اورینگ‌های پشتیبان: نکات انتخاب دما و فشار

من سال‌هاست که با سیستم‌های آب‌بندی هیدرولیکی و چرخشی کار می‌کنم و به تولیدکنندگان اصلی تجهیزات (OEM) و تیم‌های تعمیر و نگهداری در زمینه طراحی و انتخاب مواد آب‌بندی مشاوره می‌دهم. در این مقاله، خلاصه‌ای از نحوه رفتار اورینگ‌های پشتیبان (رینگ‌های ضد اکستروژن) در شرایط دمایی و فشاری مختلف، نحوه انتخاب مواد و هندسه‌ها، و نکات عملی نصب و آزمایش برای کاهش اکستروژن، بهبود عمر مفید و جلوگیری از خرابی‌های پرهزینه را ارائه می‌دهم. من به راهنماها و استانداردهای صنعتی مراجعه می‌کنم تا بتوانید داده‌ها را تأیید کرده و در طرح‌های خود اعمال کنید.

چرا حلقه‌های پشتیبان در آب‌بندی تحت فشار بالا اهمیت دارند؟

نقش اورینگ پشتیبان در یک مجموعه آب‌بندی

یک حلقه پشتیبان که معمولاً حلقه ضد اکستروژن یا حلقه پشتیبان نامیده می‌شود، عنصر آب‌بندی اصلی نیست. در عوض، من از آن برای پشتیبانی از یک حلقه O تحت اختلاف فشار بالا استفاده می‌کنم تا از اکستروژن الاستومر نرم به داخل شکاف بین قطعات جفت شونده جلوگیری شود. بدون پشتیبانی کافی، الاستومر می‌تواند اکسترود شود، تجزیه شود یا بریده شود و باعث نشت ناگهانی یا تخریب تدریجی عملکرد شود. برای یک مرور کلی از حلقه‌های O و کاربردهای آنها، به مدخل O-ring ویکی‌پدیا مراجعه کنید.اینجا.

چه زمانی باید یک حلقه پشتیبان تعیین کرد؟

من حلقه‌های پشتیبان را زمانی توصیه می‌کنم که فشار سیستم و فاصله (شکاف) بین قطعات جفت‌شده از توانایی الاستومر انتخابی فراتر رود. محرک‌های معمول شامل فشارهای بالای ۲۰۰ تا ۳۰۰ بار در کاربردهای میله‌ای یا پیستونی دینامیکی، فاصله‌های کم گلند، دمای بالا که الاستومرها را نرم می‌کند و افزایش سریع فشار است. آستانه دقیق به سختی ماده، طراحی گلند و دمای عملیاتی بستگی دارد.

انواع حلقه‌های پشتیبان و اثرات هندسی

حلقه‌های پشتیبان در اشکال و جنس‌های مختلفی وجود دارند: حلقه‌های یکپارچه‌ی توپر، حلقه‌های شکاف‌دار برای مقاوم‌سازی، حلقه‌های زاویه‌دار و پروفیل‌های کم اصطکاک برای کاربردهای دینامیکی. هندسه بر نحوه‌ی توزیع بار در سراسر حلقه‌ی اورینگ و اینکه آیا حلقه تحت حرکت دینامیکی غلت می‌خورد یا گوه می‌خورد، تأثیر می‌گذارد. انتخاب سطح مقطع و قطر داخلی/خارجی صحیح به اندازه‌ی انتخاب جنس مهم است.

انتخاب مواد برای دما و فشار

ملاحظات مربوط به جنس الاستومر در مقابل جنس حلقه پشتیبان

من همیشه انتخاب الاستومر حلقه O (NBR، FKM، FFKM، EPDM، سیلیکون و غیره) را از مواد حلقه پشتیبان (PTFE، NYLON، POM یا پلیمرهای تقویت شده) جدا می‌کنم. الاستومر با تغییر شکل و خاصیت ارتجاعی، آب‌بندی را فراهم می‌کند؛ حلقه پشتیبان بدون تغییر شکل قابل توجه، پشتیبانی مکانیکی را فراهم می‌کند. هنگامی که دما به حد بالایی الاستومر نزدیک می‌شود، ترکیب نرم می‌شود و خطر اکستروژن افزایش می‌یابد، و انتخاب حلقه پشتیبان مناسب ضروری است.

محدوده‌های معمول دما و فشار بر اساس جنس

در زیر یک جدول مرجع از الاستومرهای رایج و محدوده‌های دمای عملیاتی مداوم معمول و راهنمای فشار عملی آمده است. مقادیر، محدوده‌های معمول صنعتی هستند؛ همیشه برای ترکیب خاص خود، با برگه‌های اطلاعات سازنده تأیید کنید.

