O-rings «μπορούν» να εκτελέσουν περιστρεφόμενη σφράγιση, αλλά συνήθως δεν πρέπει να είναι η πρώτη επιλογή για συνεχή περιστρεφόμενη σφράγιση άξονα

Ας διευκρινίσουμε πρώτα ένα βασικό σημείο: εάν το Δαχτυλίδι O εγκατασταθεί σε ένα τερματικό κάλυμμα, μια φλάντζα, ένα περίβλημα, ένα βύσμα ή παρόμοια θέση, και δεν υπάρχει σχετική κίνηση μεταξύ των επιφανειών σφράγισης, πρόκειται ακόμα για στατική σφράγιση· αυτό το σενάριο χρησιμοποιείται εντελώς ορθώς για O-rings. Αυτό που απαιτεί πραγματικά προσοχή είναι:

Η εσωτερική διάμετρος του O-ring να περιβάλλει απευθείας τον περιστρεφόμενο άξονα, ή η εξωτερική του διάμετρος να έχει σχετική ολίσθηση με την περιστρεφόμενη οπή, δηλαδή η χρήση του O-ring ως περιστρεφόμενης δυναμικής σφράγισης.

Η ουσία ενός δακτυλίου O είναι ένα στεγανωτικό εξάρτημα που δημιουργεί πίεση επαφής μέσω «συμπιεστικής παραμόρφωσης»· η καρδιά των στεγανοποιητικών δακτυλίων για περιστρεφόμενους άξονες είναι «η διατήρηση λιπαντικής μεμβράνης υπό ελεγχόμενη πίεση επαφής, η μείωση της θερμότητας τριβής και η αντιστάθμιση της φθοράς και της απόκλισης του άξονα». Αυτές οι δύο λογικές σχεδιασμού δεν ταιριάζουν πλήρως.

1. Το Μεγαλύτερο Πρόβλημα είναι η Θερμότητα Τριβής

Όταν ένας δακτύλιος O χρησιμοποιείται για στεγανοποίηση περιστρεφόμενου άξονα, ο άξονας διέρχεται από την εσωτερική διάμετρο του δακτυλίου O και η εσωτερική επιφάνεια του δακτυλίου O βρίσκεται σε μακροχρόνια επαφή με τον περιστρεφόμενο άξονα. Οι οδηγίες σχεδιασμού δακτυλίων O της Apple Rubber δηλώνουν σαφώς ότι η λειτουργία σε περιστρεφόμενη κατάσταση υποβάλλει την εσωτερική διάμετρο του δακτυλίου O σε συνεχή θερμότητα τριβής, καθώς ο ελαστομερής καουτσούκ έχει από μόνος του κακή αντοχή στη θερμότητα· εάν η ταχύτητα παραγωγής θερμότητας είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα απομάκρυνσής της, ο δακτύλιος O μπορεί να αποτύχει.

Γι’ αυτόν τον λόγο, το να ρωτάει ο πελάτης μόνο «πόσο γρήγορα περιστρέφεται ο άξονας» δεν είναι επαρκές — πρέπει να εξεταστούν ταυτόχρονα η διάμετρος του άξονα και η ταχύτητα περιστροφής.

Για παράδειγμα, όταν ένας άξονας διαμέτρου 30 mm περιστρέφεται με 1000 σ.α.λ., η ταχύτητα επιφάνειας είναι περίπου 1,57 m/s· όταν ένας άξονας διαμέτρου 50 mm περιστρέφεται με 1500 σ.α.λ., η ταχύτητα επιφάνειας είναι περίπου 3,93 m/s. Όσο μεγαλύτερη είναι η διάμετρος του άξονα, τόσο μεγαλύτερη είναι η θερμότητα τριβής σε σταθερή ταχύτητα περιστροφής.

Πάρκερ η εξήγηση του 's για τη φθορά των δυναμικών σφραγίδων O-ring αναφέρει επίσης ότι οι δυναμικές σφραγίδες O-ring επηρεάζονται εύκολα από τη φθορά και την τριβή, ενώ η τριβή σχετίζεται με την πίεση στην επιφάνεια επαφής και με την αύξηση της θερμοκρασίας στη ζώνη επαφής σφράγισης.

