¿Qué factores influyen en la forma de las ranuras del anillo de sellado?

El diseño de las ranuras del anillo de sellado debe tener en cuenta múltiples factores de manera integral para garantizar el rendimiento del sellado, la vida útil y la viabilidad del procesamiento. Los siguientes son los factores clave que afectan la forma de las ranuras y sus funciones específicas.:

I. Tipos y características del material de los anillos de sellado

Tipos de anillos de sellado

Junta tórica: Comúnmente utiliza ranuras rectangulares, ya que tienen una estructura simple y una compresión uniforme.

Anillo Y/Anillo de labio: Requiere el diseño de ranuras trapezoidales o de cola de milano para que coincidan con la estructura del labio y garantizar que el labio se adhiera firmemente a la cubierta bajo presión.

Anillo en U: utiliza ranuras con ángulos de guía para evitar que el anillo de sellado se voltee bajo alta presión.

Sellos combinados (como Strobel, anillos prensaestopas): requiere diseñar ranuras compuestas, integrar anillos de soporte y labios de sellado, como ranuras escalonadas o ranuras irregulares.

Características del material

Dureza: Los materiales más duros (como 90 Shore A) pueden reducir el ancho de la ranura, mientras que los materiales más blandos (como 60 Shore A) requieren ranuras más anchas para evitar la extrusión.

Módulo elástico: Los materiales altamente elásticos (como el caucho de silicona) permiten una relación de compresión menor y la profundidad de la ranura se puede aumentar adecuadamente.

Estabilidad térmica: Los materiales de alta temperatura (como el caucho fluorado) deben tener en cuenta el coeficiente de expansión térmica y el tamaño de la ranura debe reservarse para el espacio de expansión.

  Resistencia al desgaste: para escenarios de sellado dinámico, es necesario optimizar la rugosidad de la superficie de la ranura (como Ra ≤ 0.8 μ m) para reducir el desgaste. Rango de temperatura

Alta temperatura: La expansión térmica del material puede provocar cambios en la tasa de compresión del anillo de sellado, lo que requiere compensación mediante el ajuste de la profundidad de la ranura (por ejemplo, reduciendo la profundidad de la ranura de 0,1 a 0,3 mm).

Baja temperatura: La contracción del material puede provocar fugas, lo que requiere un aumento en la tasa de compresión inicial o la selección de un material flexible de baja temperatura (como caucho de silicona).

Propiedades medianas

Medio corrosivo: seleccione materiales resistentes a la corrosión (como juntas tóricas revestidas de PTFE) y diseñe una superficie de ranura lisa (Ra ≤ 0.4 μ m) para reducir la retención del medio.

Medio lubricante: reduzca la rugosidad de la superficie de la ranura para reducir la fricción; para medios no lubricantes, aumente el ancho de la ranura para reducir el desgaste.

Gas a alta presión: Diseñe una estructura de prevención de erosión por gas (por ejemplo, agregando orificios de ventilación en la parte inferior de la ranura).

III. Modo y dirección de movimiento

Movimiento repetitivo

El ancho de la ranura debe cumplir con los requisitos de rodadura del anillo de sellado (generalmente de 1,1 a 1,3 veces el diámetro del alambre) y controlar la profundidad de la ranura para evitar el arrastre.

El movimiento a alta velocidad requiere optimizar el radio de la ranura (radio de 0,3 a 1 mm) para reducir la concentración de tensión.

Movimiento rotatorio

El sellado axial requiere el diseño de una ranura escalonada o laberíntica para evitar que el anillo de sellado quede presionado en el espacio.

El sellado radial requiere controlar la profundidad de la ranura en la relación entre la profundidad de la ranura y el diámetro del eje (normalmente la profundidad de la ranura ≤ 0,5 veces el diámetro del eje).

Movimiento compuesto

Para condiciones de oscilación + rotación, diseñe una ranura irregular (como elíptica) para adaptarse a la deformación multidireccional.

IV. Restricciones de ensamblaje y procesamiento

Método de montaje

Montaje radial: La ranura debe diseñarse con un ángulo de guía (normalmente 30 ° a 45 ° ) para facilitar la instalación.

Montaje axial: Reserve espacio de instalación (por ejemplo, que el ancho de la ranura sea entre 0,5 y 1 mm mayor que el diámetro del anillo de sellado).

Método de procesamiento

Fresado: Adecuado para procesar ranuras rectangulares, pero controla la esquina redondeada inferior (radio) ≤ 0,5 mm).

Rectificado: Se pueden lograr ranuras de alta precisión (como Ra ≤ 0.2 μ m), pero tiene un coste mayor.

Mecanizado por descarga eléctrica (EDM): aplicable a materiales duros o ranuras de formas complejas (como ranuras irregulares).

Limitaciones de costos

Las formas simples (como los rectángulos) tienen bajos costos de procesamiento y son adecuadas para la producción en masa; las formas complejas (como los trapecios) requieren herramientas especiales y tienen costos más altos.

V. Requisitos de rendimiento de sellado

Control de tasa de fugas

El sellado de alta presión requiere el diseño de múltiples ranuras (como una estructura de junta tórica doble) o sellado laberíntico.

El sellado al vacío requiere controlar la rugosidad de la superficie de la ranura (Ra ≤ 0.1 μ m) para reducir la permeación de gas.

Fricción y desgaste

Los requisitos de baja fricción (como los cilindros hidráulicos) requieren optimizar el tratamiento de la superficie de la ranura (como el cromado duro) o seleccionar materiales autolubricantes (como PTFE).

Los requisitos de alto desgaste (como la maquinaria de construcción) requieren aumentar la dureza de la ranura (como un tratamiento de temple).

Esperanza de vida

El diseño de larga duración requiere aumentar el ancho de la ranura para reducir la fatiga por compresión del anillo de sellado o utilizar una estructura de sellado combinada para distribuir la tensión.

VI. Estándares y normas

Normas internacionales

ISO 3601: Especifica la tolerancia de las dimensiones de las ranuras para las ranuras de juntas tóricas (como la tolerancia del ancho de la ranura). ± 0,1 mm).

DIN 3760: Para ranuras de anillos de sellado de sistemas hidráulicos, recomienda un ángulo de ranura trapezoidal de 75 °

Estándares de la industria

Aeroespacial: Debe cumplir con el estándar NAS1613, y la superficie de la ranura requiere tratamiento anodizado.

Alimentos y medicamentos: Debe cumplir con los estándares de la FDA, siendo el material de la ranura no tóxico y fácil de limpiar.

VII. Factores ambientales

Vibración y choque

Diseñe una estructura que evite el aflojamiento (como agregar un resorte en la parte inferior de la ranura) o aumente la profundidad de la ranura para absorber la vibración.

Contaminación radiológica y química

En la industria nuclear, seleccione materiales antirradiación (como caucho de etileno propileno) y diseñe ranuras de sellado para evitar fugas de radiación.

En el campo químico, diseñar recubrimientos anticorrosivos (como la pulverización de politetrafluoroetileno) o utilizar ranuras totalmente metálicas.

La forma de la ranura se puede optimizar para lograr un sellado confiable, una larga vida útil y un costo controlable.

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