धातु खोखले ओ-रिंग: सिद्धांत, लाभ और स्थापना खांचे

धातु की खोखली ओ-रिंग, धातु की ट्यूबिंग से बनी एक गोलाकार सीलिंग रिंग होती है, जिसका क्रॉस-सेक्शन आमतौर पर गोलाकार होता है (हालाँकि अंडाकार, आयताकार आदि भी संभव हैं)। यह सीलिंग इंटरफेस के बीच सूक्ष्म अंतरालों को भरने के लिए संपीड़न के तहत प्रत्यास्थ रूप से विकृत होकर कार्य करती है, जिससे एक सील प्राप्त होती है। इलास्टोमेरिक सील के विपरीत, इसे विशेष रूप से उच्च तापमान, उच्च दबाव, उच्च निर्वात और तीव्र संक्षारण जैसे चरम वातावरणों में सीलिंग चुनौतियों का समाधान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

​I. कार्य सिद्धांत: लोचदार विरूपण और लाइन संपर्क सीलिंग​

धातु खोखले ओ-रिंग का सीलिंग सिद्धांत क्लासिक "लाइन संपर्क" तंत्र पर आधारित है, जिसमें निम्नलिखित प्रमुख चरण शामिल हैं:

1. ​प्रीलोड और लाइन संपर्क:​​
   • जब फ्लैंज या कनेक्टर को बोल्ट से कस दिया जाता है, तो ग्रूव कवर धातु के खोखले ओ-रिंग पर एक अक्षीय संपीड़न बल लागू करता है।
   • इस बल के कारण खोखली धातु की अंगूठी की दीवार पर दबाव पड़ता हैलोचदार विरूपण​ (चपटा करना), इसकी बाहरी दीवार को सीलिंग ग्रूव और कवर प्लेट के निचले हिस्से पर कसकर दबाते हुए, एक सतत "लाइन संपर्क" सीलिंग बैंड बनाता है। यह प्रारंभिक संपर्क मूल स्थैतिक सील प्रदान करता है।
2. ​सिस्टम दबाव-सहायता प्राप्त सीलिंग (स्व-ऊर्जावान प्रभाव):​​
   • जब आंतरिक प्रणाली का दबाव बढ़ता है, तो माध्यम का दबाव ओ-रिंग के अंदर कार्य करता है, या तो नाली आधार में वेंट छेद के माध्यम से या सीधे।
   • दबाव ओ-रिंग को बाहर की ओर फैलने के लिए मजबूर करता है, जिससे इसकी सीलिंग लिप (चपटा होने से बनने वाला संपर्क किनारा) विपरीत सीलिंग सतह के विरुद्ध अधिक कसकर दब जाती है।सिस्टम का दबाव जितना अधिक होगा, सीलिंग संपर्क दबाव उतना ही अधिक होगायह "स्व-ऊर्जावान प्रभाव" सीलिंग विश्वसनीयता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है।

​ठोस धातु ओ-रिंग से अंतर:​​

• ​ठोस धातु ओ-रिंग्सअंतरालों को भरने के लिए धातु को प्लास्टिक रूप से विकृत करने हेतु ये मुख्य रूप से उच्च संपीड़न बलों पर निर्भर करते हैं। इन्हें उच्च सीलिंग बलों की आवश्यकता होती है और इन्हें अलग करने के बाद अक्सर पुन: उपयोग नहीं किया जा सकता।
• ​खोखले धातु ओ-रिंग​ मुख्य रूप से ट्यूब दीवार के लोचदार विरूपण पर निर्भर करते हैं, जिसके लिए बहुत कम सीलिंग बलों की आवश्यकता होती है और बेहतर लोचदार पुनर्प्राप्ति की पेशकश होती है, जिसके परिणामस्वरूप बेहतर पुन: प्रयोज्यता होती है।

​II. मुख्य लाभ​

अपने कार्य सिद्धांत और धातु सामग्री के आधार पर, धातु खोखले ओ-रिंग निम्नलिखित उत्कृष्ट लाभ प्रदान करते हैं:

1. ​अत्यंत व्यापक तापमान सहनशीलता:​​ इसका सबसे उल्लेखनीय लाभ यह है कि सामग्री के चुनाव (जैसे, इनकोनेल, स्टेनलेस स्टील 316, हेस्टेलॉय) के आधार पर, यह अत्यधिक तापमान का सामना कर सकता है।-250°C से 1000°C से अधिक, किसी भी पॉलिमर सीलिंग सामग्री से कहीं अधिक।
2. ​उत्कृष्ट उच्च-दबाव और उच्च-वैक्यूम सीलिंग प्रदर्शन:​सैकड़ों मेगापास्कल (एमपीए) के अति-उच्च दबाव को सहन करने में सक्षम। उच्च-निर्वात प्रणालियों में, धातु की अत्यंत कम गैस पारगम्यता ही उत्कृष्ट निर्वात अखंडता सुनिश्चित करती है।
3. ​उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध:​विशेष मिश्रधातु विभिन्न मजबूत अम्लों, क्षारों, कार्बनिक सॉल्वैंट्स और उच्च तापमान ऑक्सीकरण वातावरण का प्रतिरोध कर सकते हैं।
4. ​कोई खिंचाव या आराम नहीं, लंबे समय तक चलने वाली सील:​धातु की सामग्रियां उच्च तापमान पर प्लास्टिक या रबर की तरह खिसकती या पुरानी नहीं होती हैं, जिससे लंबे समय तक स्थिर सीलिंग बल बना रहता है और शिथिलता के कारण रिसाव को रोका जा सकता है।
5. ​पुन: प्रयोज्यता:​सही डिजाइन और स्थापना के साथ, जब तक स्थायी क्रशिंग (अति-संपीडन) नहीं होती है, इसे अलग किया जा सकता है और कई बार पुन: उपयोग किया जा सकता है, जिससे दीर्घकालिक रखरखाव लागत कम हो जाती है।
6. ​विकिरण प्रतिरोध:​विकिरण जोखिम वाले वातावरण के लिए उपयुक्त, जैसे कि परमाणु उद्योग।

​III. स्थापना नाली डिजाइन और प्रमुख पैरामीटर​

धातु के खोखले ओ-रिंग्स के समुचित कार्य के लिए ग्रूव डिज़ाइन अत्यंत महत्वपूर्ण है। इसका मुख्य उद्देश्य है: ​ओ-रिंग के पार्श्व प्रवाह को प्रतिबंधित करते हुए इसके लिए सटीक संपीड़न स्थान प्रदान करना।​

​1. नाली के प्रकार​

• ​ओपन ग्रूव (सबसे आम):​​ नाली को एक फ्लैंज सतह में मशीनिंग द्वारा बनाया जाता है, और दूसरी सतह एक सपाट सीलिंग सतह होती है। अधिकांश उच्च-दाब स्थैतिक सीलों के लिए उपयुक्त।
• ​बंद नाली (दो-भाग नाली):​​ प्रत्येक फ्लैंज फेस में एक अर्ध-खांचा मशीनिंग द्वारा खांचा बनाया जाता है। यह ओ-रिंग की स्थिति और स्थापना को सुगम बनाता है, लेकिन इसके लिए उच्च मशीनिंग सटीकता की आवश्यकता होती है।

​2. कुंजी नाली आयाम डिजाइन​

खांचे के आयाम ओ-रिंग के मुक्त व्यास (OD) और दीवार की मोटाई (WT) से निकटता से संबंधित होते हैं। वृत्ताकार अनुप्रस्थ काट वाली खोखली धातु ओ-रिंगों के लिए निम्नलिखित मूल डिज़ाइन सिद्धांत हैं (विशिष्ट आयामों के लिए मानकों या आपूर्तिकर्ता की सिफारिशों का संदर्भ लें):