2. Οι O-Rings Δεν Διαθέτουν Ικανότητα Ελέγχου Λιπαντικού Υμένα Σχεδιασμένη για «Περιστρεφόμενο Χείλος»

Οι σφραγίδες λιπαντικού με ενισχυτικό πλαίσιο, οι ακτινικές σφραγίδες άξονα, οι σφραγίδες χείλους PTFE και άλλα περιστρεφόμενα στοιχεία σφράγισης έχουν ως βασική αξία όχι απλώς την «αποκλειστική αντιστάθμιση λιπαντικού», αλλά τη συνεχή δημιουργία μιας ελεγχόμενης ζώνης επαφής μέσω της γεωμετρίας του χείλους, της δύναμης επαφής και της δομής ελατηρίου ή προτάσεως.

Τα δεδομένα της τεχνολογίας περιστροφικής σφραγίδας του Freudenberg εξηγούν: μετά την περίτεχνη σχεδίαση της γωνίας ανοίγματος του χείλου, το φιλμ ελαίου που σχηματίζεται από την αξιωτική γωνία και την ακτινοβολία της δύναμης της στρε

Οι δακτυλίδια O έχουν απλώς την κυκλική τους διατομή πιεσμένη στον άξονα. Δεν έχει ειδικά σχεδιασμένη γωνία κλίσης του λάδι, γωνία κλίσης του αέρα, γωνία επιστροφής λάδι, ή ελαστική γεωμετρία άκρου χείλη φόρτωσης. Το αποτέλεσμα είναι: η λιπαντική ταινία είναι πιο δύσκολο να σταθεροποιηθεί, η τριβή είναι λιγότερο ελεγχόμενη και η πίεση επαφής επίσης μεταβάλλεται εύκολα με την πίεση, τη θερμοκρασία, το εκτός κύκλου και το άλμα άλματος.

Για τον λόγο αυτό, οι σφραγίδες λάδι, οι σφραγίδες χείλη, οι δακτυλίδια σε V και οι μηχανικές σφραγίδες τελικής επιφάνειας θα χαρακτηριστούν ανεξάρτητα ως λύσεις σφραγίδωσης περιστροφής. Ο ορισμός της Trelleborg για τις σφραγίδες περιστροφικού άξονα είναι: συστατικά που χρησιμοποιούνται για την σφραγίδα υγρού σε περιστρεφόμενα ή ταλαντώμενα μέρη, ενώ εμποδίζουν την είσοδο σκόνης, νερού και άλλων εξωτερικών μολυσματικών ουσιών.

3. Η Αγία Γραφή Η ανεπαρκής λιπαντική ενέργεια αυξάνει γρήγορα την φθορά

Η σφραγίσιση με περιστροφή δεν είναι απλώς θέμα "καουτσούκ να κολλάει στο μέταλλο". Όσο υπάρχει τριβή επαφής, απαιτείται λιπαντική και διάχυση θερμότητας.

Τα υλικά σφραγίδωσης περιστροφικού άξονα του Freudenberg τονίζουν σαφώς: πόσο επαρκώς λιπαίνεται η σφραγίδα είναι πολύ σημαντική για τη διάρκεια ζωής και την αξιοπιστία, και όσο επαρκέστερη είναι η λιπαντική, τόσο λιγότερη η φθορά.

Όταν χρησιμοποιούνται O-ring για περιστρεφόμενους άξονες, μια κοινή παρανόηση είναι ότι "η συναρμολόγηση με λίγο λίπος είναι αρκετή". Στην πραγματικότητα, η αρχική εγκατάσταση λιπασμού μπορεί να επιλύσει μόνο το στάδιο εκκίνησης και δεν μπορεί να εγγυηθεί μακροπρόθεσμα σταθερό λάδι. Ειδικά κατά τη διάρκεια της μακροχρόνιας λειτουργίας, ο δακτύλιος O εισέρχεται εύκολα σε οριακή λιπαντική ή ακόμη και σε ξηρή τριβή.

