Visão geral do projeto do O-Ring Groove

A Global O-Ring and Seal desenvolveu um projeto de ranhura para o-ring e diretrizes de dimensão da sobreposta. Eles se destinam ao uso na consideração de projeto básico e para compreender os princípios básicos envolvidos no projeto de gaxeta / ranhura o-ring. Numerosos fatores entram no projeto apropriado de uma sobreposta / ranhura, incluindo, mas não se limitando a, aplicações estáticas ou dinâmicas, condições de pressão, características do fluido sendo vedadas e tolerâncias tanto do o-ring quanto da ranhura.

Encontrando a seção transversal correta do O-Ring

A seção transversal do anel de vedação em seu projeto determinará todas as dimensões e especificações subsequentes. O-ring padrão está disponível em várias seções transversais e dimensões internas (ID). Por exemplo, um o-ring com um ID de 5 ¼ pode ser adquirido em quatro seções transversais AS568 padrão . Abaixo, está uma lista de vantagens na seleção de o-rings de seção transversal menores e maiores.

Vantagens de O-Rings de seção transversal menores

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

Vantagens de anéis-O de seção transversal maiores

  • Menor compressão necessária para criar uma vedação que reduz os problemas de ajuste de compressão
  • Maiores variações de tolerância na ranhura usinada, mantendo a compressão de compressão aceitável

Interferência ID / OD

O ID ou OD do o-ring deve ser dimensionado para criar alguma interferência, de acordo com as diretrizes abaixo:

  • Vedações da gaxeta do pistão: O DI do anel de vedação deve ser menor do que o diâmetro externo da gaxeta, de modo que o anel de vedação instalado esteja sempre ligeiramente esticado (máx. 5%)
  • Vedações da gaxeta da haste: O OD do o-ring deve ser ligeiramente maior do que a profundidade da gaxeta ID (máx. 2%)
  • Vedações de face de pressão externa: O ID do anel de vedação deve ser ligeiramente menor que o diâmetro interno da sobreposta (ID da glândula) (máx. 5%)
  • Vedações faciais de pressão interna: O OD do anel de vedação deve ser ligeiramente maior do que o diâmetro externo da sobreposta (OD da glândula) (máx. 3%)

Tipos de ranhura / glândula O-Ring

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

Flange / vedação facial

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

AS568 Series Seção Transversal do O-Ring Profundidade da glândula (D) Aperto Largura da glândula (W) Líquidos Largura da glândula (W) Vácuo e gases Gland Corner Radii
Nominal TOL (+/-) Real Por cento Nominal TOL (+/-) Nominal TOL (+/-) R1 R2
-0XX 0,070 0,003 0,055-0,057 0,010-0,018 15% -25% 0,103 0,002 0,084 0,003 0,010 0,005
-1XX 0,103 0,004 0,088-0,090 0,010-0,018 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 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 de cauda de cauda

Uma vedação facial em cauda de andorinha é uma glândula estática especial projetada para reter o o-ring na ranhura. Este design é benéfico quando o selo é aberto e fechado durante o uso.

AS568 Series Seção Transversal do O-Ring Profundidade da glândula (D) Largura da glândula (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

Selo da glândula estática

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

AS568 Series Seção Transversal do O-Ring Profundidade da glândula (D) Aperto Largura da glândula (W) Gap (H) Gland Corner Radii
Nominal TOL (+/-) Real Por cento Nominal TOL (+/-) c / 1 anel reserva c / 2 anéis de reserva MAX 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 a 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 da glândula dinâmica

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

AS568 Series Seção Transversal do O-Ring Profundidade da glândula (D) Aperto Largura da glândula (W) Gap (H) Gland Corner Radii
Nominal TOL (+/-) Real Por cento Nominal TOL (+/-) c / 1 anel reserva c / 2 anéis de reserva MAX R1 R2
-0XX 0,070 0,003 0,055-0,057 0,010-0,018 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 0,010-0,018 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 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 design do Groove

As tabelas de projeto exibidas acima foram criadas usando as melhores práticas, incluindo taxa de compressão, extrusão de O-ring, concentricidade e gap diamétrico e anéis de backup.

Taxa de compressão

Nossas diretrizes começam com a dimensão nominal (ou declarada) e, em seguida, incorporam as tolerâncias dos elementos do projeto para fornecer a base correta para o projeto da sobreposta / ranhura. Nota: O designer fará trocas entre os parâmetros dimensionais. Em última análise, o projeto final deve lidar com os extremos de tolerâncias.

No cálculo acima, usamos as dimensões nominais (ou declaradas). No entanto, ao projetar o sulco, é necessário observar os dois casos extremos. Primeiro, o anel de vedação está em seu limite de tolerância superior e a altura da sobreposta está em seu limite de tolerância inferior. Em segundo lugar, o o-ring está em seu menor limite de tolerância de seção transversal e a sobreposta está em seu maior limite de tolerância de tamanho. Isso produzirá a maior compactação e as menores porcentagens de compactação. Todos os três valores de compressão devem estar entre 5% -30% de compressão.

Calculando as dimensões da glândula O-Ring

A glândula que retém o o-ring tem uma área retangular. Uma vez que a seção transversal do o-ring é selecionada e a altura da sobreposta é calculada (para atingir a compressão desejada para o o-ring), 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.

Cálculo do volume do O-Ring

As recomendações de preenchimento da glândula alvo incorporam vários fatores que podem impactar o volume necessário para alojar o o-ring. Esses fatores incluem espaço para expansão térmica, dilatação devido à exposição ao fluido e o efeito das variações de tolerância na ranhura usinada e o-ring moldado.

Extrusão de O-Ring

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

Concentricidade e gap diamétrico

No projeto de vedação, a menos que o furo e o pistão (ou haste) sejam garantidos para permanecerem concêntricos por 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 no design de vedação. Se a folga máxima permitida for diminuída por meio do alinhamento / rolamentos, isso permite um aumento na pressão para o mesmo o-ring. Outra opção é aumentar o durômetro (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 usar anéis de apoio, que são elementos anti-extrusão. Os anéis de apoio 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 fornecendo os limites de pressão por lacuna e durômetro do anel de vedação. Se as vantagens e desvantagens de design de lacuna 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 lacuna de extrusão em aplicações de vedação de alta pressão. Se a pressão for de uma única direção, apenas um anel reserva é necessário. Se a pressão vier de ambas as direções, é recomendável colocar um anel reserva em ambos os lados do anel. A adição de anéis de apoio deve ser incorporada no cálculo de preenchimento para determinar a largura da ranhura. Finalmente, os anéis de backup podem ser planos (sólidos, divididos ou espirais) ou contornados.