Juntas tóricas

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Típica de la junta tórica y la aplicación

Un anillo , también conocido como el embalaje, o una junta tórica , es un mecánico de la junta en la forma de un toro , es un bucle de elastómero con un disco en forma de sección transversal , diseñado para ser colocado en una ranura y comprimido durante el montaje entre dos o más partes, la creación de un sello en la interfaz.

El anillo puede ser utilizado en aplicaciones estáticas o en aplicaciones dinámicas donde hay movimiento relativo entre las partes y el anillo-O. ejemplos dinámicos incluyen la rotación de la bomba y los ejes del cilindro hidráulico pistones.

Juntas tóricas son uno de los sellos más comunes utilizados en el diseño de la máquina, ya que son baratos, fáciles de hacer, confiable, y han simplificar los requisitos de montaje. Se puede sellar decenas de megapascales (en miles de PSI ) de presión.

Contenido

  • 1 Historia
  • 2 Teoría y diseño
    • 2.1 Las aplicaciones típicas
    • 2.2 Aplicación vacío
    • 2.3 aplicaciones de alta temperatura
  • 3 Material
  • 4 sellos Otros
  • 5 modos de fallo
  • 6 Challenger de desastres
  • 7 Futuro
  • 8 Normas
    • 8.1 ISO 3601 de sistemas de potencia de fluidos - Juntas tóricas
  • 9 Véase también
  • 10 Referencias
  • 11 Enlaces externos

Historia

La patente de los EE.UU. la demanda de la junta tórica fue presentada en 1937 por el entonces de 72 años de edad, danés nacido maquinista, Niels Christensen . [ 1 ] Él vino a los EE.UU. en 1891 y poco después de que patentó un sistema de frenos de aire para los tranvías (tranvías). A pesar de sus esfuerzos legales, su propiedad intelectual, los derechos se transmitían de una compañía a otra, hasta que terminó en Westinghouse . [ 2 ] Durante la Segunda Guerra Mundial , el gobierno de EE.UU. comandó la junta tórica de patentes como una guerra relacionados con el tema crítico y dio el derecho para la fabricación a otras organizaciones. Christensen tiene un pago único de $ EE.UU. 75 000 por sus esfuerzos. Litigios dado lugar a un pago de $ 100,000 a sus herederos en 1971, 19 años después de su muerte. [ 3 ]

Teoría y diseño


O-anillo de montaje para una aplicación de alto vacío ultra . Distribución de la presión dentro de la sección transversal de la junta tórica. Las líneas rojas son las superficies duras, que se aplican a alta presión. El líquido en las costuras tiene menor presión. La junta tórica puentes suave la presión sobre las costuras.

O-anillos son una de las más simples, pero la mayoría de ingeniería, precisa, y el sello útiles diseños desarrollados nunca. Se trata de uno de los comunes e importantes elementos más de diseño de la máquina. O-anillos están disponibles en varios tamaños estándar pulgadas y métricas. Los tamaños están especificados por el interior de diámetro y la sección transversal de diámetro (grosor). En los EE.UU. los más comunes medidas en pulgadas son estándar según SAE especificación AS568B (es decir, AS568-214). ISO 3601-1:2008 contiene el estándar de uso común mayoría de los tamaños, tanto en pulgadas y métricas, en todo el mundo. El Reino Unido también tiene tamaños estándares conocidos como el tamaño de BS, por lo general van desde BS001 BS932 a. Varias especificaciones otro tamaño también existen.

  Las aplicaciones típicas

Juntas tóricas conjunta diseño exitoso requiere una rígida montaje mecánico que se aplica una deformación previsibles a la junta tórica. Esto introduce una mecánica calcula la tensión en el anillo o superficies de contacto. Mientras la presión del líquido que es contenido no exceda la presión de contacto de la junta tórica, fuga no puede ocurrir. Afortunadamente, la presión del fluido de transferencia de contenidos a través del anillo de material incompresible o-en esencia, y las subidas de la tensión del contacto con la presión cada vez mayor. Por esta razón, una junta tórica puede sello de alta presión, siempre y cuando no falla mecánica. El error más común es la extrusión a través de las piezas de acoplamiento.

El sello ha sido diseñado para tener un punto de contacto entre la junta tórica y superficies de contacto. Esto permite que un local de alta tensión, capaz de contener la presión alta, sin exceder el límite de elasticidad del anillo de la junta del cuerpo. La naturaleza flexible del anillo de materiales O acomoda las imperfecciones en las piezas de montaje. Pero sigue siendo importante mantener un buen acabado superficial de las piezas de acoplamiento, especialmente a bajas temperaturas, donde la junta de goma alcanza su temperatura de transición vítrea y se convierte cada vez más cristalina. Acabado de la superficie también es especialmente importante en aplicaciones dinámicas. Un acabado de la superficie que es demasiado duro se desgasta la superficie de la junta tórica y una superficie que es demasiado suave no permitirá que la junta esté adecuadamente lubricado por una película fluida.