4. Στρέψη, κύλιση και «σπειροειδής αστοχία» είναι τυπικοί κίνδυνοι για δυναμικά σφραγίσματα O-ring

Η διατομή του O-ring είναι στρογγυλή και, σε δυναμικά σφραγίσματα, επηρεάζεται εύκολα από ανομοιόμορφες δυνάμεις τριβής, με αποτέλεσμα τοπική κύλιση και στρέψη. Η ανάλυση της Parker για τις αιτίες της σπειροειδούς αστοχίας των O-ring περιλαμβάνει: μη στρογγυλότητα του εξαρτήματος, εκκεντρότητα, ανώμαλη επιφανειακή τελική επεξεργασία, απουσία λίπανσης ή έλλειψη λιπαντικού, υλικό πολύ μαλακό, μη κατάλληλος λόγος διατομής προς εσωτερική διάμετρο, καθώς και υπερβολική επιμήκυνση κατά τη συναρμολόγηση· μέτρα πρόληψης περιλαμβάνουν τη μείωση της μη στρογγυλότητας και της εκκεντρότητας, τη μείωση της μεταβλητότητας της διατομής, τη διασφάλιση κατάλληλης ποιότητας επιφάνειας, τη χρήση σκληρότερου υλικού και ενός λόγου διατομής προς εσωτερική διάμετρο που να είναι λογικός.

Αυτό το πρόβλημα είναι πιο έντονο σε περιστρεφόμενους άξονες. Η ιδανική κατάσταση είναι: η δακτυλιοειδής σφράγιση (O-ring) να είναι στερεωμένη στο αυλάκι, ενώ η σχετική κίνηση να συμβαίνει μόνο στην εσωτερική διάμετρο της δακτυλιοειδούς σφράγισης. Στην πραγματικότητα, όμως, εάν η σχεδίαση του αυλακιού, η τραχύτητα της επιφάνειας, το ποσό συμπίεσης ή η λίπανση είναι ακατάλληλα, η δακτυλιοειδής σφράγιση μπορεί να «σύρεται κατά μήκος του άξονα», να στρεβλώνεται και να περιστρέφεται εν μέρει μέσα στο αυλάκι, με αποτέλεσμα τελικά:

Η Apple Rubber τονίζει ιδιαίτερα ότι στο σχεδιασμό περιστρεφόμενων O-ring, σε εφαρμογές περιστροφής ή ταλάντωσης, πρέπει να αποφεύγεται η ένταση του O-ring στον άξονα· το ελαστομερές, όταν υφίσταται ένταση και θερμότητα, μπορεί να συρρικνωθεί, δηλαδή να εμφανιστεί το φαινόμενο Joule, με αποτέλεσμα την αύξηση της επαφής με τη θερμότητα και τον κίνδυνο αποτυχίας.

5. Μη κυκλικότητα, ανομοιομορφία περιστροφής του άξονα και εκκεντρότητα μπορούν να οδηγήσουν σε απώλεια ελέγχου της πίεσης επαφής του O-ring

Οι σφραγίδες περιστρεφόμενου άξονα πρέπει να αντέχουν την εκκεντρότητα του άξονα, την ομοαξονικότητα, την τραχύτητα της επιφάνειας του άξονα, τη σκληρότητα και το ακτινικό δυναμικό κατασκευαστικό σφάλμα. Οι σφραγίδες λιπαντικού με σκελετό συνήθως διαθέτουν γεωμετρία χείλους και βοήθεια ελατηρίου, επιτρέποντάς τους να αντισταθμίζουν, εντός ενός ορισμένου εύρους, την ακτινική μετατόπιση και να διατηρούν τη σφράγιση. Τα δεδομένα της Freudenberg αναφέρουν ότι η ακτινική δύναμη της σφραγίδας προέρχεται από τη δύναμη κατά την εγκατάσταση (drop-down force) και από το ελατήριο· η σχεδιαστική πρόθεση είναι να μειωθεί η ακτινική δύναμη προκειμένου να μειωθεί η τριβή και η φθορά, αλλά πρέπει επίσης να είναι επαρκής για να διασφαλίζει τη σφράγιση.

