O リングは、静的および動的の幅広い用途に使用される、最も単純で最も一般的なタイプのシールの 1 つです。 O リングの溝の設計は比較的単純です。溝の形状に関して十分に開発された規則に従うことで、経済的で信頼性の高いシールが得られます。断面が圧縮されると O リングが元の形状に戻ろうとする傾向が、O リングが優れたシールを実現する主な理由の 1 つです。
Oリングってどうやって使うんですか？
簡単に言うと、O リング シールは、設計された O リングの溝にエラストマーの円形断面を入れて構成され、初期圧縮を提供します。
O リングを圧縮するのに必要な力は、デュロメーターと断面直径によって決まります。 O リングの伸びは断面積を減少させることでシールの圧縮に影響を与え、O リングのシール能力を低下させます。
ゼロまたは非常に低い圧力では、ゴム配合物の自然な弾性がシールを提供します。シール性能は、直径方向の絞りを増やすことによって改善される可能性があります。この圧搾量の増加は、高圧ダイナミック シーリング用途に悪影響を与える可能性があります。
直径方向の圧迫により、O リングと溝の間に摩擦力が生じ、O リングを取り付け位置に保持します。変形するように設計されたゴムコンパウンドは、押し出しギャップまで流れ、加えられる圧力が摩擦力に打ち勝ち、O リングを小さな押し出しギャップに変形させるのに十分な圧力になるまで、漏れを完全にシールします (ゴムがその限界に達したと仮定します)。圧力下での流れが限界に達すると、力がさらに増加すると、せん断または押し出しによって破損します)。
溝は、1 つの軸を横切るシールに 7-30 パーセントの範囲の初期力を与えるように設計されています。この圧縮力は通常、加えられる力に対して垂直であり、その結果、もう一方の軸上の溝に自由体積が生じます。
Oリングは何をするのですか？
圧力がかかると、O リングは溝の低圧側に移動します。シール圧力はシールされる表面に伝達されますが、実際には、印加される流体圧力よりも初期干渉圧力に等しい量だけ高くなります。
加えられる圧力が増加すると、シールと合わせ面の間に干渉応力が発生します。この状況が続く間、選択された O リングが正しいサイズであり、溝が適切なサイズに機械加工されていれば、O リングは最大数百ポンドの力まで正常かつ確実に機能し続けます。
圧力が増加するとリングの変形が大きくなり、最終的にはリングの一部が押し出しギャップ内に押し出されます。押し出しギャップが大きすぎると、高圧から完全に押し出された後にシールが破損します。
圧力を解放すると、ゴムコンパウンドの弾性により O リングが自然な形状に戻り、同様のサイクルに対応できるようになります。
これらの材料は、通常の動作温度では圧縮することが事実上不可能であり、弾性率が非常に低くなります。形状は変更できます (ただし、体積は変更できません)。適用された直径方向の絞りにより、溝全体のシールの長さが増加します。
この増加は、封入される流体の熱によるゴムの膨張や材料の適合性によりさらに大きくなります。溝はゴムコンパウンドの最大膨張を可能にする適切なサイズでなければなりません。そうしないと、アセンブリに非常に高い応力が発生します。
十分な力を加えると、O リングは溝の側面に接触するまで低圧側に移動します。追加の圧力または力により、O リングが押し出しギャップに向かって変形します。 O リングは最初は「D」字型に変形します。この変形により、表面接触面積が初期断面の 70-80 パーセント増加します。高圧下の O リングの接触表面積は、圧力ゼロ時の元の形状の約 2 倍になります。
シール押出の可能性は動的用途に限定されません。
静的な軸方向の用途では、高圧下で組み立てボルトが伸びると、押出隙間が開いて漏れが生じる可能性があります。
内部圧力の限界は、クリアランス ギャップと O リングの硬さによって決まります (一部のデータは上図に示されています)。実際には、ギャップは通常、特定のリング サイズと用途に応じて指定されます。低温で動作する場合、リングの収縮を補い、収縮したサイズで必要な絞りを提供するためにグランドの深さを減らす必要がある場合があります。
温度スケールのもう一方の端では、使用温度でリングが過度に締め付けられるのを避けるために、溝の深さをわずかに増やすことが推奨される場合があります。エラストマーの熱膨張係数は金属の熱膨張係数よりも高いため、この影響は極端な温度では顕著になる可能性があります。
以下は溝型 O リングにおける O リングの初期変形です。見てわかるように、O リングにシステム圧力がかかっているようです。
