Конструкция канавки для уплотнительного кольца

Обзор конструкции канавки под уплотнительное кольцо

Global O-Ring and Seal разработала дизайн канавки для уплотнительного кольца и рекомендации по размерам сальника. Они предназначены для использования при рассмотрении базовой конструкции и понимания основных принципов, используемых при проектировании сальника / канавки уплотнительного кольца. На подходящую конструкцию сальника / канавки влияет множество факторов, включая, помимо прочего, статические или динамические приложения, условия давления, характеристики герметизируемой жидкости и допуски уплотнительного кольца и канавки.

Поиск правильного поперечного сечения уплотнительного кольца

Поперечное сечение уплотнительного кольца в вашей конструкции будет определять все ваши последующие размеры и спецификации. Стандартные уплотнительные кольца доступны с различным поперечным сечением и внутренними размерами (ID). Например, уплотнительное кольцо с внутренним диаметром 5 ¼ можно приобрести в четырех стандартных поперечных сечениях AS568 . Ниже приводится список преимуществ при выборе уплотнительных колец с меньшим и большим поперечным сечением.

Преимущества уплотнительных колец меньшего поперечного сечения

• Компактное и легкое уплотнительное кольцо
• Наиболее рентабельно, если в конструкции используются дорогие эластомеры, такие как FKM или FFKM.
• Уменьшение обработки канавок

Преимущества уплотнительных колец большего сечения

• Меньшее необходимое сжатие для создания уплотнения, которое снижает проблемы с остаточной деформацией при сжатии
• Большие отклонения допусков в обработанной канавке при сохранении приемлемого сжатия при сжатии

ID / OD Помехи

Внутренний или внешний диаметр уплотнительного кольца должен быть такого размера, чтобы создавать помехи в соответствии с приведенными ниже рекомендациями:

• Уплотнения поршневого сальника: внутренний диаметр уплотнительного кольца должен быть меньше наружного диаметра сальника, поэтому установленное уплотнительное кольцо всегда слегка растягивается (макс. 5%).
• Уплотнения сальника штока: наружный диаметр уплотнительного кольца должен быть немного больше, чем глубина сальника внутреннего диаметра (макс. 2%).
• Внешнее торцевое уплотнение: внутренний диаметр уплотнительного кольца должен быть немного меньше внутреннего диаметра сальника (внутренний диаметр сальника) (макс. 5%).
• Торцевые уплотнения с внутренним давлением: наружный диаметр уплотнительного кольца должен быть немного больше, чем внешний диаметр сальника ( НД сальника) (макс. 3%).

Типы канавок / сальников для уплотнительного кольца

Ниже представлены четыре стандартных таблицы с инструкциями по проектированию канавок вместе со справочными чертежами с размерами. Первая таблица предназначена для промышленных торцевых или фланцевых уплотнений. Вторая таблица предназначена для статических радиальных промышленных применений. Третья таблица предназначена для динамических промышленных возвратно-поступательных приложений. Наконец, четвертая таблица предназначена для проектирования канавок «ласточкин хвост». Эти руководства по проектированию канавок для уплотнительных колец содержат рекомендации по размерам по умолчанию для основных задач проектирования канавок для уплотнительных колец.

Фланец / торцевое уплотнение

Фланец или торцевое уплотнение статичны и не имеют зазора между поверхностями, что устраняет любые конструктивные проблемы, связанные с экструзией. Это самая простая конструкция канавок.

Серия AS568	Поперечное сечение уплотнительного кольца		Глубина сальника (D)	Сжимать		Ширина сальника (W) Жидкости		Ширина сальника (W) Вакуум и газы		Радиусы углов сальника
	Номинальный	ДОПУСК (+/-)		Действительный	Процентов	Номинальный	ДОПУСК (+/-)	Номинальный	ДОПУСК (+/-)	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	0,185–188	.017-.030	8% -14%	0,280	0,003	0,240	0,003	0,028	0,005
-4ХХ	0,275	0,006	0,237–240	.029-.044	11% -16%	0,352	0,003	0,310	0,003	0,028	0,005

Уплотнение лица ласточкин хвост

Торцевое уплотнение типа «ласточкин хвост» - это специальный статический сальник, предназначенный для удержания уплотнительного кольца в канавке. Такая конструкция выгодна, когда уплотнение открывается и закрывается во время использования.

Серия AS568	Поперечное сечение уплотнительного кольца		Глубина сальника (D)		Ширина сальника (W)		Радиусы углов сальника
	Номинальный	ДОПУСК (+/-)	Номинальный	ДОПУСК (+/-)	Номинальный	ДОПУСК (+/-)	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
-4ХХ	0,275	0,006	0,215	0,004	0,235	0,003	0,063	0,015

Статическое уплотнение сальника

Статическое сальниковое уплотнение используется, когда два сопрягаемых компонента имеют расчетный зазор между поверхностями. Как правило, в этих приложениях используются конструкции, в которых одна сопрягаемая деталь вставляется в другую, что требует конструктивных зазоров.