Οι δακτύλιοι O δεν διαθέτουν αυτή την εξειδικευμένη δομή με ελατήριο φόρτισης. Εάν είναι εκκεντρικοί, η συμπίεση στη μία πλευρά είναι υπερβολικά μεγάλη, προκαλώντας παραγωγή θερμότητας και αύξηση της φθοράς· ενώ στην άλλη πλευρά η συμπίεση είναι ανεπαρκής, με αποτέλεσμα εύκολη διαρροή. Στον σχεδιασμό προστασίας της Apple Rubber για περιστρεφόμενους δακτυλίους O αναφέρεται επίσης ότι η σχετική κίνηση πρέπει να συμβαίνει αποκλειστικά μεταξύ της εσωτερικής διαμέτρου του δακτυλίου O και του περιστρεφόμενου άξονα, και αυτό πρέπει να αποφεύγεται μέσω ελέγχου της ομοκεντρικότητας του άξονα, της επεξεργασίας της επιφάνειας του άξονα και της κατάστασης της επιφάνειας της εγκοπής.

6. Πότε μπορούν να χρησιμοποιηθούν δακτύλιοι O για περιστρεφόμενες σφραγίδες;

Είναι δυνατό, αλλά οι συνοριακές συνθήκες πρέπει να είναι αυστηρές και να επιβεβαιώνονται μέσω πραγματικών δοκιμών ζωής, προτιμητέας. Σχετικά κατάλληλα σενάρια περιλαμβάνουν:

Ο κατάλογος συστάσεων του Apple Rubber για τον σχεδιασμό περιστρεφόμενου O-ring περιλαμβάνει μέτρα για τη μείωση του κινδύνου αποτυχίας, όπως η αύξηση της ροής υγρού για απομάκρυνση της θερμότητας, η επιλογή ποιοτικού αυτολιπαντικού υλικού, ο περιορισμός της πίεσης, η αποφυγή ακραίων θερμοκρασιών και η προσπάθεια να διατηρείται το λιπαντικό υγρό όσο το δυνατόν πιο κοντά. Τα δεδομένα του αναφέρουν 180 πόδια επιφάνειας ανά λεπτό ως τιμή που υπερβαίνει το φυσιολογικό και απαιτεί ειδικά μέτρα σχεδιασμού στον μηχανικό σχεδιασμό για να αποτραπεί αυτό το συγκεκριμένο σενάριο· αυτή η τιμή αντιστοιχεί περίπου σε 0,91 m/s· αυτές οι τιμές πρέπει να θεωρούνται κατευθυντήριες για συγκεκριμένο σχεδιασμό, όχι καθολικά όρια για όλα τα υλικά και όλους τους συνδυασμούς δομής.

7. Πότε δεν πρέπει να είναι οι δακτύλιοι O-ring η προτεραιότητα;

Οι ακόλουθες καταστάσεις συνιστούν την άμεση χρήση σφραγίδων λαδιού με σκελετό, δακτυλίων V, σφραγίδων με χείλος, περιστρεφόμενων σφραγίδων PTFE ή μηχανικών σφραγίδων:

8. Πώς να επιλέξετε διάφορες εναλλακτικές λύσεις;

Σφράγιση λαδιού με σκελετό / Ακτινική σφράγιση άξονα

Κατάλληλη για τους πιο συνηθισμένους περιστρεφόμενους άξονες: μειωτήρες, κινητήρες, αντλίες, στροφείς τροχών, γεωργικά μηχανήματα, μηχανήματα εκσκαφής. Το πλεονέκτημά της είναι η ενήλικη δομή, ο ελεγχόμενος κόστος και η τυποποιημένη εγκατάσταση, παρέχοντας κράτηση λαδιού, προστασία από σκόνη και σχετικά σταθερή επαφή μέσω του χείλους και του ελατηρίου. Σύμφωνα με την τεχνική περιγραφή της Freudenberg για ακτινικές σφραγίσεις άξονα, η επίτευξη αξιόπιστης σφράγισης, η υψηλή αξιοπιστία, η συμβατότητα με τα μέσα, η χαμηλή τριβή και η εύκολη εγκατάσταση είναι σημαντικές απαιτήσεις για τις ακτινικές σφραγίσεις άξονα.

