О-пръстенът е един от най-простите, най-често срещаните видове уплътнения за широк спектър от статични и динамични приложения. Дизайнът на жлеба на О-пръстена е сравнително лесен - чрез спазване на добре разработени правила за геометрията на жлеба се получава икономично и надеждно уплътнение. Тенденцията на о-пръстена да се върне в първоначалната си форма, когато напречното сечение е компресирано, е една от основните причини, поради които о-пръстенът прави отлично уплътнение.
Как използвате о-пръстен?
Просто казано, уплътнението на О-пръстена се състои от еластомерно кръгло напречно сечение в проектиран жлеб на О-пръстена, осигуряващ първоначална компресия.
Силата, необходима за компресиране на о-пръстен, е резултат от твърдостта и диаметъра на напречното сечение. Разтягането на О-пръстена влияе на компресията на уплътнението чрез намаляване на напречното сечение, което намалява уплътнителния потенциал на о-пръстена.
При нулево или много ниско налягане естествената еластичност на каучуковата смес осигурява уплътнението. Ефективността на уплътнението може да се подобри чрез увеличаване на диаметралното притискане. Това увеличаване на притискането може да има неблагоприятни ефекти при приложения за динамично уплътняване с по-високо налягане.
Диаметралното притискане осигурява сила на триене между о-пръстена и жлеба, който го държи в монтирано положение. Създадена да се деформира, каучуковата смес тече нагоре към екструзионната междина, като я уплътнява напълно срещу изтичане, докато приложеното налягане стане достатъчно, за да преодолее силите на триене и да деформира о-пръстена в малката екструзионна междина (приемайки, че гумата е достигнала своята ограничение на потока под налягане, по-нататъшното увеличаване на силата ще доведе до повреда от срязване или екструзия).
Жлебът е проектиран да осигурява първоначална сила върху уплътнението през една ос в диапазона от 7-30 процента. Тази сила на натиск обикновено е перпендикулярна на приложената сила, което води до свободен обем в жлеба на другата ос.
Какво прави о-пръстенът?
Когато се приложи натиск, о-пръстенът ще се премести към страната с ниско налягане на жлеба. Налягането на запечатване се предава към повърхността, която трябва да бъде запечатана, което всъщност е по-високо от приложеното налягане на флуида с количество, равно на първоначалното налягане на смущение.
Увеличаването на приложеното налягане създава интерферентно напрежение между уплътнението и свързващите повърхности. Докато тази ситуация остава, о-пръстенът ще продължи да функционира нормално и надеждно до няколкостотин паунда сила, ако приемем, че избраният о-пръстен е с правилния размер и жлебът е обработен до правилния размер.
С увеличаване на налягането, деформацията на пръстена ще бъде преувеличена, като в крайна сметка част от пръстена ще се екструдира в междината на екструзията. Ако междината при екструдиране е твърде голяма, уплътнението ще се повреди, след като бъде напълно екструдирано от високото налягане.
При освобождаване на налягането, еластичността на каучуковата смес води до връщане на о-пръстен в естествената му форма, готов за подобни цикли.
Тези материали, при тяхната нормална работна температура, са практически невъзможни за компресиране и имат много нисък модул на еластичност. Можете да промените формата им (но не и обема им) и приложеното диаметрално притискане ще доведе до увеличаване на дължината на уплътнението през жлеба.
Това увеличение ще бъде още по-голямо в резултат на разширяването на гумата поради топлината от течността, която се запечатва, и съвместимостта на материалите. Жлебът трябва да бъде правилно оразмерен, за да позволи максимално разширяване на каучуковата смес, в противен случай възелът ще развие много големи напрежения.
Когато се приложи достатъчно сила, о-пръстенът ще се премести към страната с ниско налягане, докато не влезе в контакт със страната на жлеба. Допълнителният натиск или сила ще деформират о-пръстена към екструзионната междина. О-пръстенът първоначално ще се деформира в "D" форма. Тази деформация ще увеличи контактната площ на повърхността 70-80 процента от първоначалното напречно сечение. Повърхностната контактна площ на о-пръстен под високо налягане е приблизително два пъти по-голяма от оригиналната геометрия при нулево налягане.
Възможността за екструдиране на уплътнение не се ограничава до динамични приложения.
При статично аксиално приложение разтягането на монтажните болтове под високо налягане може да отвори достатъчно екструдираната междина, за да позволи изтичане.
Границите на вътрешното налягане се определят от хлабината и твърдостта на о-пръстена (някои данни са дадени на фигурата по-горе). На практика празнината обикновено се определя за даден размер на пръстена и приложение. Ако се работи при ниски температури, може да е необходимо да се намали дълбочината на жлезата, за да се компенсира свиването на пръстена и да се осигури необходимото притискане при свития размер.
В другия край на температурната скала може да е препоръчително да увеличите леко дълбочината на жлеба, за да избегнете прекомерно притискане на пръстена при работни температури. Този ефект може да бъде значителен при екстремни температури, тъй като коефициентът на топлинно разширение на еластомерите е по-висок от този на металите.
По-долу е дадена първоначална деформация на о-пръстен в о-пръстен на канал. От това, което виждаме, изглежда, че о-пръстенът изпитва системно налягане.