Серия AS568	Поперечное сечение уплотнительного кольца		Глубина сальника (D)	Сжимать		Ширина сальника (W)				Зазор (H)	Радиусы углов сальника
	Номинальный	ДОПУСК (+/-)		Действительный	Процентов	Номинальный	ДОПУСК (+/-)	с 1 резервным кольцом	с 2 резервными кольцами	МАКСИМУМ	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
-4ХХ	0,275	0,006	.226– .229	.040-.055	15% -20%	0,377	0,003	0,410	0,540	0,003	0,027	0,005

Динамическое сальниковое уплотнение

Динамическое сальниковое уплотнение используется, когда два сопряженных компонента перемещаются относительно друг друга, сохраняя при этом уплотнение. Между двумя поверхностями всегда будет промежуток.

Серия AS568	Поперечное сечение уплотнительного кольца		Глубина сальника (D)	Сжимать		Ширина сальника (W)				Зазор (H)	Радиусы углов сальника
	Номинальный	ДОПУСК (+/-)		Действительный	Процентов	Номинальный	ДОПУСК (+/-)	с 1 резервным кольцом	с 2 резервными кольцами	МАКСИМУМ	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	0,185–188	.017-.030	8% -14%	0,283	0,003	0,313	0,412	0,003	0,027	0,005
-4ХХ	0,275	0,006	0,237–240	.029-.044	11% -16%	0,377	0,003	0,410	0,540	0,003	0,027	0,005

Рекомендации по проектированию канавок

Приведенные выше расчетные таблицы были созданы с использованием передовых методов, включая коэффициент сжатия, экструзию уплотнительного кольца, концентричность и диаметральный зазор, а также опорные кольца.

Степень сжатия

Наши рекомендации начинаются с номинального (или заявленного) размера, а затем включают допуски элементов конструкции, чтобы обеспечить правильную основу для проектирования сальника / канавки. Примечание. Дизайнер будет искать компромисс между размерными параметрами. В конечном итоге окончательный проект должен выдерживать крайние допуски.

В приведенном выше расчете мы использовали номинальные (или заявленные) размеры. Однако при проектировании канавки необходимо учитывать два крайних случая. Во-первых, уплотнительное кольцо находится на верхнем пределе допуска, а высота сальника - на нижнем пределе допуска. Во-вторых, уплотнительное кольцо имеет наименьший предел допуска по поперечному сечению, а сальник - самый большой предел допуска по размеру. Это обеспечит максимальное сжатие и самый низкий процент сжатия. Все три значения сжатия должны находиться в диапазоне от 5% до 30% сжатия.

Расчет размеров сальника с уплотнительным кольцом

Сальник, удерживающий уплотнительное кольцо, имеет прямоугольную область. После выбора поперечного сечения уплотнительного кольца и расчета высоты сальника (для достижения желаемого сжатия уплотнительного кольца) окончательным расчетом будет ширина сальника. Чтобы найти минимальную необходимую площадь, рассчитайте общий объем уплотнительного кольца, которое образует прямоугольник, удерживающий этот объем. Ниже приведена формула для расчета объема уплотнительного кольца на основе его поперечного сечения.

Рекомендации по заполнению целевого сальника включают несколько факторов, которые могут повлиять на объем, необходимый для размещения уплотнительного кольца. Эти факторы включают в себя место для теплового расширения, разбухания из-за воздействия жидкости и влияние отклонений допуска в обработанной канавке и формованном уплотнительном кольце.

Экструзия уплотнительного кольца

Экструзия - это проблема радиальных уплотнений, где существует расчетный зазор между движущимися компонентами: либо поршнем и отверстием, либо штоком и отверстием. Проблема в том, что при более высоком давлении в одном направлении уплотнительное кольцо может попасть в небольшой зазор и повредиться. Общая конструкция системы уплотнения должна учитывать этот расчетный зазор.

Концентричность и диаметральный зазор

В конструкции уплотнения, если отверстие и поршень (или шток) не гарантируются соосными подшипниками, следует исходить из того, что весь возможный зазор может сместиться в одну сторону. Это зазор, используемый при проектировании для экструзии.

Конструктивные ограничения для экструзии

Многие элементы конструкции могут использоваться для решения проблем экструзии в конструкции уплотнения. Если максимально допустимый зазор уменьшается посредством выравнивания / подшипников, это позволяет увеличить давление для того же уплотнительного кольца. Другой вариант - увеличение твердости (твердости) компаунда, что увеличивает допустимое давление для определенного зазора. Чтобы узнать больше об элементах, влияющих на допуск на давление уплотнительного кольца, щелкните здесь .

Другой альтернативой является использование опорных колец, которые являются элементами, препятствующими выдавливанию. Опорные кольца изготовлены из тонких твердых пластиковых материалов, таких как нейлон, PTFE и PEEK. Опорные кольца работают, закрывая существующий зазор. Ниже представлена диаграмма экструзии с указанием пределов давления по зазору и твердости уплотнительного кольца. Если компромисс между конструкцией зазора и твердостью не работает, рекомендуется использовать опорные кольца для решения проблем экструзии.

Макеты резервного кольца

Опорные кольца предназначены для устранения экструзионного зазора в уплотнениях под высоким давлением. Если давление идет с одного направления, необходимо только одно опорное кольцо. Если давление поступает с обеих сторон, рекомендуется установить опорное кольцо с обеих сторон уплотнительного кольца. Добавление опорных колец следует учитывать при расчете заполнения для определения ширины канавки. Наконец, опорные кольца могут быть плоскими (сплошными, разъемными или спиральными) или фигурными.