O型圈槽设计

O 形圈凹槽设计概述

Global O 形圈和密封件已开发出 O 形圈凹槽设计和压盖尺寸指南。这些旨在用于基本设计考虑并了解 O 形圈压盖/凹槽设计中涉及的核心原则。许多因素影响压盖/凹槽的适当设计，包括但不限于静态或动态应用、压力条件、被密封的流体特性以及 O 形圈和凹槽的公差。

找到合适的 O 形圈横截面

您设计中的 O 形圈横截面将决定您随后的所有尺寸和规格。标准 O 形圈有各种横截面和内部尺寸 (ID)。例如，内径为 5 ¼ 的 O 形圈可以购买四个标准的 AS568 横截面。下面列出了选择较小和较大横截面 O 形圈的优势。

较小横截面 O 形圈的优点

较大横截面 O 形圈的优点

  • 形成密封所需的较小挤压量，从而减少压缩永久变形问题
  • 机加工凹槽的公差变化更大，同时保持可接受的压缩挤压

ID/OD 干扰

根据以下指南，O 形圈的 ID 或 OD 的尺寸应设置为产生一些干扰：

  • 活塞压盖密封件： O 形圈的内径应小于压盖的外径，以便安装的 O 形圈始终略微拉伸（最多 5%）
  • 杆压盖密封： O 形圈外径应略大于内径压盖深度（最大 2%）
  • 外压面密封： O 形圈内径应略小于压盖内径 (Gland ID) （最大 5%）
  • 内压面密封： O 形圈外径应略大于压盖外径 (Gland OD) （最大 3%）

O 形圈凹槽/压盖类型

下面提供了四个标准应用凹槽设计指导表以及尺寸参考图。第一个表用于工业端面或法兰密封。第二个表用于静态工业径向应用。第三个表用于动态工业往复式应用。最后，第四个表是燕尾槽设计。这些 O 形圈凹槽设计指南为基本 O 形圈凹槽设计应用提供默认尺寸指南。

法兰/面密封

法兰或面密封是静态的，表面之间不会有间隙，从而消除了与挤压相关的任何设计问题。这是最简单的凹槽设计。

AS568系列O形圈横截面腺体深度 (D)挤压盖宽度 (W) 液体压盖宽度 (W) 真空和气体腺角半径
标称公差 (+/-)实际的百分标称公差 (+/-)标称公差 (+/-) 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

燕尾面密封

燕尾面密封是一种特殊的静态压盖，旨在将 O 形圈固定在凹槽中。当密封件在使用过程中打开和关闭时，这种设计是有益的。

AS568系列O形圈横截面腺体深度 (D)压盖宽度 (W)腺角半径
标称公差 (+/-)标称公差 (+/-)标称公差 (+/-) 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

静态压盖密封

当两个配合部件在表面之间具有设计间隙时，使用静态压盖密封。通常，这些应用涉及将一个配合零件插入需要设计间隙的另一个零件的设计。

AS568系列O形圈横截面腺体深度 (D)挤压盖宽度 (W)间隙 (H)腺角半径
标称公差 (+/-)实际的百分标称公差 (+/-)带 1 个备用环带 2 个备用环最大限度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

动态压盖密封

当两个配合部件在保持密封的同时相对于彼此移动时，使用动态压盖密封。两个表面之间总会有间隙。

AS568系列O形圈横截面腺体深度 (D)挤压盖宽度 (W)间隙 (H)腺角半径
标称公差 (+/-)实际的百分标称公差 (+/-)带 1 个备用环带 2 个备用环最大限度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

凹槽设计注意事项

上面显示的设计表是使用最佳实践创建的，包括压缩比、O 形圈挤压、同心度和直径间隙以及支撑环。

压缩率

我们的指南从标称（或规定）尺寸开始，然后结合设计元素的公差，为设计压盖/凹槽提供正确的基础。注意：设计者将在尺寸参数之间进行权衡。最终，最终设计必须处理极端的公差。

在上面的计算中，我们使用了标称（或规定）尺寸。但是，在设计凹槽时，需要考虑两种极端情况。首先，O 形圈处于其公差上限，而压盖高度处于其公差下限。其次，O 形圈处于其最小横截面公差极限，而压盖处于其最大尺寸公差极限。这些将产生最高的压缩率和最低的压缩率。所有三个压缩值必须介于 5%-30% 挤压之间。

计算 O 形圈压盖尺寸

固定 O 形圈的压盖有一个矩形区域。一旦选择了 O 形圈横截面并计算了压盖高度（以实现对 O 形圈的所需挤压），最终计算将是压盖宽度。要找到所需的最小面积，请计算 O 形圈的总体积，该 O 形圈创建矩形以容纳该体积。下面是根据横截面计算 O 形圈体积的公式。

O 形圈体积计算

目标压盖填充建议包含可能影响容纳 O 形圈所需体积的几个因素。这些因素包括热膨胀空间、流体暴露引起的膨胀以及机加工凹槽和模制 O 形圈公差变化的影响。

O型圈挤压

挤压是径向密封的一个问题，其中运动部件之间存在设计间隙：活塞和孔，或杆和孔。问题是在来自一个方向的较高压力下，O 形圈可能会被迫进入小间隙并损坏。密封系统的整体设计必须考虑到这个设计差距。

同心度和直径间隙

在密封设计中，除非通过轴承确保孔和活塞（或杆）保持同心，否则必须假设所有可能的间隙都可以移动到一侧。这是设计挤出时使用的间隙。

挤压的设计限制

许多设计元素可用于解决密封设计中的挤压问题。如果通过对准/轴承减小了最大允许间隙，这会增加相同 O 形圈的压力。另一种选择是增加化合物的硬度（硬度），这会增加限定间隙的允许压力。要阅读有关O 形圈压力容限所涉及的要素的更多信息，请单击此处。

另一种选择是使用作为抗挤压元件的支撑环。支撑环由薄而硬的塑料材料制成，例如尼龙、聚四氟乙烯和聚醚醚酮。支撑环通过覆盖现有间隙来工作。下面是一个挤压图表，提供了 O 形圈间隙和硬度计的压力限制。如果间隙设计和硬度计的权衡不起作用，建议使用支撑环来克服挤压问题。

备用环布局

支撑环旨在消除高压密封应用中的挤压间隙。如果压力来自单一方向，则只需要一个备用环。如果压力来自两个方向，建议在 O 形圈的两侧放置一个备用环。在确定槽宽的填充计算中应加入支撑环。最后，支撑环可以是扁平的（实心的、分裂的或螺旋形的）或有轮廓的。