V-Ring

Κατάλληλο για πρόληψη σκόνης, αντίσταση σε λάσπη-νερό, αντίσταση στο νερό, αξονική σφράγιση στο άκρο της επιφάνειας και προστασία από εξωτερική μόλυνση. Τα V-rings συνήθως περιστρέφονται με τον άξονα, ενώ η άκρη τους έρχεται σε αξονική επαφή με μια σταθερή επιφάνεια στο άκρο· δεν είναι κατάλληλα για υψηλές διαφορές πίεσης, αλλά είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για εξωτερική βοηθητική προστασία ή βοηθητική σφράγιση.

Σφραγίδα με άκρη / Περιστρεφόμενη σφραγίδα PTFE

Κατάλληλο για υψηλές ταχύτητες, χαμηλή τριβή, υψηλές θερμοκρασίες, χημικά μέσα, χαμηλές διαρροές ή περιορισμένο χώρο. Ιδιαίτερα οι περιστρεφόμενες σφραγίδες PTFE με ενέργεια από O-ring, οι οποίες δεν αποτελούν ουσιαστικά «απλό O-ring σε επαφή με τον άξονα», αλλά το O-ring παρέχει ελαστική προφόρτιση, ενώ η άκρη PTFE είναι υπεύθυνη για τη δημιουργία τριβής με τον περιστρεφόμενο άξονα. Η γραμμή προϊόντων περιστρεφόμενων σφραγίδων της Trelleborg περιλαμβάνει πράγματι περιστρεφόμενες σφραγίδες PTFE με ενέργεια από O-ring.

Μηχανική Σφράγιδα

Κατάλληλο για αντλίες, αναδευτήρες, συμπιεστές και άλλον εξοπλισμό που περιστρέφεται και απαιτεί υψηλότερες απαιτήσεις σε διαρροή, πίεση, διαβρωτικά μέσα ή μακρόχρονη λειτουργία. Παρέχει στεγανοποίηση μέσω τριβής μεταξύ επίπεδων επιφανειών, όχι μέσω λάστιχινου δακτυλίου που έρχεται σε άμεση επαφή με τον περιστρεφόμενο άξονα. Οι δακτύλιοι O μπορούν να χρησιμοποιηθούν εντός μηχανικών στεγανοποιήσεων, αλλά συνήθως ως βοηθητικές στατικές στεγανοποιήσεις ή ως στεγανοποιήσεις αντιστάθμισης, όχι συνήθως ως κύρια στεγανοποίηση τριβής για περιστροφή.

9. Παράμετροι που πρέπει να ζητηθούν κατά την ερώτηση ή την τεχνική επιβεβαίωση με τους πελάτες

Πριν αποφασίσετε εάν ένας δακτύλιος O μπορεί να χρησιμοποιηθεί για στεγανοποίηση περιστροφής, πρέπει τουλάχιστον να επιβεβαιώσετε τις ακόλουθες πληροφορίες:

- Δέκα. Σύνοψη βασικών απόψεων

Τα δαχτυλίδια O δεν είναι ανίκανα να εκτελούν περιστρεφόμενη σφράγιση, αλλά δεν είναι κατάλληλα για να χρησιμοποιούνται ως η κύρια σφραγίδα περιστρεφόμενου άξονα. Οι κύριοι κίνδυνοι επικεντρώνονται στις εξής: θερμότητα τριβής, ανεπαρκής λίπανση, στροφή/τροχιά, φθορά και γρατζουνιές, άλμα άξονα που προκαλεί άνιση επαφή, μόνιμη παραμόρφωση από συμπίεση και ασταθής

Η πιο σωστή αρχή στην μηχανική είναι:

Η σταθερή σφραγίδα έχει προτεραιότητα O-ring· οι συνεχείς περιστρεφόμενοι άξονες έχουν προτεραιότητα lip seal, σφραγίδα ελαίου σκελετού, V-ring ή μηχανική σφραγίδα· οι γυμνοί O-rings χρησιμοποιούνται μόνο σε σενάρια χαμη