So dichten Sie einen O-Ring an einem Drucksensor der TR-Serie ab

Merit Sensor bietet einen vollständig kalibrierten, rückseitigen Drucksensor für aggressive Medien zur Verwendung mit allen Medien, die mit Silizium, Glas, Keramik und Lot kompatibel sind. Diese Sensorbaugruppe (TR-Serie) wurde für die Verwendung mit einem O-Ring entwickelt, der eine Gesichtsabdichtung an der Rückseite des Sensors erzeugt.

Bei der Konstruktion einer O-Ring-Gleitringdichtung sind viele technische Überlegungen zu berücksichtigen. Damit in der ersten Entwicklungsrunde ein gutes Design erreicht werden kann, müssen mehrere Faktoren klar definiert werden. Diese Informationen sind bei der nachfolgenden Materialauswahl (sowohl für den O-Ring als auch für das Gehäuse, in das er eingesetzt wird) von entscheidender Bedeutung und für die anschließende Dimensions- und Spannungsanalyse erforderlich.

Spezifikationen

Temperaturspezifikation

Identifizieren Sie die minimalen und maximalen Endgebrauchstemperaturen sowohl für den Betrieb als auch für die Lagerbedingungen. Wird die Gebrauchstemperatur konstant sein oder schwanken? Wird sich gleichzeitig der Druck ändern?

Druckspezifikation

Identifizieren Sie den minimalen und maximalen Gebrauchsdruck. Werden die Drücke alle positiv, alle negativ oder eine Kombination aus sowohl positiv als auch negativ sein? Werden die Drücke schwanken oder konstant sein? Ändert sich gleichzeitig die Temperatur?

Medienspezifikation

Identifizieren Sie die Medien, die mit dem Sensor in Kontakt kommen. Welche Chemikalien enthalten sie? Sind sie kompatibel mit Silizium, Borosilikatglas, 96 % Aluminiumoxidkeramik und Lot? Wie werden die Expositionsbedingungen sein (Temperatur, Druck, Dauer, Konzentration usw.) Denken Sie an beide Seiten des Sensors. Die Rückseite wird den rauen Medien ausgesetzt sein. Die Vorderseite wird einigen anderen Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Stellen Sie sicher, dass die „Oberseite“ vor den aggressiven Medien geschützt ist.

http://www.applerubber.com/src/pdf/chemical-compatibility.pdf

O-Ring-Optionen

Materialoptionen

Das O-Ring-Material sollte anhand der oben angegebenen Informationen ausgewählt werden. Die Weichheit des O-Rings sollte basierend auf dem maximalen Gebrauchsdruck und den resultierenden Verpackungsbelastungen ausgewählt werden. Ein weicher O-Ring bietet eine sehr nachgiebige Abdichtung, die zu sehr geringen induzierten Verpackungsspannungen führt, aber bei hohen Drücken möglicherweise nicht gut abdichten kann. Umgekehrt würde ein harter O-Ring bei hohen Drücken gut abdichten, kann aber auch hohe Verpackungsspannungen verursachen. Unterschiedliche O-Ring-Materialien haben unterschiedliche Temperaturhandhabungseigenschaften. Die Glasübergangstemperatur des Polymers begrenzt die untere funktionelle Betriebstemperatur des O-Rings. Die Temperatur, bei der sich das Polymer zu zersetzen oder zu erweichen beginnt, begrenzt die obere Funktionstemperatur des O-Rings. Es ist auch wichtig, die Medienkompatibilität der verschiedenen O-Ring-Polymere zu betrachten. Die Lebensdauer des O-Rings und die Quellung des O-Rings sind je nach O-Ring-Material und Medium unterschiedlich. Es kann schwierig sein, genau das richtige Material zu finden, das alle Spezifikationsanforderungen erfüllt.