منابع: کتابچه راهنمای O-Ring پارکر و برگه‌های اطلاعات سازنده مواد، محدوده‌های معمول را ارائه می‌دهند؛ به نمای کلی پارکر مراجعه کنید.کتابچه راهنمای حلقه Oو راهنمایی‌های ISO درایزو ۳۶۰۱برای ملاحظات ابعادی و عملکردی.

مواد حلقه پشتیبان و محدودیت‌های دمایی

مواد رایج برای حلقه پشتیبان شامل PTFE (و انواع PTFE پر شده)، نایلون (PA) و POM (استال) است. PTFE مقاومت شیمیایی و دمایی عالی دارد (استفاده مداوم تا حدود ۲۶۰ درجه سانتیگراد برای PTFE خالص)، در حالی که نایلون محدودیت دمایی پایین‌تری دارد (حدود ۸۰ تا ۱۲۰ درجه سانتیگراد بسته به درجه) اما اصطکاک کمتری در آب‌بندی‌های دینامیکی دارد. نسخه‌های PTFE پر شده (پر شده با برنز، پر شده با شیشه) مقاومت در برابر سایش را بهبود می‌بخشند و به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. توسعه تاریخی PTFE پر شده در مقالات مربوط به کامپوزیت‌های PTFE مستند شده است.اینجا.

بهترین شیوه‌های طراحی و نصب

طراحی غده و کنترل فاصله

من بر ابعاد دقیق گلند تأکید می‌کنم. فاصله بیش از حد بین قطعات جفت شونده، شکاف اکستروژن را افزایش می‌دهد و تقاضا را برای حلقه پشتیبان بالا می‌برد. برای آب‌بندهای دینامیکی، توصیه‌های مربوط به تلرانس گلند از طرف ISO و تولیدکنندگان آب‌بند را دنبال کنید. در صورت امکان، شکاف‌های اکستروژن را به حداقل برسانید یا موانع فلز به فلز را برای محدود کردن جابجایی حلقه تعبیه کنید.

سختی، سطح مقطع و جهت قرارگیری روی هم

سختی الاستومر (که بر حسب Shore A اندازه‌گیری می‌شود) بر حساسیت اکستروژن تأثیر می‌گذارد. مواد با سختی بالاتر در برابر اکستروژن مقاومت بهتری دارند، اما اگر به درستی فشرده نشوند، ممکن است نشت کنند. حلقه پشتیبان باید به گونه‌ای طراحی شود که بار را بدون دخالت بیش از حد که می‌تواند باعث بریدگی حلقه O شود، تحمل کند. من اغلب توصیه می‌کنم برای تسهیل مونتاژ، کمی فاصله روی قطر داخلی حلقه پشتیبان وجود داشته باشد و برای حلقه‌های شکاف‌دار، مطمئن شوید که شکاف دور از مناطق پر بار قرار گرفته است.

نکات نصب، روانکاری و مونتاژ

روانکاری مناسب، اصطکاک را در حین مونتاژ کاهش می‌دهد و به قرارگیری صحیح حلقه پشتیبان کمک می‌کند. از روان‌کننده‌های مونتاژ سازگار استفاده کنید و حلقه O و حلقه پشتیبان را تمیز نگه دارید. برای حلقه‌های پشتیبان شکافته شده، شکاف را طوری تنظیم کنید که با مسیر اکستروژن حلقه O هم‌تراز نشود. پس از مونتاژ، یک آزمایش نگه‌داشتن فشار را در فشاری کمی بالاتر از شرایط عملیاتی انجام دهید تا از پشتیبانی کافی اطمینان حاصل شود.

آزمایش، استانداردها و عیب‌یابی

استانداردها و روش‌های آزمایشی که به آنها تکیه می‌کنم

برای استانداردهای ابعادی و راهنمایی‌های اولیه آب‌بندی، به استاندارد ISO 3601 (حلقه‌های اورینگ) و کتابچه‌های راهنمای صنعتی مانند کتابچه راهنمای پارکر اورینگ مراجعه کنید. در مواردی که تمیزی و قابلیت ردیابی مواد اهمیت دارد (مثلاً هوافضا، تماس با مواد غذایی)، به استانداردهای مربوطه ISO یا استانداردهای خاص صنعت مراجعه کنید. استاندارد ISO 3601 تلرانس‌ها و نامگذاری اورینگ‌ها را ارائه می‌دهد.(ایزو ۳۶۰۱).