  aplicaciones de vacío

En el vacío de las aplicaciones, la permeabilidad del material se pone en contacto el punto inútil. En cambio, las fuerzas superiores de montaje se utilizan y el anillo se llena toda la ranura. Además, alrededor de seguimiento anillos de respaldo se utiliza para guardar el anillo de la deformación excesiva [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] Debido a que el anillo se siente la presión ambiental y la presión parcial de gases de efecto sólo en el sello, sus gradientes será empinada cerca de la sello y de poca profundidad en la mayor parte (opuesta a la pendiente de la tensión de contacto [ 7 ] Ver: Vacuum_flange # KF.2FQF .-Los sistemas de alto vacío por debajo de 10 -9 Torr uso del cobre o níquel anillos.-O también, sistemas de vacío que tienen que se sumerge en nitrógeno líquido uso indio anillos, porque de caucho se vuelve dura y frágil a bajas temperaturas.

  aplicaciones de alta temperatura

En algunas aplicaciones de alta temperatura, las juntas tóricas pueden necesitar para ser montado en un estado comprimido tangencialmente, para compensar el efecto Joule-Gow .

  Material


Algunas pequeñas juntas tóricas

Juntas tóricas de selección se basa en la compatibilidad química, temperatura de aplicación, la presión de sellado, la lubricación requisitos,, calidad, cantidad y costo.

Caucho - Termoestables :

Termoplásticos :

  Otros sellos

O-Rings Profiles

Hay variaciones en el diseño de la sección transversal que no sean circulares. Estos incluyen el anillo con un perfil en forma de X, comúnmente llamado el X-ring, ring-Q, o por el nombre de marca registrada Quad Ring. Cuando se aprietan en la instalación, que el sello con cuatro superficies de contacto-2 las superficies de contacto pequeña en la parte superior e inferior. Esto contrasta con el estándar del anillo o de contacto relativamente grande solo superficies superior e inferior. X-anillos son los más comúnmente utilizados en aplicaciones de intercambio, donde se contemplan reducciones de marcha y la fricción de arranque y un menor riesgo de espiral, en comparación con las juntas tóricas.

También hay anillos de perfil cuadrado, comúnmente llamada cuadrados cortes, recortes de torno, o los anillos de la plaza. Cuando las juntas tóricas estaban vendiendo en un premio por la novedad, la falta de procesos de fabricación eficientes y el contenido de mano de obra, los anillos de la plaza se presenta como una sustitución económica para las juntas tóricas. El anillo de la plaza es típicamente fabricados por moldeo de un manguito de elastómero que luego se torno de corte. Este tipo de sello es a veces menos caro de fabricar con ciertos materiales y tecnologías de moldeo ( moldeo por compresión , moldeo por transferencia , moldeo por inyección ), especialmente en bajos volúmenes. El sellado del rendimiento físico de los anillos de la plaza en aplicaciones estáticas es superior a la de Juntas tóricas, sin embargo, en aplicaciones dinámicas es inferior a la de las juntas tóricas. Plaza de los anillos son por lo general sólo se utiliza en aplicaciones dinámicas como energizantes en las asambleas sello de la tapa. Plaza de los anillos también pueden ser más difíciles de instalar que las juntas tóricas.

dispositivos similares con un no-redondo secciones son llamados sellos o envases . Véase también la arandela (mecánica) . [ 8 ]

Modos de fallo

materiales de junta tórica puede ser sometido a altas o bajas temperaturas, ataque químico, la vibración, a la abrasión, y el movimiento. Los materiales son seleccionados de acuerdo a la situación.

Hay Juntas tóricas materiales que pueden tolerar temperaturas tan bajas como -200 C o tan altas como 250 + C. En el extremo inferior, casi todos los materiales de ingeniería se vuelven rígidas y no para sellar, en el extremo superior, los materiales a menudo se queman o descomponerse. ataques químicos pueden degradar el material, inicie grietas frágiles o hacer que se hinche. Por ejemplo, juntas NBR puede romperse cuando se expone a la capa de ozono gas en concentraciones muy bajas, salvo que esté protegido. Otros fracasos pueden ser causados por el uso del tamaño equivocado del anillo de un receso específica, que puede causar la protuberancia de la goma.

  desastre del Challenger

El fracaso de un anillo de sello O se determinó que la causa del transbordador espacial Challenger desastre el 28 de enero de 1986. Un factor que contribuyó fue el frío antes de la puesta en marcha. Esto se demostró famoso en la televisión por Caltech, el profesor de física Richard Feynman , cuando se colocó un pequeño anillo en el agua fría de hielo, y posteriormente mostró su pérdida de flexibilidad ante un comité de investigación.