http://www.applerubber.com/src/pdf/general-properties-of-orings.pdf

Geometrieoptionen

Nach der Materialauswahl kommt als nächstes die Bestimmung der O-Ring-Größe (AD und Querschnitt) in Betracht. Der O-Ring sollte mehrere verschiedene Ziele erreichen. Der O-Ring muss sicherstellen, dass das Medium bei minimalem und maximalem Druck nicht austritt. Der O-Ring muss sicherstellen, dass das Medium bei minimalen und maximalen Temperaturen nicht austritt. Der O-Ring sollte so gewählt werden, dass der Aufbau von Gehäusespannungen während Druck- und Wärmezyklen minimiert wird.
Es gibt verschiedene O-Ring-Geometrien, die für die Gleitringdichtung verwendet werden können. Jeder von ihnen hat Vor- und Nachteile. Die gebräuchlichste und kostengünstigste O-Ring-Geometrie ist der standardmäßige kreisförmige Querschnitt. Diese Geometrie kann sowohl für positive als auch für negative Drücke verwendet werden. Um die Hochdruckabdichtung zu unterstützen, können Stützringe verwendet werden, um Probleme mit dem Auspressen zu vermeiden. Neben dem runden Querschnitt gibt es „X“- und „U“-förmige O-Ring-Querschnitte. Der „U“-förmige O-Ring ist in zwei Konfigurationen erhältlich, die als Gleitringdichtung dienen können (nach innen gerichteter Kanal für Überdruckanwendungen, nach außen gerichteter Kanal für Unterdruckanwendungen). Der Querschnitt „X“ funktioniert in beiden Anwendungen.

Optionen für O-Ring-Verschraubungen

Gegen Eberdrüse

Die Senkbohrung ist die gebräuchlichste O-Ring-Stopfbuchse. Es ist relativ einfach zu entwerfen und herzustellen. Die Tiefe und Breite der Stopfbuchse können an die spezifischen Anwendungsspezifikationen angepasst werden. Zu berücksichtigende Punkte sind der Squeeze-Prozentsatz, die Quellung und die Wärmeausdehnungskoeffizienten.

Schwalbenschwanzverschraubung

Die Schwalbenschwanz-Drüse ist die komplizierteste O-Ring-Drüse. Es ist schwierig zu konstruieren und ist teuer in der Herstellung. Der Hauptvorteil dieses Stopfbuchsendesigns besteht darin, dass es hilft, die O-Ringe während der Montage an Ort und Stelle zu halten. Es wird nicht für kleine O-Ringe empfohlen. Diese Konstruktion ist noch empfindlicher gegenüber dem Quetschprozentsatz, der Quellung und den Wärmeausdehnungskoeffizienten.

Empfohlene technische Analyse und Verifizierung

Um sicherzustellen, dass der O-Ring über den gesamten Temperatur- und Druckeinsatzbereich richtig abdichtet, sollten mehrere verschiedene Analysen durchgeführt werden. Es ist wichtig, statische Kräfte, dynamische Kräfte und die Auswirkungen der Temperatur auf jeden zu betrachten.

Statische und dynamische Analyse

Es ist wichtig, die Dimensionsänderungen zu berechnen, die mit der Temperatur auftreten. Die Außen-, Innen- und Querschnittsdurchmesser des O-Rings sollten bei den Min- und Max-Temperaturen berechnet werden. Die Breite und Tiefe der Verschraubung sollte für Min- und Max-Temperaturen berechnet werden. Das Zusammendrücken des O-Rings sollte bei jedem dieser Extremwerte berechnet werden, um sicherzustellen, dass die Stopfbuchsenabmessungen angemessen sind. Berücksichtigen Sie unbedingt die Quellung des O-Ring-Materials aufgrund des Mediums, das mit dem O-Ring in Kontakt kommt. Anhand dieser Abmessungen können die Nulldruckspannungen der Verpackung abgeschätzt werden.
Das statische Modell sollte dann verwendet werden, um die Spannungen bei Temperatur- und Druckänderungen zu bewerten. Basierend auf den Ergebnissen dieser Analyse kann eine geeignete Kombination aus O-Ring-Größe, O-Ring-Material und Stopfbuchsenabmessung ausgewählt werden, um die optimale Lösung zu bieten.

Da jede Anwendung eine einzigartige Kombination von Temperatur, Druck und Medien ist, wird empfohlen, dass der Kunde eine Verifizierungsprüfung durchführt, um sicherzustellen, dass das O-Ring-Material, der O-Ring-Querschnitt und die Stopfbuchsenabmessungen eine robuste Lösung bieten im Endantrag.