SEALING BUSINESS

密封圈事業

BASIC KNOWLEDGE

基礎知識

O-RING的密封原理

O-RING安裝到溝槽內時,由於溝槽的深度比O-RING線徑小,因此O-RING會被壓縮。此壓縮量稱為O-RING的壓縮餘量。在微量壓力下如圖1所示,藉由O-RING自身的橡膠彈性發揮密封作用。如從單側施加液壓的話,就如圖2所示,由負荷液壓產生高反作用力。稱為O-RING的密封作用。
  • 【圖1】 初始密封力

  • 【圖2】 液壓負荷時密封力

O-RING的特徵

  • 安裝部分容積小,佔用空間小。
  • 結構簡單,便於安裝和拆取。
  • 材料種類多樣,可在較為廣泛的溫度範圍(-60℃〜+220℃)內使用。
  • 承受從兩側的相互壓力的同時,也可發揮密封。
  • 與其他密封圈相比,價格適宜。
  • 庫存豐富,可應對短交貨期。

O-RING溝槽的設計

壓縮餘量

在運動用情況下使用O-RING時壓縮餘量會對密封效果、滑動阻力、壓縮永久變形等產生很大的影響,因此必須控制在必要的最小限度內。運動用時,特別是速度快、潤滑條件差等的情況下,請將壓縮餘量設定至比一般運動用的O-RING更小些。 固定用的O-RING使用方法被分為如圖3所示朝直徑方向壓縮的圓筒固定用,以及如圖4所示朝直徑方向與直角方向壓縮的平面(法蘭)固定用。使用圓筒面固定用時,一般採用和運動用O-RING同樣的壓縮餘量。使用平面固定用時,需考慮到因螺栓的伸縮及法蘭面的歪斜造成壓縮餘量減少,所以平面固定用的壓縮餘量需要設計得比運動用、圓筒面固定用的壓縮餘量大些。如圖5所示的是按照用途分類的O-RING的壓縮餘量。
  • 【圖3】 圓筒面固定用

  • 【圖4】 平面固定用

【圖5】 用途分類的O-RING壓縮餘量

間隙

O-RING在低壓狀態下,藉由壓縮餘量來達到密封效果,隨著壓力升高產生變形,同時增加了張力來達到密封效果。在高壓作用下如圖6-3所示,O-RING在活塞、汽缸、杆和軸套的間隙之間產生擠出部分,這也是造成損傷的原因。因此,這種間隙盡可能設計得小一些。為防止擠出可與背托環一起使用。

  • 【圖6-1】

  • 【圖6-2】

  • 【圖6-3】

背托環的使用

O-RING在受到高壓作用下,會從間隙產生擠出的部分。為防止擠出可與背托環一起使用。背托環在受到從兩方壓力時,安裝在O-RING的兩側,如只受到一方壓力時,如圖7-1所示,可在壓力的相反方向安裝一個背托環。如有足夠的空間,如圖7-2所示,即使是只受到一方壓力也建議安裝兩個背托環。材料可使用各種合成樹脂,但一般常使用鐵氟龍(四氟乙烯樹脂)。背托環的形狀有無切口、斜切口、梯形切口這三種,從使用效果來看,無切口的使用效果最為優越;從安裝上來看,斜切口和梯形切口最為方便。
  • 【圖7-1】

  • 【圖7-2】

油壓與O-RING的橡膠硬度的間隙擠出界限表

安裝與保管O-RING的注意事項

安裝O-RING的注意事項

  • 在安裝O-RING時,為避免尖銳的邊緣和螺紋等造成O-RING損傷,請安照圖8所示,使用治具進行安裝。
    • 【圖8】安裝O-RING的注意事項

  • 把活塞插入至氣缸時,如圖9所示,因邊緣的小孔而經常造成O-RING損傷。
    所以請採用如圖10所示的是設計。
    • 【圖9】

    • 【圖10】

  • 安裝O-RING時,請注意勿扭曲安裝入溝槽。
  • 安裝O-RING時,請在O-RING與溝槽上塗上足夠的潤滑劑,並且密封對象需充分潤滑。
  • 原則上O-RING不再二次使用。
  • O-RING安裝後,使用洗淨液清洗時,請先確認洗淨液與O-RING材料是否合適之後再進行使用。
  • O-RING安裝後,使用洗淨液清洗時,請先確認洗淨液與O-RING材料是否合適之後再進行使用。

保管O-RING的注意事項

  • 請保管在濕度較低的地方,避免陽光直射。
  • 請於使用當下再進行開封。
  • 請保管在低溫、空氣流通少的地方。
  • 請不要堆壓狀態下存放O-RING。
  • 懸掛保存恐發生局部變形。請不要懸掛保存。
  • 請注意不要附著到油汙,保管在灰塵較少的地方。
  • O-RING的塑膠袋外包裝上貼有標籤,請確認標籤後再入庫。
    另外,批號在追蹤產品時是非常重要的,請確實紀錄。

O-RING不良品範例及其對策

名稱 現象 原因 對策
膨脹 橡膠變軟,O-RING整體變大。 使用的流體侵入O-RING橡膠材料。 變更合適橡膠材料。
抽出 橡膠變硬,O-RING整體變小。 使用的流體將O-RING橡膠材料含有的軟化劑抽出。 變更合適橡膠材料。
永久變形 O-RING被擠壓而無法恢復原始形狀。 1.使用溫度過高。 1.變更耐熱性良好的橡膠材料。
2.壓縮餘量過大。 2.重新檢討溝槽尺寸或是O-RING尺寸。
擠出 O-RING整個或部分被擠出而斷裂。 O-RING從溝槽與對手件的間隙被擠出而造成損壞。 1.縮小溝槽與對手件的間隙。
2.使用高硬度O-RING或是同時使用背托環。
臭氧龜裂 應力施加的方向與垂直方向產生龜裂。 1.將耐臭氧性差的橡膠材料使用於臭氧濃度高的環境。 1.變更耐臭氧性佳的橡膠材料。
2.O-RING被過度拉長。 2.變更溝槽尺寸或是O-RING尺寸。
3.潤滑不足。 3.安裝時塗上足夠的潤滑油。
扭曲 O-RING扭曲變形。 1.溝槽的深度和寬度不均勻。 1.將溝槽的深度和寬度均勻化。
2.氣缸內面與溝槽底面的表面處理不確切。 2.氣缸內面1.5S,溝槽底面3S的表面處理。
3.離心作動。 3.避免離心作動。
4.安裝時被扭曲裝上。 4.使用潤滑劑等,避免在安裝時扭曲。
刮痕 O-RING部分被刮傷。 1.在氣缸的小孔邊緣刮傷。 1.變更小孔倒角設計。
2.安裝時,被鋒利的邊緣或螺紋刮傷。 2.使用治具進行安裝。
磨耗 O-RING作動方向與摩耗同方向。 1.氣缸內面的表面處理粗糙。 1.氣缸內面的表面做到1.5S的表面處理。
2.潤滑差。 2.做好潤滑。
3.壓縮餘量過大。 3.變更成線徑較大的O-RING,搭配適當的壓縮餘量。
4.塵埃、金屬物等侵入。 4.設置過濾器等,避免異物侵入。
硬化 O-RING變硬彎曲而產生龜裂。 使用溫度超過O-RING橡膠材料的耐熱溫度。 1.變更耐熱性佳的橡膠材料。
2.降低使用溫度。

O-RING壓縮餘量與擠壓力量的關係圖

硬度(Shore A)50
硬度(Shore A)60
硬度(Shore A)70
硬度(Shore A)80
硬度(Shore A)90