چک لیست تشخیصی برای خرابی‌های مربوط به اکستروژن

اگر روی یک حلقه O شکل، برآمدگی، خراش یا تغییر شکل ناگهانی مشاهده کردید، از این چک لیست که من در محل استفاده می‌کنم، پیروی کنید:

• فشار عملیاتی و نوسانات گذرا را بررسی کنید - در صورت لزوم از ثبت فشار استفاده کنید.
• فواصل واقعی بین گلندها را اندازه‌گیری کرده و با تلرانس‌های طراحی مقایسه کنید.
• جنس رینگ پشتیبان را از نظر ساییدگی یا جابجایی بررسی کنید؛ اگر رینگ‌های ترک‌خورده به درستی نگه داشته نشوند، ممکن است جابجا شوند.
• دمای عملیاتی را تأیید کنید - دمای بالا سختی الاستومر را کاهش داده و خطر اکستروژن را افزایش می‌دهد.
• سازگاری با محیط کشت را بررسی کنید - تورم یا نرم شدن می‌تواند رفتار آب‌بندی را تغییر دهد.

مطالعه موردی: ارتقاء یک پشته آب‌بندی میله‌ای هیدرولیک

در یک مورد که من در مورد آن مشاوره دادم، یک سیلندر هیدرولیک با استفاده از حلقه‌های O شکل NBR در فشار ۲۵۰ بار، در طول ضربات برگشت سریع، اکستروژن سریعی را تجربه کرد. ما یک پشتیبان نرم (نایلون دما پایین) را با یک حلقه ضد اکستروژن پر شده با PTFE جایگزین کردیم و حلقه O شکل را به یک ترکیب FKM تغییر دادیم. پس از اصلاح، اکستروژن متوقف شد و میانگین زمان بین فواصل تعمیر و نگهداری ۴ برابر افزایش یافت. این نشان دهنده تأثیر ترکیبی بهینه‌سازی مواد و هندسه است.

قابلیت‌های Polypac و نحوه‌ی همکاری من با تولیدکنندگان

چرا یک شریک مهر و موم فنی انتخاب کنید

انتخاب اورینگ پشتیبان مناسب فقط انتخاب یک ماده از یک کاتالوگ نیست - بلکه نیاز به آزمایش، شناخت ترکیب و قابلیت تولید دارد. من ترجیح می‌دهم با تولیدکنندگانی کار کنم که با دانشگاه‌ها و تجهیزات آزمایش داخلی، ارتباطات تحقیق و توسعه دارند تا بتوانند شرایط عملیاتی شما را شبیه‌سازی کرده و مواد را واجد شرایط کنند.

پلی‌پک: نقاط قوت فنی و بررسی اجمالی محصول

شرکت Polypac یک تولیدکننده آب‌بند هیدرولیکی علمی و فنی و تأمین‌کننده آب‌بند روغنی است که در تولید آب‌بند، توسعه مواد آب‌بند و راه‌حل‌های آب‌بندی سفارشی برای شرایط کاری ویژه تخصص دارد. کارخانه حلقه لاستیکی سفارشی و O-ring شرکت Polypac مساحتی بیش از 10،000 متر مربع و فضای کارخانه‌ای 8000 متر مربع را پوشش می‌دهد. تجهیزات تولید و آزمایش آنها از پیشرفته‌ترین تجهیزات در صنعت است. Polypac به عنوان یکی از بزرگترین شرکت‌های چین که به تولید و توسعه آب‌بندها اختصاص دارد، ارتباط و همکاری بلندمدتی با دانشگاه‌ها و مؤسسات تحقیقاتی متعدد داخلی و بین‌المللی دارد.

شرکت Polypac که در سال ۲۰۰۸ تأسیس شد، کار خود را با تولید آب‌بندهای PTFE پر شده، از جمله PTFE پر شده با برنز، PTFE پر شده با کربن، PTFE گرافیتی، PTFE پر شده با MoS2 و PTFE پر شده با شیشه آغاز کرد. امروزه، آنها خط تولید خود را گسترش داده‌اند و شامل حلقه‌های O شکل ساخته شده از مواد مختلفی مانند NBR، FKM، سیلیکون، EPDM و FFKM نیز می‌شوند. دسته بندی اصلی محصولات آنها شامل حلقه‌های O شکل، آب‌بندهای میله‌ای، آب‌بندهای پیستون، آب‌بندهای فنری انتهایی، آب‌بندهای خراشنده، آب‌بندهای چرخشی، حلقه‌های پشتیبان و حلقه‌های گرد و غبار است.

چگونه Polypac از پروژه‌های دما/فشار بالا پشتیبانی می‌کند

وقتی یک تأمین‌کننده را پیشنهاد می‌دهم، به دنبال قابلیت آزمایش آزمایشگاهی (محفظه‌های دما، آزمایش ترکیدگی/فشار)، تجربه توسعه مواد و توانایی تولید ترکیبات PTFE و FFKM پر شده هستم. تجهیزات و مشارکت‌های دانشگاهی Polypac امکان ترکیبات سفارشی و نمونه‌سازی اولیه را فراهم می‌کند - یک مزیت رقابتی زمانی که مواد استاندارد تحت چرخه‌های دمایی یا فشاری شدید از بین می‌روند.

