公差など、さまざまな要因が関係します。

適切なOリング断面を見つける

デザインのOリングの断面は、その後のすべての寸法と仕様を決定します。標準のOリングは、さまざまな断面と内寸(ID)で入手できます。たとえば、IDが5¼のOリングは、4つの標準AS568断面で購入できます。以下は、断面積の小さいOリングと大きいOリングを選択する際の利点のリストです。

断面のOリングが小さいことの利点

  • コンパクトで軽量なOリング
  • 設計でFKMFFKMなどの高価なエラストマーを使用している場合に最も費用効果が高い
  • 溝の加工を減らしました

より大きな断面のOリングの利点

  • 圧縮永久歪みの問題を軽減するシールを作成するために必要なスクイーズを小さくする
  • 許容可能な圧縮スクイーズを維持しながら、機械加工された溝のより大きな公差の変動

ID / OD干渉

OリングのIDまたはODは、以下のガイドラインに従って、干渉を発生させるようなサイズにする必要があります。

  • ピストングランドシール: OリングのIDは、グランドのODよりも小さくする必要があります。これにより、取り付けられたOリングは常にわずかに引き伸ばされます(最大5%)。
  • ロッドグランドシール: Oリングの外径はIDグランドの深さよりわずかに大きくする必要があります(最大2%)
  • 外圧面シール: OリングIDは、グランド内径(グランドID)よりわずかに小さくする必要があります(最大5%)
  • 内圧フェイスシール: Oリングの外径はグランド外径(グランド外径)よりわずかに大きくする必要があります(最大3%)

Oリング溝/グランドタイプ

以下に、4つの標準アプリケーション溝設計ガイダンステーブルを寸法参照図とともに示します。最初の表は、工業用面またはフランジシール用です。 2番目の表は、静的な産業用ラジアルアプリケーション用です。 3番目の表は、動的産業用レシプロアプリケーション用です。最後に、4番目の表はあり継ぎ溝の設計用です。これらのOリング溝設計ガイドは、基本的なOリング溝設計アプリケーションのデフォルトの寸法ガイダンスを提供します。

フランジ/フェイスシール

フランジまたはフェースシールは静的であり、表面間にギャップがないため、押し出しに関連する設計上の問題がなくなります。これは、最も簡単な溝の設計です。

AS568シリーズOリングの断面腺の深さ(D)スクイーズグランド幅(W)液体グランド幅(W)真空およびガスグランドコーナー半径
名目TOL(+/-)実際パーセント名目TOL(+/-)名目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

ダブテールフェイスシール

ダブテールフェイスシールは、Oリングを溝に保持するように設計された特殊なスタティックグランドです。この設計は、使用中にシールを開閉するときに役立ちます。

AS568シリーズOリングの断面腺の深さ(D)グランド幅(W)グランドコーナー半径
名目TOL(+/-)名目TOL(+/-)名目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

スタティックグランドシール

静的グランドシールは、2つの嵌合コンポーネントの表面間に設計されたギャップがある場合に使用されます。通常、これらのアプリケーションには、1つの嵌合部品を別の部品に挿入して設計クリアランスを必要とする設計が含まれます。

AS568シリーズOリングの断面腺の深さ(D)スクイーズグランド幅(W)ギャップ(H)グランドコーナー半径
名目TOL(+/-)実際パーセント名目TOL(+/-)バックアップリング1個付き2つのバックアップリング付き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

ダイナミックグランドシール

ダイナミックグランドシールは、シールを維持しながら2つの嵌合コンポーネントが相互に関連して移動する場合に使用されます。 2つのサーフェスの間には常にギャップがあります。

AS568シリーズOリングの断面腺の深さ(D)スクイーズグランド幅(W)ギャップ(H)グランドコーナー半径
名目TOL(+/-)実際パーセント名目TOL(+/-)バックアップリング1個付き2つのバックアップリング付き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

溝の設計に関する考慮事項

上に表示されている設計テーブルは、圧縮比、Oリングの押し出し、同心度と直径のギャップ、バックアップリングなどのベストプラクティスを使用して作成されています。

圧縮比

私たちのガイドラインは、公称(または記載された)寸法から始まり、次に設計要素の公差を組み込んで、グランド/溝を設計するための正しい基礎を提供します。注:設計者は、寸法パラメータ間のトレードオフを行います。最終的に、最終的な設計は極端な許容誤差を処理する必要があります。

上記の計算では、公称(または指定された)寸法を使用しました。ただし、溝を設計するときは、2つの極端なケースを検討する必要があります。まず、Oリングが許容範囲の上限にあり、グランドの高さが許容範囲の下限にあります。次に、Oリングは最小の断面公差限界にあり、グランドは最大のサイズ公差限界にあります。これらは、最高の圧縮率と最低の圧縮率を生成します。 3つの圧縮値はすべて、5%〜30%のスクイーズの間にある必要があります。

Oリンググランドの寸法の計算

Oリングを保持しているグランドの領域は長方形です。 Oリングの断面が選択され、グランドの高さが計算されると(Oリングへの希望のスクイーズを実現するため)、最終的な計算はグランドの幅になります。必要な最小面積を見つけるには、その体積を保持するための長方形を作成するOリングの総体積を計算します。以下は、断面積に基づいてOリングの体積を計算する式です。

Oリングの体積計算

ターゲットグランドフィルの推奨事項には、Oリングを収容するために必要な量に影響を与える可能性のあるいくつかの要因が組み込まれています。これらの要因には、熱膨張の余地、流体への暴露による膨張、機械加工された溝と成形されたOリングの公差変動の影響が含まれます。

Oリング押し出し

押し出しは、ピストンとボア、またはロッドとボアのいずれかの可動コンポーネント間に設計されたギャップが存在するラジアルシールの懸念事項です。問題は、一方向からのより高い圧力で、Oリングが小さな隙間に押し込まれて損傷する可能性があることです。シーリングシステムの全体的な設計では、この設計ギャップを考慮に入れる必要があります。

同心性と直径のギャップ

シーリング設計では、ボアとピストン(またはロッド)がベアリングによって同心のままであることが保証されていない限り、可能なすべてのギャップが片側にシフトする可能性があると想定する必要があります。これは、押し出し用に設計するときに使用されるギャップです。

押し出しの設計限界

多くの設計要素を使用して、シーリング設計の押し出しの問題に対処できます。アライメント/ベアリングによって最大許容ギャップが減少すると、同じOリングの圧力を上げることができます。別のオプションは、コンパウンドのデュロメータ(硬度)を上げることです。これにより、定義されたギャップの許容圧力が上がります。 Oリングの圧力耐性に関係する要素の詳細については、ここをクリックしてください。

別の代替手段は、押し出し防止要素であるバックアップリングを使用することです。バックアップリングは、ナイロン、PTFE、PEEKなどの薄くて硬いプラスチック材料でできています。バックアップリングは、既存のギャップを埋めることによって機能します。以下は、Oリングのギャップとデュロメータによる圧力限界を提供する押し出しチャートです。ギャップ設計とデュロメータのトレードオフが機能しない場合は、押し出しの問題を克服するためにバックアップリングの使用をお勧めします。

バックアップリングのレイアウト

バックアップリングは、高圧シール用途での押し出しギャップをなくすように設計されています。圧力が一方向からのものである場合、必要なバックアップリングは1つだけです。圧力が両方向からのものである場合は、Oリングの両側にバックアップリングを配置することをお勧めします。バックアップリングの追加は、溝幅を決定するための塗りつぶし計算に組み込む必要があります。最後に、バックアップリングは、フラット(ソリッド、スプリット、またはスパイラル)または輪郭のいずれかです。