O-ring, çok çeşitli statik ve dinamik uygulamalar için en basit ve en yaygın conta türlerinden biridir. O-halka oluğunun tasarımı nispeten basittir; oluk geometrisi için iyi geliştirilmiş kurallar takip edilerek ekonomik ve güvenilir bir sızdırmazlık elde edilir. Enine kesit sıkıştırıldığında o-halkanın orijinal şekline dönme eğilimi, bir o-halkanın mükemmel bir sızdırmazlık sağlamasının ana nedenlerinden biridir.
O-halkayı nasıl kullanırsınız?
Basitçe ifade etmek gerekirse, bir o-halka contası, ilk sıkıştırmayı sağlayan, tasarlanmış bir o-halka oluğuna giden elastomerik dairesel bir kesitten oluşur.
Bir halka contayı sıkıştırmak için gereken kuvvet, durometrenin ve kesit çapının bir sonucudur. O-Ring'in gerilmesi, kesiti azaltarak conta sıkışmasını etkiler, bu da O-ring'in sızdırmazlık potansiyelini azaltır.
Sıfır veya çok düşük basınçta kauçuk bileşiğinin doğal esnekliği sızdırmazlık sağlar. Çapsal sıkıştırmanın arttırılmasıyla conta performansı geliştirilebilir. Sıkışmadaki bu artış, yüksek basınçlı dinamik sızdırmazlık uygulamalarında olumsuz etkilere neden olabilir.
Çapsal sıkıştırma, halka conta ile onu takılı konumda tutan oluk arasında bir sürtünme kuvveti sağlar. Deforme olacak şekilde tasarlanan kauçuk bileşiği, uygulanan basınç sürtünme kuvvetlerinin üstesinden gelmeye ve o-halkayı küçük ekstrüzyon boşluğuna deforme etmeye yetecek kadar yeterli olana kadar (kauçuğun maksimum seviyeye ulaştığı varsayılarak) ekstrüzyon boşluğuna kadar akar ve burayı sızıntıya karşı tamamen kapatır. basınç altında akışın sınırı, kuvvetin daha fazla artması kesme veya ekstrüzyon nedeniyle arızaya neden olacaktır).
Oluk, conta üzerinde bir eksen boyunca yüzde 7-30 aralığında bir başlangıç kuvveti sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Bu sıkıştırma kuvveti genellikle uygulanan kuvvete diktir ve diğer eksendeki oyukta serbest hacim oluşmasına neden olur.
O-ring ne işe yarar?
Basınç uygulandığında halka conta oluğun düşük basınçlı tarafına doğru hareket edecektir. Sızdırmazlık basıncı, sızdırmaz hale getirilecek yüzeye iletilir; bu, gerçekte uygulanan sıvı basıncından, başlangıçtaki müdahale basıncına eşit miktarda daha yüksektir.
Uygulanan basıncın arttırılması conta ile temas yüzeyleri arasında girişim stresi yaratır. Bu durum devam ederken, seçilen o-halkanın doğru boyutta olduğu ve oluğun uygun boyuta göre işlendiği varsayılarak, halka conta birkaç yüz poundluk kuvvete kadar normal ve güvenilir bir şekilde çalışmaya devam edecektir.
Artan basınçla birlikte halka deformasyonu abartılacak ve sonuçta halkanın bir bölümü ekstrüzyon boşluğuna ekstrüde edilecektir. Ekstrüzyon boşluğu çok büyükse, conta yüksek basınçtan tamamen çıkarıldıktan sonra arızalanır.
Basıncın serbest bırakılması üzerine, kauçuk bileşiğinin esnekliği, bir o-halkanın doğal şekline dönmesine ve benzer döngülere hazır hale gelmesine neden olur.
Bu malzemelerin normal çalışma sıcaklıklarında sıkıştırılması neredeyse imkansızdır ve çok düşük bir elastik modüle sahiptir. Şekillerini değiştirebilirsiniz (ancak hacimlerini değiştiremezsiniz) ve uygulanan çapsal sıkıştırma, oluk boyunca contanın uzunluğunda bir artışa neden olacaktır.
Sızdırmazlık sağlayan akışkandan gelen ısı nedeniyle kauçuğun genleşmesi ve malzemelerin uyumluluğu nedeniyle bu artış daha da büyük olacaktır. Oluk, kauçuk bileşiğinin maksimum genleşmesine izin verecek şekilde uygun şekilde boyutlandırılmalıdır, aksi takdirde montajda çok yüksek gerilimler oluşacaktır.
Yeterli kuvvet uygulandığında halka conta, oluğun kenarına temas edene kadar düşük basınç tarafına doğru hareket edecektir. Ek basınç veya kuvvet, halka contayı ekstrüzyon boşluğuna doğru deforme edecektir. O-halkası başlangıçta "D" şekline dönüşecektir. Bu deformasyon yüzey temas alanını ilk kesitin yüzde 70-80 kadar artıracaktır. Yüksek basınç altında bir o-halkanın yüzey temas alanı, sıfır basınçtaki orijinal geometrinin kabaca iki katıdır.
Contanın ekstrüzyon olasılığı dinamik uygulamalarla sınırlı değildir.
Statik eksenel bir uygulamada, montaj cıvatalarının yüksek basınç altında gerilmesi, ekstrüzyon boşluğunu sızıntıya izin verecek kadar açabilir.
İç basınç sınırları, boşluk boşluğu ve halka contanın sertliği tarafından belirlenir (yukarıdaki şekilde bazı veriler verilmiştir). Pratikte boşluk normalde belirli bir halka boyutu ve uygulama için belirtilir. Düşük sıcaklıklarda çalışılıyorsa segmanın büzülmesini telafi etmek ve daralmış boyutta gerekli sıkıştırmayı sağlamak için salmastra derinliğini azaltmak gerekebilir.
Sıcaklık skalasının diğer ucunda, çalışma sıcaklıklarında bileziğin aşırı sıkışmasını önlemek için oluk derinliğinin bir miktar arttırılması tavsiye edilebilir. Bu etki aşırı sıcaklıklarda önemli olabilir çünkü elastomerlerin termal genleşme katsayısı metallerinkinden daha yüksektir.
Aşağıda bir oluklu o-halkadaki bir o-halkanın başlangıç deformasyonu görülmektedir. Görebildiğimiz kadarıyla o-halkanın sistem basıncına maruz kaldığı görülüyor.
