Projeto do sulco do anel-O

Visão geral do projeto da ranhura do anel de vedação

A Global O-Ring and Seal desenvolveu o design da ranhura do O-ring e as diretrizes de dimensão da sobreposta. Eles são destinados ao uso em considerações básicas de projeto e à compreensão dos princípios básicos envolvidos no projeto de bucim/ranhura de anel de vedação. Vários fatores influenciam o projeto apropriado de uma sobreposta/ranhura, incluindo, entre outros, aplicações estáticas ou dinâmicas, condições de pressão, características do fluido sendo vedado e tolerâncias do anel de vedação e da ranhura.

Encontrando a seção transversal correta do anel de vedação

A seção transversal do anel de vedação em seu projeto determinará todas as dimensões e especificações subsequentes. Os anéis de vedação padrão estão disponíveis em diversas seções transversais e dimensões internas (ID). Por exemplo, um anel de vedação com ID de 5 ¼ pode ser adquirido em quatro seções transversais padrão AS568 . Abaixo está uma lista de vantagens na seleção de anéis de vedação de seção transversal menor e maior.

Vantagens de anéis de vedação de seção transversal menor

• O-ring compacto e mais leve
• Mais econômico se o projeto usar elastômeros caros, como FKM ou FFKM
• Usinagem reduzida de canais

Vantagens de anéis de vedação de seção transversal maior

• Menor compressão necessária para criar uma vedação que reduz problemas de conjunto de compressão
• Maiores variações de tolerâncias na ranhura usinada, mantendo ao mesmo tempo uma compressão de compressão aceitável

Interferência ID/OD

O DI ou DE do anel de vedação deve ser dimensionado para criar alguma interferência, conforme orientações abaixo:

• Vedações da sobreposta do pistão: O diâmetro interno do anel de vedação deve ser menor que o diâmetro externo da sobreposta para que o anel de vedação instalado esteja sempre ligeiramente esticado (máximo de 5%)
• Vedações da glândula da haste: O diâmetro externo do anel de vedação deve ser um pouco maior que a profundidade da glândula ID (máx. 2%)
• Vedações faciais de pressão externa: O diâmetro interno do anel de vedação deve ser ligeiramente menor que o diâmetro interno da sobreposta (ID da sobreposta) (máx. 5%)
• Selos faciais de pressão interna: O diâmetro externo do anel de vedação deve ser ligeiramente maior que o diâmetro externo da sobreposta (DE da sobreposta) (máx. 3%)

Tipos de ranhura/glândula de anel de vedação

Abaixo, são apresentadas quatro tabelas de orientação de projeto de ranhura de aplicação padrão, juntamente com desenhos de referência dimensionais. A primeira tabela é para vedações industriais de face ou flange. A segunda tabela é para aplicações radiais industriais estáticas. A terceira tabela é para aplicações industriais alternativas dinâmicas. Por último, a quarta tabela é para design de ranhura em cauda de andorinha. Esses guias de projeto de ranhuras para anéis de vedação oferecem orientação dimensional padrão para aplicações básicas de projeto de ranhuras de anéis de vedação.

Flange/Vedação Facial

Um flange ou vedação facial é estático e não terá folga entre as superfícies, eliminando quaisquer problemas de projeto associados à extrusão. Este é o design de ranhura mais simples.

Série AS568	Seção transversal do anel de vedação		Profundidade da glândula (D)	Espremer		Largura da glândula (W) Líquidos		Largura da glândula (W) Vácuo e gases		Raios do canto da glândula
	Nominal	TOL (+/-)		Real	Por cento	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	0,088-0,090	.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	0,185-0,188	0,017-0,030	8%-14%	0,280	0,003	0,240	0,003	0,028	0,005
-4XX	0,275	0,006	.237-.240	0,029-0,044	11%-16%	0,352	0,003	0,310	0,003	0,028	0,005

Selo facial em cauda de andorinha

Uma vedação facial em cauda de andorinha é uma gaxeta estática especial projetada para reter o anel de vedação na ranhura. Este projeto é benéfico quando a vedação é aberta e fechada durante o uso.

Série AS568	Seção transversal do anel de vedação		Profundidade da glândula (D)		Largura da glândula (W)		Raios do canto da glândula
	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

Selo de glândula estática

Uma vedação de gaxeta estática é usada quando dois componentes correspondentes têm uma folga projetada entre as superfícies. Normalmente, essas aplicações envolvem projetos que envolvem uma peça correspondente sendo inserida em outra peça que exige folgas de projeto.

Série AS568	Seção transversal do anel de vedação		Profundidade da glândula (D)	Espremer		Largura da glândula (W)				Lacuna (H)	Raios do canto da glândula
	Nominal	TOL (+/-)		Real	Por cento	Nominal	TOL (+/-)	com 1 anel de backup	com 2 anéis de backup	MÁX.	R1	R2
-0XX	0,070	0,003	0,050-0,052	0,015-0,023	22%-32%	0,095	0,002	0,140	0,207	0,002	0,007	0,005
-1XX	0,103	0,004	0,081-0,083	0,017-0,025	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	0,170-0,173	0,032-0,045	15%-21%	0,283	0,003	0,313	0,412	0,003	0,027	0,005
-4XX	0,275	0,006	.226-.229	0,040-0,055	15%-20%	0,377	0,003	0,410	0,540	0,003	0,027	0,005

Selo dinâmico da glândula

Uma vedação de gaxeta dinâmica é usada quando dois componentes correspondentes se movem um em relação ao outro, mantendo uma vedação. Sempre haverá uma lacuna entre as duas superfícies.

