橡膠O型圈密封運動狀態
橡膠O形圈是一種斷面呈圓形的圓環形密封件,在所有密封制品中是產量最大,標準化、系列化程度最高,使用最成熟的一類密封制品。
橡膠O型圈在流體密封中按其工作狀態可分為靜態密封和動態密封。
當
橡膠O型圈用于往復運動密封時,其密封機理也是自密封作用。
但由于
橡膠O型圈處于運動狀態,而且流體壓力是從O形圈兩面交替施加的,所以該過程極為復雜。通過活塞桿密封件的實驗,基本熟悉了往復運動O形圈密封和泄露的機理。假如將O形圈和軸的表面放大,其表面會是凹凸不平的,尤其是橡膠O形圈的接觸面則以其突出處與軸接觸。當軸開始向右運動,由于軸將與其黏著的液體帶進O形圈和軸之間的楔形狹窄區,這部分的液體壓力將大于工作流體壓力。假如這個壓力大于O形圈的接觸壓力,橡膠O形圈便會被頂起,液體就侵進到凹處,從而造成泄露。當軸向相反方向運動時,因軸的運動方向與壓力方向相反,沿軸運動方向的泄露就減小,兩者之差就形成了往復運動中向外部的泄露。一般來說,液體黏度越大,軸速越大,這種滑動效果也就越大,泄漏也就越嚴重。
橡膠O形圈放入密封溝槽中,一側或兩側是要求被密封的流體介質。不論是受周圍機械結構的機械壓力作用,還是受液壓流體傳遞的壓力作用,彈性體通過變型(彈性的或非彈性的)來補償間隙,型成“零間隙”,或者說阻止了被其密封的流體的流動。橡膠的彈性補償了制造和配合公差,其材料內部的彈性記憶是維持密封的重要條件。
從高分子角度看,橡膠O形圈材料的密封行為類似于黏度很高的流體,它具有把壓力傳遞到與之接觸的表面上的特性。當橡膠O形圈裝在溝槽中使其斷面受到一定程度的壓縮(通常為8%-25%)時,便產生一個初始接觸應力。在被密封流體(空氣、水、油等)的壓力極低或即是零的情況下,在高的流體壓力下,橡膠O形圈被壓向與壓力方向相反一側的溝槽角落,并產生堵塞流體泄露通道的應力分布,起到密封作用。即在大的流體壓力下,密封的接觸壓力即是橡膠O形圈的初始接觸應力與流體壓力產生的接觸應力之和。接觸壓力總是稍大于液體的工作壓力,所以極大地進步了密封效果。
橡膠屬熱溶熱固性之彈性體,塑料則屬于熱溶冷固性。橡膠因硫化物種類主體不同,其成型固化的溫度范圍,亦有相當的差距,甚至可因氣候改變,室內溫濕度所影響。因此橡膠制成品的生產條件,需隨時做適度的調整,若無,則可能產生制品品質的差異。