Comment sceller un joint torique sur un capteur de pression série TR

Le capteur Merit propose un capteur de pression entièrement calibré, à pression arrière, pour support dur et à utiliser avec tout support compatible avec le silicium, le verre, la céramique et la soudure. Cet ensemble de capteur (série TR) a été conçu pour être utilisé avec un joint torique, créant un joint facial à l'arrière du capteur.

De nombreuses considérations techniques doivent être évaluées lors de la conception d'un joint facial à joint torique. Pour s'assurer qu'une bonne conception peut être réalisée au cours du premier cycle de développement, plusieurs facteurs doivent être clairement définis. Ces informations seront essentielles dans les sélections de matériaux ultérieures (à la fois pour le joint torique et le boîtier dans lequel il sera inséré) et seront nécessaires dans l'analyse dimensionnelle et de contrainte ultérieure.

Spécifications techniques

Spécification de température

Identifiez les températures minimales et maximales d'utilisation finale pour les conditions de fonctionnement et de stockage. La température d'utilisation sera-t-elle constante ou fluctuante ? La pression va-t-elle changer en même temps ?

Spécification de pression

Identifier les pressions d'utilisation minimale et maximale. Les pressions seront-elles toutes positives, toutes négatives ou une combinaison à la fois positive et négative ? Les pressions seront-elles fluctuantes ou constantes ? La température changera-t-elle en même temps ?

Spécifications du support

Identifiez le support qui sera en contact avec le capteur. Quelles chimies contiennent-ils ? Sont-ils compatibles avec le silicium, le verre borosilicaté, la céramique d'alumine à 96 % et la soudure ? Quelles seront les conditions d'exposition (température, pression, durée, concentration, etc.) Assurez-vous de penser aux deux côtés du capteur. L'arrière sera exposé aux médias durs. La face avant sera exposée à d'autres conditions environnementales. Assurez-vous que la « face supérieure » est protégée des supports agressifs.

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

Options de joint torique

Options matérielles

Le matériau du joint torique doit être sélectionné en fonction des informations spécifiées ci-dessus. La souplesse du joint torique doit être choisie en fonction de la pression d'utilisation maximale et des contraintes d'emballage qui en résultent. Un joint torique souple fournira un joint très conforme qui entraînera des contraintes d'emballage induites très faibles mais peut ne pas être en mesure de bien sceller à des pressions élevées. À l'inverse, un joint torique dur assurerait une bonne étanchéité à des pressions élevées, mais peut également induire des contraintes d'emballage élevées. Différents matériaux de joint torique ont différentes capacités de gestion de la température. La température de transition vitreuse du polymère limitera la température de fonctionnement fonctionnelle inférieure du joint torique. La température à laquelle le polymère commence à se décomposer ou à se ramollir limitera la température fonctionnelle supérieure du joint torique. Il est également important d'examiner la compatibilité des supports des différents polymères des joints toriques. La longévité du joint torique et la quantité de gonflement que le joint torique subira seront différentes selon le matériau du joint torique et le support. Il peut être difficile de trouver le bon matériau exact pour répondre à toutes les exigences des spécifications.

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

Options de géométrie

Après la sélection du matériau, la détermination de la taille du joint torique (OD et section transversale) est la prochaine chose à considérer. Le joint torique doit atteindre plusieurs objectifs différents. Le joint torique doit garantir que le média ne fuira pas aux pressions minimale et maximale. Le joint torique doit garantir que le média ne fuit pas aux températures minimale et maximale. Le joint torique doit être choisi pour minimiser l'accumulation de contraintes sur l'emballage pendant les cycles de pression et thermiques.
Il existe plusieurs géométries de joints toriques différentes qui peuvent être utilisées pour l'étanchéité faciale. Chacun d'eux a des avantages et des inconvénients. La géométrie de joint torique la plus courante et la plus économique est la section transversale circulaire standard. Cette géométrie peut être utilisée à la fois pour des pressions positives et négatives. Pour faciliter l'étanchéité à haute pression, des bagues d'appui peuvent être utilisées pour éviter les problèmes d'écrasement. En plus de la section transversale circulaire, il existe des sections transversales de joints toriques en forme de "X" et de "U". Le joint torique en forme de « U » est disponible en deux configurations qui pourraient fonctionner comme un joint facial (canal orienté vers l'intérieur pour les applications à pression positive, canal orienté vers l'extérieur pour les applications à pression négative). La section transversale « X » fonctionnera dans les deux applications.

Options de presse-étoupe de joint torique

Contre-Glande Sanglier

Le presse-étoupe à contre-alésage est le presse-étoupe à joint torique le plus courant. Il est relativement simple à concevoir et à fabriquer. La profondeur et la largeur du presse-étoupe peuvent être adaptées pour fonctionner avec les spécifications d'application spécifiques. Les éléments à prendre en compte sont le pourcentage de compression, le gonflement et les coefficients de dilatation thermique.

Glande en queue d'aronde

La glande en queue d'aronde est la glande à joint torique la plus compliquée. Il est difficile à concevoir et coûteux à fabriquer. Le principal avantage de cette conception de presse-étoupe est qu'elle aidera à maintenir les joints toriques en place pendant l'assemblage. Il n'est pas recommandé pour les petits joints toriques. Cette conception est encore plus sensible au pourcentage de compression, au gonflement et aux coefficients de dilatation thermique.

Analyse et vérification techniques suggérées

Pour s'assurer que le joint torique scellera correctement sur toutes les plages d'utilisation de température et de pression, plusieurs analyses différentes doivent être effectuées. Il est important d'examiner les forces statiques, les forces dynamiques et les effets de la température sur chacune.

Analyse statique et dynamique

Il est important de calculer les changements dimensionnels qui se produiront avec la température. Les diamètres OD, ID et section transversale du joint torique doivent être calculés aux températures Min et Max. La largeur et la profondeur du presse-étoupe doivent être calculées pour les températures Min et Max. La compression du joint torique doit être calculée à chacun de ces extrêmes pour s'assurer que les dimensions du presse-étoupe sont adéquates. Assurez-vous de prendre en considération le gonflement de la base du matériau du joint torique sur le support en contact avec le joint torique. Sur la base de ces dimensions, les contraintes de pression nulle sur le colis peuvent être estimées.
Le modèle statique doit ensuite être utilisé pour évaluer les contraintes lors des changements de température et de pression. Sur la base du résultat de cette analyse, une combinaison appropriée de taille de joint torique, de matériau de joint torique et de dimension de presse-étoupe peut être sélectionnée pour fournir la solution optimale.

Parce que chaque application est une combinaison très unique de température, de pression et de fluide, il est recommandé que des tests de vérification soient effectués par le client pour s'assurer que le matériau du joint torique, la section transversale du joint torique et les dimensions du presse-étoupe fourniront une solution robuste dans la demande finale.