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关于O型密封圈极限变形程度的设计

O型密封圈是在沟槽中安装的,适度压缩的截面为O型(圆形)的密封圈。可作为油、水、空气等各种流体的密封使用。因其制造成本不高,安装方便,因而在密封行业得到了广泛的应用。


1、空隙与挤出

O型密封圈的向外挤出与两板间空隙有关,再由流体压力与O型密封圈硬度而决定。相对关系如下图所示:

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2、O型密封圈挤出极限和间隙


O型密封圈在沟槽中受介质压力作用下,会发生变形,“流”向间隙位置,达到密封效果。也就是说,随着压力的增加,O型密封圈发生更大的变形,其应力也增加,获得更紧的密封。


在O型密封圈承受高压的情况下,会被挤入到间隙中,造成密封失效。建议使用高硬度抗挤出材料的挡圈,如聚四氟乙烯或硬的橡胶材料。在静密封的应用中,可以通过修改沟槽设计来达到不使用挡圈即可承受更高的压力。设计时我们应该注意使间隙尽可能小。


挤出极限的大小取决于O型密封圈的硬度、工作压力及沟槽间隙的大小。


O型密封圈沟槽的径向间隙必须保持在一定的径向间隙范围内。若公差太大,会导致O型密封圈从间隙挤出。允许的被密封元件之间的径向间隙取决于系统压力、O型密封圈截面直径和O型密封圈的硬度。


对压力大于5Mpa且O型密封圈内径大于50mm;以及压力大于10Mpa且内径小于50mm;我们推荐使用挡圈。


聚氨酯材料O型密封圈由于具备优异的抗挤出能力和较好的尺寸稳定性,可以采用较大的间隙。



3、O型密封圈装配变形程度限制


由于初始变形的程度不同,以及密封件材料的硬度不同,O型密封圈的压缩压力的大小也有所不同。


拉伸与压缩是O型密封圈在沟槽中安装的两种形态。在径向密封结构配置中,O型密封圈装在内沟槽中(作为“外圆密封”),O型密封圈必须受到拉伸,且其内径拉伸后大于沟槽的外径。在安装后的状态,O型密封圈的最大伸长量应该为3%(内径>50mm)或5%(内径<50mm)。


当O型密封圈装在外沟槽中(作为“内圆密封”),O型密封圈沿圆周周长方向被压缩。在安装后的状态,其最大周长压缩量为1%。若超过以上拉伸或压缩量,会导致O型密封圈截面尺寸的过度增加或减小,这会影响O型密封圈的工作寿命。


O型密封圈在轴向发生变形,在压力作用下,O型密封圈会产生径向蠕动,所以要注意压力的方向:

◆◆若压力来自内侧,则O型密封圈的外径应该与沟槽的外径接触(其周长压缩小于1%)。

◆◆若压力来自外侧,则O型密封圈的内径应该与沟槽的内径接触,最大允许拉伸3%。


真空密封是一种特殊情况下的O型密封圈密封,被密封的系统压力低于1标准大气(patm=101.325Kpa)。真空密封通常与液压静密封不同,其应用及安装沟槽尺寸要求如下:

—安装沟槽空间几乎100%被O型密封圈变形后体积所充满,这样,可增加接触面积和延长气体透过弹性体扩散的时间

◆◆O型密封圈截面压缩变形约30%

◆◆应使用真空油脂

◆◆安装沟槽各表面光洁度应考虑比液压静密封要高

◆◆O型密封圈应选用兼容气体,低渗透率性和低压缩变形的材料,在此,我们推荐选用氟橡胶或全氟橡胶。


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