Inele O metalice goale: principii, avantaje și caneluri de instalare

Inelul O metalic gol este un inel de etanșare circular fabricat din tuburi metalice, de obicei cu o secțiune transversală circulară (deși sunt posibile și forme ovale, dreptunghiulare etc.). Funcționează prin deformare elastică sub compresie pentru a umple micro-golurile dintre interfețele de etanșare, realizând astfel o etanșare. Spre deosebire de etanșările elastomerice, acesta este special conceput pentru a face față provocărilor de etanșare în medii extreme care implică temperaturi ridicate, presiune ridicată, vid ridicat și coroziune puternică.

​I. Principiul de funcționare: Deformare elastică și etanșare a contactului cu linia​

Principiul de etanșare al inelului O metalic gol se bazează pe mecanismul clasic de „contact liniar”, care implică următorii pași cheie:

1. ​Preîncărcare și contact de linie:​
   • Când flanșele sau conectorii sunt strânse cu șuruburi, capacul canelurii aplică o forță de compresie axială asupra inelului O metalic gol.
   • Această forță face ca peretele inelului metalic gol să sufere...deformare elastică(aplatizare), apăsând ferm peretele exterior pe fundul canelurii de etanșare și pe placa de acoperire, formând o bandă de etanșare continuă de tip „contact liniar”. Acest contact inițial asigură etanșarea statică de bază.
2. ​Etanșare asistată de presiune a sistemului (efect de autoenergizare):​
   • Când presiunea internă a sistemului crește, presiunea medie acționează asupra interiorului inelului O, fie prin orificiile de ventilație din baza canelurii, fie direct.
   • Presiunea forțează în continuare inelul O să se extindă spre exterior, apăsând buza de etanșare (marginea de contact formată prin aplatizare) mai strâns pe suprafața de etanșare opusă.Cu cât presiunea sistemului este mai mare, cu atât presiunea de contact de etanșare este mai mareAcest „efect de autoenergizare” îmbunătățește semnificativ fiabilitatea etanșării.

​Diferența față de inelele O din metal solid:​

• ​Inele O din metal solidSe bazează în principal pe forțe mari de compresie pentru a deforma plastic metalul și a umple golurile. Acestea necesită forțe de etanșare mari și adesea nu sunt reutilizabile după dezasamblare.
• ​Inele O metalice goalese bazează în principal pe deformarea elastică a peretelui tubului, necesitând forțe de etanșare mult mai mici și oferind o recuperare elastică mai bună, rezultând o reutilizabilitate superioară.

​II. Avantaje principale​

Pe baza principiului de funcționare și a materialului metalic, inelele O metalice tubulare oferă următoarele avantaje remarcabile:

1. ​Toleranță extrem de largă la temperatură:Cel mai notabil avantaj al său. În funcție de materialul ales (de exemplu, Inconel, oțel inoxidabil 316, Hastelloy), poate rezista la temperaturi extreme de la-250°C până la peste 1000°C, depășind cu mult orice material de etanșare polimeric.
2. ​Performanță excelentă de etanșare la presiune înaltă și vid ridicat:Capabil să reziste la presiuni ultra-înalte de sute de megapascali (MPa). În sistemele cu vid înalt, permeabilitatea foarte scăzută la gaze a metalului în sine asigură o integritate excelentă a vidului.
3. ​Rezistență remarcabilă la coroziune:Aliajele speciale pot rezista la diverși acizi puternici, alcali, solvenți organici și medii de oxidare la temperaturi ridicate.
4. ​Fără infiltrații sau relaxare, etanșare de lungă durată:Materialele metalice nu se deteriorează și nu se deteriorează precum materialele plastice sau cauciucul la temperaturi ridicate, menținând o forță de etanșare stabilă pe termen lung și prevenind scurgerile cauzate de relaxare.
5. ​Reutilizabilitate:Cu o proiectare și o instalare corectă, atâta timp cât nu are loc strivirea permanentă (supracompresie), acesta poate fi dezasamblat și reutilizat de mai multe ori, reducând costurile de întreținere pe termen lung.
6. ​Rezistența la radiații:Potrivit pentru medii cu expunere la radiații, cum ar fi industria nucleară.