• ​नाली की चौड़ाई (W):​​
  • इसे समायोजित करने के लिए, इसे ओ-रिंग के मुक्त व्यास (ओडी) से थोड़ा बड़ा होना चाहिए। आमतौर पर,W ≈ OD + (10% ~ 20%) OD.
  • चौड़ाई अत्यधिक नहीं होनी चाहिए, अन्यथा, ओ-रिंग दबाव में अत्यधिक विकृत हो सकती है और अंतराल में बाहर निकल सकती है, जिससे क्षति हो सकती है।
• ​नाली की गहराई (डी):​​
  • यह हैसबसे महत्वपूर्ण​ पैरामीटर, सीधे ओ-रिंग का निर्धारण करता है ​संक्षिप्तीकरण अनुपात.
  • ​संपीड़न अनुपात = (ओडी - डी) / ओडी × 100%​​
  • स्थैतिक सीलों के लिए, अनुशंसित प्रारंभिक संपीड़न अनुपात आमतौर पर ​ के बीच होता है15% और 30%​अनुपात बहुत कम होने पर रिसाव हो सकता है; बहुत अधिक होने पर ओ-रिंग कुचल सकता है, जिससे इसकी लोच समाप्त हो सकती है और यह पुनः उपयोग योग्य नहीं रह जाता।
  • नाली की गहराई (D) O-रिंग के मुक्त व्यास (OD) से कम होनी चाहिए।
• ​नाली सतह खुरदरापन:​​
  • सीलिंग संपर्क चेहरों की सतही खुरदरापन महत्वपूर्ण है। आमतौर पर,रा ≤ 0.8 μm​ अच्छे लाइन संपर्क को सुनिश्चित करने और रिसाव पथ को न्यूनतम करने के लिए आवश्यक है।
• ​नाली कोनों:​​
  • नाली के तल और साइडवॉल के बीच के जंक्शन में तनाव संकेन्द्रण और ओ-रिंग के स्कोरिंग को रोकने के लिए उपयुक्त त्रिज्या (छोटा चैम्फर) होनी चाहिए।

​3. संपीड़न नियंत्रण: प्रतिशत संपीड़न​

स्थापना के बाद, ओ-रिंग की ऊँचाई को संपीड़ित किया जाता है। संपीड़न की इस डिग्री को "प्रतिशत संपीड़न" द्वारा मापा जाता है।

• ​प्रतिशत संपीड़न = (मुक्त ऊंचाई - संपीड़ित ऊंचाई) / मुक्त ऊंचाई × 100%​​
• मानक वृत्ताकार अनुप्रस्थ काट वाली खोखली धातु ओ-रिंगों के लिए,20% – 30% संपीड़न​ एक सामान्य और प्रभावी सीमा है। यह खांचे की गहराई की सटीक गणना करके और उपयुक्त गैस्केट या स्पेसर का चयन करके सुनिश्चित किया जाना चाहिए।

​IV. विशिष्ट अनुप्रयोग​

• ​एयरोस्पेस:​इंजन, ईंधन प्रणालियाँ, उच्च तापमान पाइपलाइनें।
• ​पेट्रोरसायन:​​ उच्च तापमान, उच्च दबाव रिएक्टर, वाल्व, पाइप कनेक्शन।
• ​परमाणु उद्योग:​परमाणु रिएक्टर और संबंधित उपकरण।
• ​वैक्यूम भट्टियां, अर्धचालक उपकरण:​​ चैंबर दरवाजा सील को अति-उच्च वैक्यूम रखरखाव की आवश्यकता होती है।
• ​सुपरक्रिटिकल द्रव उपकरण.​​

​निष्कर्ष​

धातु की खोखली ओ-रिंग चरम स्थितियों में सीलिंग चुनौतियों के लिए सर्वोत्तम समाधानों में से एक है। इसका सफल अनुप्रयोग काफी हद तक इस पर निर्भर करता हैसही सामग्री का चयन​ (माध्यम और तापमान का मिलान), ​सटीक नाली डिजाइन​ (संपीड़न को नियंत्रित करना), और ​स्वच्छ, पेशेवर स्थापनाइनका चयन और उपयोग करते समय, असफल-सुरक्षित संचालन सुनिश्चित करने के लिए पेशेवर आपूर्तिकर्ताओं या मानक विनिर्देशों (जैसे एएमएस श्रृंखला) के साथ विस्तार से परामर्श करने की अत्यधिक अनुशंसा की जाती है।