Comment fonctionnent les anneaux O

Comment fonctionnent les anneaux O

O-ring est l’un des types de joints les plus simples et les plus courants pour un large éventail d’applications statiques et dynamiques. La conception de la rainure o-ring est relativement simple - un joint économique et fiable est obtenu en suivant les règles de la forme de rainure développée. La tendance de l’anneau O à revenir à sa forme d’origine lorsque la coupe transversale est comprimée est la raison de base pour laquelle l’anneau O pour faire un bon joint.

Fondamentalement, un joint o-ring se compose d’une section transversale circulaire élastique dans une rainure conçue O-anneau, fournissant une compression initiale.

La force requise pour un anneau O comprimé est le résultat de la dureté et du diamètre transseuge. La tension de l’anneau O traverse une section transversale réduite, ce qui réduit le potentiel de compression du joint O-ring.

L’élasticité naturelle des composés en caoutchouc fournit un joint à pression nulle ou très basse. Les performances d’étanchéité peuvent être améliorées en augmentant l’extrusion radiale. Cette augmentation de l’extrusion peut avoir un effet indésirable dynamique de joint de pression plus élevée.

L’extrusion radiale procure une friction entre l’anneau O et la rainure qui le maintient en place. Conçu pour se déformer, le composé de caoutchouc s’écoule vers le haut dans l’écart d’extrusion, le scellant complètement contre les fuites jusqu’à ce que la pression appliquée soit suffisante pour surmonter le frottement et la déformation de l’anneau O dans le petit écart d’extrusion (en supposant que le caoutchouc a atteint sa limite d’écoulement sous pression, une nouvelle augmentation de la force entraînera une défaillance par cisaillement ou extrusion).

La rainure est conçue pour fournir une force initiale à travers un arbre entre 7% et 30% au pourcentage de joint. Celui-ci La force de compression est généralement perpendiculaire à la portée de la force appliquée. Il ya un volume gratuit de fentes sur d’autres axes.

Lorsque la pression est appliquée, l’anneau O se déplace vers le côté basse pression de la rainure. La pression d’étanchéité est transférée à la surface pour être scellée, ce qui est en fait plus élevé que la pression fluide exercée par une quantité égale à la pression initiale d’interférence.

Augmenter le stress d’interférence entre le joint et la surface d’accouplement causée par la pression appliquée. Bien que cette situation existe toujours, l’anneau O continuera de se propager normalement et de façon fiable jusqu’à des centaines de livres de force, en supposant que l’anneau O est sélectionné à la bonne taille et la rainure est usinée à la taille appropriée.

Avec l’augmentation de la pression, la déformation de l’anneau sera exagérée, et finalement presser la partie de l’anneau à l’écart d’extrusion. Si le dégagement d’extrusion est trop grand, alors le joint qui est complètement extrudé de la haute pression échouera.

Lorsque la pression est relâchée sur le composé de caoutchouc, l’élasticité d’un anneau O revient à sa forme naturelle, se préparant à un cycle similaire.

Ces matériaux, à leur température de fonctionnement normale, sont presque impossibles à compresser et ont modulus élastique très faible. Leur forme peut être changée (et non leur volume) et la compression radiale appliquée entraînera une augmentation de la longueur du joint à travers la rainure.

Cette augmentation sera plus importante en raison du caoutchouc élargi et chauffé en raison de la compatibilité du fluide d’étanchéité et du matériau. Le réservoir doit être correctement dimensionné pour permettre une expansion maximale du composé de caoutchouc ou le composant développera des contraintes très élevées.

Lorsqu’une force suffisante est appliquée, l’anneau O se déplace vers le côté basse pression jusqu’à sa surface de contact de la rainure. Une pression ou une force supplémentaire serrera l’anneau O déformé vers l’espace. L’anneau O sera d’abord déformé en forme de « d ». Cette déformation augmente la section transversale initiale de la surface de contact de 70 % à 80 %. La surface de contact de l’anneau O sous haute pression est environ deux fois supérieure à celle de la géométrie d’origine à zéro pression.

La possibilité de sceller l’extrusion ne se limite pas aux applications dynamiques. Dans les applications axiaales statiques, la tension du boulon d’assemblage sous haute pression peut ouvrir suffisamment l’écart d’extrusion pour permettre une fuite.

La limite de pression interne est déterminée par le dégagement et la dureté de l’anneau de joint (certaines données sont indiquées dans la figure ci-dessus). Dans la pratique, les lacunes sont généralement spécifiées pour une taille et une application d’anneau données. Si vous travaillez à basse température, il peut être nécessaire de réduire la profondeur de la glande pour compenser la contraction de l’anneau et de fournir la compression requise dans la taille de contraction.

À cette température à l’autre extrémité de l’équilibre, il peut être souhaitable d’augmenter légèrement la profondeur de la rainure pour éviter une extrusion de l’anneau à la température de fonctionnement. Cet effet peut être significatif à des températures extrêmes parce que le coefficient d’expansion thermique des élastomères est plus élevé que celui des métaux.