​III. Proiectarea canelurilor de instalare și parametrii cheie​

Proiectarea canelurilor este esențială pentru funcționarea corectă a inelelor O metalice tubulare. Obiectivul principal este:pentru a oferi un spațiu de compresie precis pentru inelul O, restricționând în același timp curgerea laterală a acestuia.​

​1. Tipuri de caneluri​

• ​Șanț deschis (cel mai comun):Canalul este prelucrat pe o față a flanșei, iar cealaltă este o suprafață de etanșare plană. Potrivit pentru majoritatea etanșărilor statice de înaltă presiune.
• ​Canelură închisă (canelură în două părți):Canalul este format prin prelucrarea unei semi-canele în fiecare față a flanșei. Facilitează poziționarea și instalarea inelului O, dar necesită o precizie ridicată de prelucrare.

​2. Proiectarea dimensiunilor canelurilor cheie​

Dimensiunile canelurii sunt strâns legate de diametrul liber (OD) și de grosimea peretelui (WT) al inelului O. Următoarele sunt principiile de proiectare de bază pentru inelele O metalice tubulare cu secțiune transversală circulară (dimensiunile specifice trebuie să se refere la standarde sau la recomandările furnizorului):

• ​Lățimea canelurii (l):​
  • Ar trebui să fie puțin mai mare decât diametrul liber (OD) al inelului O pentru a-l găzdui. De obicei,W ≈ DO + (10% ~ 20%) DO.
  • Lățimea nu trebuie să fie excesivă, altfel inelul O se poate deforma excesiv sub presiune și poate fi extrudat în spațiu, provocând deteriorări.
• ​Adâncimea canelurii (D):​
  • Aceasta estecel mai criticparametru, determinând direct inelul Oraport de compresie.
  • ​Raport de compresie = (OD – D) / OD × 100%​​
  • Pentru etanșările statice, raportul de compresie inițial recomandat este de obicei între15% și 30%Un raport prea mic poate cauza scurgeri; unul prea mare poate strivi inelul O, provocând pierderea elasticității și făcându-l nereutilizabil.
  • Adâncimea canelurii (D) trebuie să fie mai mică decât diametrul liber (OD) al inelului O.
• ​Rugozitatea suprafeței canelurilor:​
  • Rugozitatea suprafeței suprafețelor de contact de etanșare este crucială. De obicei,Ra ≤ 0,8 μmeste necesar pentru a asigura un bun contact al liniei și a minimiza căile de scurgere.
• ​Colțuri ale canelurilor:​
  • Joncțiunea dintre fundul canelurii și peretele lateral trebuie să aibă o rază adecvată (tezitură mică) pentru a preveni concentrarea stresului și zgârietura inelului O.

​3. Controlul compresiei: Procentul de compresie​

După instalare, înălțimea inelului O este comprimată. Acest grad de compresie este măsurat prin „procent de compresie”.

• ​Procent de compresie = (Înălțime liberă – Înălțime comprimată) / Înălțime liberă × 100%​
• Pentru inele O metalice tubulare standard cu secțiune transversală circulară,Compresie 20% – 30%​ este o gamă comună și eficientă. Acest lucru trebuie asigurat prin calcularea precisă a adâncimii canelurii și selectarea garniturilor sau distanțierelor adecvate.

​IV. Aplicații tipice​

• ​Aerospațială:Motoare, sisteme de alimentare cu combustibil, conducte pentru temperaturi înalte.
• ​Petrochimie:Reactoare de înaltă temperatură și înaltă presiune, valve, conexiuni de conducte.
• ​Industria nucleară:Reactoare nucleare și echipamente aferente.
• ​Cuptoare cu vid, echipamente semiconductoare:Garnituri de etanșare a ușii camerei care necesită întreținere în vid ultra-înalt.
• ​Echipament cu fluide supercritice.​

​Concluzie​

Garnitura O metalică tubulară este una dintre soluțiile supreme pentru provocările de etanșare în condiții extreme. Aplicarea sa cu succes depinde în mare măsură deselecția corectă a materialelor(potrivirea mediului și a temperaturii),design precis al canelurilor(controlul compresiei) șiinstalare curată și profesionalăLa selectarea și utilizarea lor, este recomandat să consultați în detaliu furnizorii profesioniști sau specificațiile standard (cum ar fi seria AMS) pentru a asigura o funcționare în siguranță.