O-ring adalah salah satu jenis seal yang paling sederhana dan paling umum untuk berbagai aplikasi statis dan dinamis. Desain alur o-ring relatif mudah - dengan mengikuti aturan geometri alur yang dikembangkan dengan baik, segel yang ekonomis dan andal diperoleh. Kecenderungan o-ring untuk kembali ke bentuk aslinya ketika penampangnya dikompresi adalah salah satu alasan utama o-ring menghasilkan seal yang sangat baik.
Bagaimana cara menggunakan o-ring?
Sederhananya, segel o-ring terdiri dari penampang melingkar elastomer ke dalam alur o-ring yang dirancang, memberikan kompresi awal.
Gaya yang diperlukan untuk menekan o-ring adalah hasil dari durometer dan diameter penampang. Peregangan O-Ring mempengaruhi kompresi seal dengan mengurangi penampang, sehingga mengurangi potensi penyegelan o-ring.
Pada tekanan nol atau sangat rendah, ketahanan alami kompon karet menghasilkan segel. Kinerja segel dapat ditingkatkan dengan meningkatkan tekanan diametris. Peningkatan tekanan ini dapat menimbulkan efek buruk pada aplikasi penyegelan dinamis bertekanan tinggi.
Tekanan diametris memberikan gaya gesekan antara o-ring dan alur yang menahannya pada posisi terpasang. Direkayasa untuk berubah bentuk, kompon karet mengalir hingga ke celah ekstrusi, menyegelnya sepenuhnya dari kebocoran, sampai tekanan yang diberikan cukup untuk mengatasi gaya gesekan dan mengubah bentuk o-ring ke dalam celah ekstrusi kecil (dengan asumsi karet telah mencapai batasnya). batas aliran di bawah tekanan, peningkatan gaya lebih lanjut akan mengakibatkan kegagalan akibat geser atau ekstrusi).
Alur ini didesain untuk memberikan gaya awal pada seal pada satu sumbu dalam kisaran 7-30 persen. Gaya tekan ini biasanya tegak lurus terhadap gaya yang diterapkan, sehingga menghasilkan volume bebas pada alur pada sumbu lainnya.
Apa fungsi o-ring?
Saat tekanan diterapkan, o-ring akan bergerak menuju sisi alur yang bertekanan rendah. Tekanan penyegelan ditransmisikan ke permukaan yang akan disegel, yang sebenarnya lebih tinggi dari tekanan fluida yang diterapkan dengan jumlah yang sama dengan tekanan interferensi awal.
Meningkatkan tekanan yang diberikan menciptakan tegangan interferensi antara seal dan permukaan kawin. Meskipun situasi ini tetap terjadi, o-ring akan terus berfungsi secara normal dan andal hingga gaya beberapa ratus pon, dengan asumsi o-ring yang dipilih memiliki ukuran yang benar dan alur dikerjakan dengan ukuran yang tepat.
Dengan meningkatnya tekanan, deformasi cincin akan membesar, yang pada akhirnya mengekstrusi bagian cincin ke dalam celah ekstrusi. Jika celah ekstrusi terlalu besar, segel akan rusak setelah diekstrusi seluruhnya dari tekanan tinggi.
Setelah tekanan dilepaskan, ketahanan kompon karet menghasilkan o-ring yang kembali ke bentuk aslinya, siap untuk siklus serupa.
Bahan-bahan ini, pada suhu operasi normalnya, hampir tidak mungkin untuk dikompres dan memiliki modulus elastisitas yang sangat rendah. Anda dapat mengubah bentuknya (tetapi tidak volumenya) dan tekanan diametris yang diterapkan akan menyebabkan peningkatan panjang segel di sepanjang alur.
Peningkatan ini akan semakin besar akibat pemuaian karet akibat panas dari fluida yang disegel dan kesesuaian bahan. Alur harus berukuran tepat untuk memungkinkan ekspansi maksimum kompon karet, jika tidak, rakitan akan menimbulkan tekanan yang sangat tinggi.
Ketika gaya yang diterapkan cukup, o-ring akan bergerak ke arah sisi bertekanan rendah hingga menyentuh sisi alur. Tekanan atau gaya tambahan akan merusak bentuk o-ring menuju celah ekstrusi. O-ring awalnya akan berubah bentuk menjadi bentuk "D". Deformasi ini akan meningkatkan luas kontak permukaan sebesar 70-80 persen dari penampang awal. Area kontak permukaan o-ring di bawah tekanan tinggi kira-kira dua kali lipat dari geometri asli pada tekanan nol.
Kemungkinan ekstrusi segel tidak terbatas pada aplikasi dinamis.
Dalam aplikasi aksial statis, peregangan baut rakitan di bawah tekanan tinggi dapat membuka celah ekstrusi sehingga memungkinkan terjadinya kebocoran.
Batas tekanan internal ditentukan oleh celah jarak bebas dan kekerasan o-ring (beberapa data diberikan pada gambar di atas). Dalam praktiknya, celah biasanya ditentukan untuk ukuran dan aplikasi cincin tertentu. Jika beroperasi pada suhu rendah, kedalaman kelenjar mungkin perlu dikurangi untuk mengimbangi kontraksi cincin dan memberikan tekanan yang diperlukan pada ukuran yang dikontrak.
Di ujung lain skala suhu, disarankan untuk sedikit meningkatkan kedalaman alur untuk menghindari tekanan berlebihan pada cincin pada suhu kerja. Efek ini dapat menjadi signifikan pada suhu ekstrim karena koefisien muai panas elastomer lebih tinggi dibandingkan logam.
Di bawah ini adalah deformasi awal o-ring pada alur o-ring. Dari apa yang kita lihat, nampaknya o-ring mengalami tekanan sistem.