سوالات متداول

۱. تفاوت بین حلقه پشتیبان و حلقه O چیست؟

حلقه پشتیبان (حلقه ضد اکستروژن) یک قطعه نگهدارنده مکانیکی است که از بیرون زدن حلقه O شکل به داخل شکاف بین قطعات جفت شونده هنگام قرار گرفتن در معرض فشار جلوگیری می‌کند. حلقه O شکل آب‌بندی را فراهم می‌کند در حالی که حلقه پشتیبان پشتیبانی ساختاری را فراهم می‌کند.

۲. همیشه در چه فشاری باید از اورینگ پشتیبان استفاده کنم؟

هیچ آستانه‌ی واحدی وجود ندارد، اما من معمولاً حلقه‌های پشتیبان را برای فشارهای استاتیک بالای حدود ۲۰۰ تا ۳۰۰ بار یا زمانی که فاصله‌ی بین گلندها کم است، مشخص می‌کنم. انتخاب مواد و دمای عملیاتی می‌تواند این آستانه را کاهش دهد. برای پروژه‌های دقیق، یک آزمایش چرخه‌ی فشار با مواد کاندید انجام دهید.

۳. آیا می‌توانم از حلقه‌های پشتیبان PTFE در دماهای بالا استفاده کنم؟

بله. PTFE و انواع PTFE پر شده مقاومت دمایی بالایی دارند (استفاده مداوم اغلب تا حدود ۲۶۰ درجه سانتیگراد)، که آنها را برای آب‌بندی‌های دمای بالا مناسب می‌کند. درجه پر شده خاص را برای ویژگی‌های سایش و اصطکاک تأیید کنید.

۴. آیا حلقه‌های پشتیبان شکاف‌دار برای آب‌بندهای دینامیکی قابل اعتماد هستند؟

حلقه‌های شکاف‌دار برای مقاوم‌سازی و مونتاژ در محفظه‌های موجود مفید هستند، اما شکاف باید به درستی قرار گیرد تا از اکستروژن در محل اتصال جلوگیری شود. برای کاربردهای دینامیکی با چرخه بالا، من طرح‌های یک تکه یا هندسه‌های شکاف‌دار مهندسی‌شده طراحی‌شده برای بارهای دینامیکی را ترجیح می‌دهم.

۵. دما چگونه بر ریسک اکستروژن تأثیر می‌گذارد؟

دمای بالاتر عموماً الاستومرها را نرم می‌کند (مدول را کاهش می‌دهد) و حساسیت اکستروژن را در یک فشار معین افزایش می‌دهد. برعکس، دماهای بسیار پایین می‌تواند برخی از الاستومرها را شکننده کند و تماس آب‌بندی را تغییر دهد. همیشه عملکرد آمیزه را در چرخه‌های دمایی مورد انتظار بررسی کنید.

۶. چه آزمایش‌هایی را باید از تأمین‌کننده‌ام درخواست کنم؟

درخواست تست‌های فشردگی، سختی، پیرشدگی حرارتی و اکستروژن/کششی در فشارها و دماهای مرتبط با کاربرد. همچنین در صورت لزوم، درخواست صدور گواهینامه ابعادی مطابق با استانداردهای ISO یا سازنده و قابلیت ردیابی مواد را داشته باشید.

اگر در تعیین یک اورینگ پشتیبان برای یک سیلندر، شیر یا شفت چرخان خاص به کمک نیاز دارید، با من تماس بگیرید یا برای دریافت نمونه‌های محصول و برگه‌های اطلاعات مواد با Polypac تماس بگیرید. برای سوالات مربوط به محصول، توسعه ترکیبات سفارشی و قابلیت‌های آزمایش، صفحات محصول Polypac را بررسی کنید یا برای بررسی شرایط عملیاتی خود و یک مجموعه آب‌بندی پیشنهادی، درخواست مشاوره دهید.

تماس / درخواست قیمت: به وب‌سایت Polypac مراجعه کنید یا به تیم فنی آنها ایمیل بزنید تا فشار عملیاتی، محدوده دما، محیط و نقشه‌های گلند را به اشتراک بگذارید تا بتوانند یک راه‌حل آزمایش‌شده و بهینه‌شده پیشنهاد دهند.

منابع: کتابچه راهنمای اورینگ پارکرمروری بر استاندارد ISO 3601اطلاعات عمومی اورینگاطلاعات PTFE.