Wie wählt man das Kompressionsverhältnis des O-Rings?

Eine der Entscheidungen, die Geräteentwickler treffen müssen, wenn sie O-Ringe in ihre Anwendungen einbauen: O-Ringe drücken die passende Hardware zusammen, um eine effektive Abdichtung zu bilden.

Was ist O-Ring-Extrusion?
Quetschen ist das Verhältnis der angewendeten Verformung zum Prozentsatz der Dicke des Querschnitts, ausgedrückt als freier Zustand in der Menge der Versiegelung. Die "angeregte" Elastomermatrix mit dem verformten Dichtungsquerschnitt ähnelt einer Druckfeder, die inhärente Elastizität des Gummimaterials ermöglicht es ihm, gegen die Gegenkomponente zurückzudrücken. Diese Kontaktkraft blockiert Flüssigkeit, Gas und trockenes Pulver und verhindert, dass sie zwischen der Gummidichtung und der passenden Hardware fließen.
Je größer der Druck ist, desto größer ist die Kraft, die auf die Hardware ausgeübt wird, und desto fester ist die Dichtung. Dies bedeutet jedoch nicht unbedingt, dass Designer immer die am meisten überfüllten angeben sollten (vorausgesetzt, sie wissen, um welches Niveau es sich handelt und warum, dies ist das "meiste"). Es sind viele Faktoren zu berücksichtigen, darunter:
Hermetisch versiegelt
Wie bereits erwähnt, führt eine dichtere Abdichtung normalerweise zu einem höheren Quetschgrad. Ab einem bestimmten Grad können jedoch andere Faktoren eingreifen, die zu einer wirksamen Abdichtung führen können, z. B. die durch die Gegenhardware verursachte Spannungskraft.

Paarungs-Hardware-Stress
Wenn der Druck erhöht wird und die Kompressionskraft zu groß ist, kann die passende Hardware je nach Material und Hardware-Design möglicherweise beschädigt werden.

Anwendungsreibung und Verschleiß
Ein höherer Druck ist auch mit mehr Reibung und schnellerem Verschleiß für dynamische Anwendungen ausgestattet. Dies kann ausreichen, um die Funktion des Geräts zu beeinträchtigen. Beispielsweise kann bei medizinischen Geräten mit manueller Einstellung ein O-Ring, der übermäßige Reibung erzeugt, den Arzt daran hindern, das Gerät korrekt zu verwenden.

O-Ring ist beschädigt
Bei höherem Quetschen besteht ein höheres Risiko, das auftritt, wenn die Klemme mit einem O-Ring installiert wird, wodurch ein Weg für den Flüssigkeits- oder Gasfluss um die Dichtung entsteht. Die Abbildungen 1 und 2 zeigen das Finite-Elemente-Modell dessen, was passiert, wenn der O-Ring mit 40% bzw. 25% Extrusion installiert wird. Dieses Modell beschreibt das Einklemmen und Beschädigen der O-Ring-Dichtung beim Einbau in einen Stecker (Kolbentyp). Bei 40% ist ein Einklemmen schwer zu vermeiden, während bei 25% ein Einklemmen vermieden wird.

Kompressionssatz
Der elastische Quetschkörper wird auf die Hardware aufgebracht, um eine Dichtkraft zu erzeugen, die mit der Zeit zum Zerfall neigt. Wenn diese Kraft vollständig gedämpft ist, behält der O-Ring seine Form, auch wenn er nicht mehr zusammengedrückt wird. Der Kompressionssatz ist die Messung dieses Zerfalls, ausgedrückt als Prozentsatz. Wenn die Druckverformung 80% erreicht, besteht die Gefahr, dass die meisten O-Ringe ihre Dichtfähigkeit verlieren. Es dauert im Allgemeinen lange, bis O-Ringe auf einem höheren Niveau komprimiert sind, um das Niveau von 80% Kompressionsset zu erreichen. Nur basierend auf dem Kompressionssatz führt der höhere Extrusionsgrad im Allgemeinen zu einer längeren Lebensdauer der O-Ringe.
Letztes Wort der Vorsicht
Konstrukteure müssen all diese Faktoren sorgfältig berücksichtigen - zusätzlich zu anderen anwendungsspezifischen Faktoren wie Temperatur und Druck des zu versiegelnden Materials - sie entscheiden, wie viele O-Ringe vor dem Auftragen zusammengedrückt werden sollen. Die richtige Entscheidung ist, über die längste Lebensdauer des O-Rings mit der geringsten Beschädigung oder den O-Ring selbst oder die dazugehörige Hardware auf die beste Dichtung umzuschalten.