Série AS568	Seção transversal do anel de vedação		Profundidade da glândula (D)	Espremer		Largura da glândula (W)				Lacuna (H)	Raios do canto da glândula
	Nominal	TOL (+/-)		Real	Por cento	Nominal	TOL (+/-)	com 1 anel de backup	com 2 anéis de backup	MÁX.	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	0,088-0,090	.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	0,185-0,188	0,017-0,030	8%-14%	0,283	0,003	0,313	0,412	0,003	0,027	0,005
-4XX	0,275	0,006	.237-.240	0,029-0,044	11%-16%	0,377	0,003	0,410	0,540	0,003	0,027	0,005

Considerações sobre o projeto do Groove

As tabelas de projeto exibidas acima foram criadas usando as melhores práticas, incluindo Taxa de Compressão, Extrusão de O-Ring, Concentricidade e Folga Diamétrica e Anéis de Backup.

Taxa de compressão

Nossas diretrizes começam com a dimensão nominal (ou declarada) e depois incorporam tolerâncias dos elementos de projeto para fornecer a base correta para o projeto da sobreposta/ranhura. Nota: O projetista fará concessões entre parâmetros dimensionais. Em última análise, o projeto final deve lidar com tolerâncias extremas.

No cálculo acima, utilizamos as dimensões nominais (ou declaradas). Porém, ao projetar a ranhura, é necessário considerar os dois casos extremos. Primeiro, o anel de vedação está no seu limite superior de tolerância e a altura da sobreposta está no seu limite inferior de tolerância. Em segundo lugar, o anel de vedação está no seu menor limite de tolerância de seção transversal e a sobreposta está no seu maior limite de tolerância de tamanho. Isso produzirá as porcentagens de compactação mais altas e mais baixas. Todos os três valores de compressão devem estar entre 5% e 30% de compressão.

Cálculo das dimensões da glândula do anel de vedação

A sobreposta que retém o anel de vedação possui uma área retangular. Uma vez selecionada a seção transversal do anel de vedação e calculada a altura da sobreposta (para atingir o aperto desejado no anel de vedação), o cálculo final será a largura da sobreposta. Para encontrar a área mínima necessária, calcule o volume total do anel de vedação que cria o retângulo para conter esse volume. Abaixo está a fórmula para calcular o volume do o-ring com base na seção transversal.

As recomendações de preenchimento da sobreposta incorporam vários fatores que podem impactar o volume necessário para alojar o anel de vedação. Esses fatores incluem espaço para expansão térmica, expansão devido à exposição a fluidos e o efeito de variações de tolerância na ranhura usinada e no anel de vedação moldado.

Extrusão de anel de vedação

A extrusão é uma preocupação para vedações radiais onde existe uma folga projetada entre os componentes móveis: o pistão e o furo, ou a haste e o furo. O problema é que em pressões mais altas de uma direção, o anel de vedação pode ser forçado para dentro da pequena folga e ser danificado. O projeto geral do sistema de vedação deve levar em consideração esta lacuna de projeto.

Concentricidade e lacuna diamétrica

No projeto de vedação, a menos que o furo e o pistão (ou haste) permaneçam concêntricos pelos rolamentos, deve-se presumir que toda a folga possível pode se deslocar para um lado. Esta é a lacuna usada ao projetar para extrusão.

Limites de projeto para extrusão

Muitos elementos de design podem ser usados para resolver problemas de extrusão em projetos de vedação. Se a folga máxima permitida for diminuída através do alinhamento/rolamentos, isso permite um aumento na pressão para o mesmo anel de vedação. Outra opção é aumentar a dureza (dureza) do composto, o que aumenta a pressão permitida para uma folga definida. Para ler mais sobre os elementos envolvidos na tolerância de pressão do anel de vedação, clique aqui .

Outra alternativa é utilizar anéis de apoio que são elementos antiextrusão. Os anéis de backup são feitos de materiais plásticos finos e rígidos, como Nylon, PTFE e PEEK. Os anéis de backup funcionam cobrindo a lacuna existente. Abaixo está um gráfico de extrusão que fornece os limites de pressão por folga e durômetro do anel de vedação. Se as compensações entre design de folga e durômetro não funcionarem, o uso de anéis de backup é recomendado para superar problemas de extrusão.

Layouts de anel de backup

Os anéis de apoio são projetados para eliminar a folga de extrusão em aplicações de vedação de alta pressão. Se a pressão for de uma única direção, apenas um anel de apoio será necessário. Se a pressão for em ambas as direções, recomenda-se que um anel de apoio seja colocado em ambos os lados do anel de vedação. A adição de anéis de apoio deve ser incorporada no cálculo de preenchimento para determinação da largura do canal. Finalmente, os anéis de apoio podem ser planos (sólidos, divididos ou espirais) ou contornados.