O-링은 광범위한 정적 및 동적 응용 분야에 사용되는 가장 간단하고 가장 일반적인 유형의 씰 중 하나입니다. O-링 홈의 설계는 상대적으로 간단합니다. 홈 형상에 대해 잘 개발된 규칙을 따르면 경제적이고 신뢰할 수 있는 씰이 얻어집니다. 단면이 압축될 때 O-링이 원래 모양으로 돌아가는 경향은 O-링이 탁월한 씰을 만드는 주요 이유 중 하나입니다.
O링은 어떻게 사용하나요?
간단히 말해서, O-링 씰은 초기 압축을 제공하는 설계된 O-링 홈에 탄성중합체 원형 단면으로 구성됩니다.
O-링을 압축하는 데 필요한 힘은 경도계와 단면 직경의 결과입니다. O-링 신장은 단면적을 줄여 밀봉 압축에 영향을 미치며, 이는 O-링의 밀봉 가능성을 감소시킵니다.
0 또는 매우 낮은 압력에서는 고무 화합물의 자연적인 탄력성이 밀봉 기능을 제공합니다. 씰 성능은 직경 스퀴즈를 증가시켜 향상될 수 있습니다. 이러한 압착 증가는 고압 동적 밀봉 응용 분야에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
직경 방향 스퀴즈는 O-링과 O-링을 설치된 위치에 고정하는 홈 사이에 마찰력을 제공합니다. 변형되도록 설계된 고무 화합물은 압출 틈까지 흘러 누출을 방지하기 위해 완전히 밀봉합니다. 가해진 압력이 마찰력을 극복하고 O-링을 작은 압출 틈으로 변형시킬 만큼 충분할 때까지(고무가 최대 크기에 도달했다고 가정) 압력 하에서 흐름이 제한되고, 힘이 더 증가하면 전단 또는 압출에 의한 파손이 발생합니다.
홈은 7-30% 범위에서 한 축에 걸쳐 씰에 초기 힘을 제공하도록 설계되었습니다. 이 압축력은 일반적으로 가해지는 힘에 수직이므로 다른 축의 홈에 자유 부피가 발생합니다.
O-링은 어떤 역할을 합니까?
압력이 가해지면 O-링이 홈의 압력이 낮은 쪽으로 이동합니다. 밀봉 압력은 밀봉할 표면으로 전달되며 실제로는 초기 간섭 압력만큼 적용된 유체 압력보다 높습니다.
적용되는 압력이 증가하면 씰과 결합 표면 사이에 간섭 응력이 발생합니다. 이러한 상황이 지속되는 동안 선택한 O-링이 올바른 크기이고 홈이 적절한 크기로 가공된 경우 O-링은 최대 수백 파운드의 힘까지 정상적으로 안정적으로 계속 작동합니다.
압력이 증가하면 링 변형이 과장되어 궁극적으로 링의 일부가 압출 간격으로 돌출됩니다. 압출 간격이 너무 크면 고압에서 완전히 압출된 후 씰이 파손됩니다.
압력이 해제되면 고무 화합물의 탄력성으로 인해 O-링이 자연스러운 모양으로 돌아가 유사한 사이클을 수행할 준비가 됩니다.
이러한 재료는 정상 작동 온도에서 사실상 압축이 불가능하며 탄성 계수가 매우 낮습니다. 모양(부피는 아님)을 변경할 수 있으며 직경 방향으로 스퀴즈를 적용하면 홈을 가로지르는 씰 길이가 늘어납니다.
이러한 증가는 밀봉되는 유체의 열로 인한 고무 팽창과 재료의 호환성으로 인해 더욱 커집니다. 고무 화합물의 최대 팽창을 허용하도록 홈의 크기를 적절하게 조정해야 합니다. 그렇지 않으면 조립 시 매우 높은 응력이 발생하게 됩니다.
충분한 힘이 가해지면 O-링은 홈 측면에 닿을 때까지 저압 측으로 이동합니다. 추가적인 압력이나 힘이 가해지면 O-링이 돌출 간격 쪽으로 변형됩니다. O-링은 처음에는 "D" 모양으로 변형됩니다. 이 변형은 초기 단면의 표면 접촉 면적 70-80%를 증가시킵니다. 고압 하에서 O-링의 표면 접촉 면적은 압력이 0일 때 원래 형상의 약 2배입니다.
씰 압출 가능성은 동적 적용에만 국한되지 않습니다.
정적 축 적용에서 높은 압력 하에서 조립 볼트를 잡아당기면 누출이 발생할 수 있을 만큼 돌출 간격이 벌어질 수 있습니다.
내부 압력 한계는 간극과 O-링 경도에 의해 결정됩니다(일부 데이터는 위 그림에 나와 있습니다). 실제로 간격은 일반적으로 주어진 링 크기 및 용도에 따라 지정됩니다. 저온에서 작동하는 경우 링의 수축을 보상하고 수축된 크기에서 필요한 압착을 제공하기 위해 글랜드 깊이를 줄여야 할 수도 있습니다.
온도 척도의 반대쪽 끝에서는 작동 온도에서 링이 과도하게 압착되는 것을 방지하기 위해 홈 깊이를 약간 늘리는 것이 좋습니다. 엘라스토머의 열팽창 계수가 금속의 열팽창 계수보다 높기 때문에 이 효과는 극한의 온도에서 중요할 수 있습니다.
아래는 홈 오링에 있는 오링의 초기 변형입니다. 우리가 볼 수 있는 바에 따르면 O-링에 시스템 압력이 가해지고 있는 것으로 보입니다.