Juntas tóricas son examinados bajo microscopio de vídeo de alta potencia para los defectos

El material de la junta tórica no se FKM que fue especificado por el contratista de transporte de motor, Morton Thiokol- . FKM no es un buen material para aplicaciones de temperatura fría. Cuando un anillo o se enfría por debajo de su T g ( temperatura de transición de vidrio ), pierde su elasticidad y se vuelve quebradizo. Más importante aún, cuando un anillo o se enfría cerca, pero no más allá, la T g , el frío del anillo o, una vez comprimido, tomará más tiempo de lo normal para volver a su forma original. Juntas tóricas (y todas las otras juntas) de trabajo mediante la creación de presión positiva sobre una superficie evitando fugas. En la noche antes del lanzamiento, el aire excesivamente bajas temperaturas se registraron. Debido a ello, los técnicos de la NASA realizó una inspección. La temperatura ambiente fue dentro de los parámetros de lanzamiento, y la secuencia de lanzamiento se le permitió continuar. Sin embargo, la temperatura de los anillos o de goma se mantuvo significativamente más baja que la del aire circundante. Durante su investigación de las imágenes del lanzamiento, el Dr. Feynman observó una desgasificación pequeño evento del cohete propulsor sólido (SRB) en la unión entre dos segmentos en los momentos inmediatamente anteriores a la explosión. Esto fue atribuido a una junta tórica no. La alta temperatura del gas de escape incidido en el tanque externo, y todo el vehículo fue destruida como resultado.

La industria del caucho ha pasado por su participación en la transformación después del accidente. Muchas juntas tóricas ahora vienen con lote y fecha de la curación de codificación, como en la industria de la medicina, para rastrear con precisión y control de la distribución. Para el sector aeroespacial y militar y las aplicaciones de defensa, juntas tóricas son generalmente de forma individual envasados y etiquetados con el material, la fecha de la curación, y la información del lote. O-anillos pueden, si es necesario, se recordó de la estantería. [ 9 ] Además, las juntas tóricas y los sellos de otros lotes de prueba rutinaria del control de calidad por los fabricantes, y con frecuencia sufren de Q / A más de varias veces por el distribuidor y los usuarios finales último.

En cuanto a los propios SRB, la NASA y Morton Thiokol, rediseñado con una junta de nuevo diseño, que ahora incorpora tres anillos en lugar de dos, con las articulaciones con que tienen calentadores de a bordo que puede ser activado cuando la temperatura baja por debajo de 50 ° F ( 10 ° C). N juntas tóricas cuestiones se han producido desde Challenger , y no jugó un papel en el transbordador Columbia en casos de desastre de 2003.

  Futuro

Un anillo es una de las, sin embargo, muy crítico, mecánica de precisión simple componentes más se haya desarrollado. Sin embargo, hay nuevos avances que pueden tomar parte de la carga de crítica sellado lejos del dominio exclusivo de las juntas tóricas. Hay industrias artesanales de elastómero de consultores ayudar en el diseño del anillo o-menos los recipientes a presión. nano-tecnología -de goma es una nueva frontera tales. En la actualidad, estos avances son el aumento de la importancia de las juntas tóricas. Dado que las juntas tóricas abarcan las áreas de química y ciencia de los materiales , cualquier avance en nano-caucho afectará a la industria de la juntas tóricas.

Ya hay elastómeros lleno de nano-carbón y nano- PTFE y moldeado en las juntas tóricas utilizados en aplicaciones de alto rendimiento. Por ejemplo, los nanotubos de carbono se utilizan en aplicaciones de disipación electrostática y nano-PTFE se utiliza en ultrapura de semiconductores aplicaciones. El uso de nano-PTFE en fluoroelastómeros y perfluoroelastómeros tales como Viton mejora la abrasión resistencia, baja fricción, baja permeabilidad , y puede actuar como relleno limpio.

Uso de conductor negro de humo o de otros rellenos pueden exhibir las propiedades útiles de goma conductora, a saber, la prevención de formación de arcos eléctricos, chispas, y el conjunto de la acumulación de cargos dentro de goma que puede provocar que se comporte como un condensador (disipativa electrostática). Disipando estos cargos, estos materiales, que incluyen dopado carbono negro y caucho con el relleno de aditivos metálicos, reducir el riesgo de ignición, que puede ser útil para las líneas de combustible.

  Normas

  ISO 3601 sistemas de energía de fluidos - Juntas tóricas

  Véase también

  Referencias

  1. ^ http://www.uh.edu/engines/epi555.htm
  2. ^ http://www.uh.edu/engines/epi555.htm
  3. ^ http://www.engineeringtalk.com/news/joc/joc101.html
  4. ^ http://nc.com/Page.asp?NavID=397
  5. ^ http://www.mdc-vacuum.com/urd/uniface.urd/ecf0070w.display
  6. ^ http://www.glossary.oilfield.slb.com/DisplayImage.cfm?ID=479 .
  7. ^ http://www.dhcae.com/FEA.htm ).
  8. ^ http://www.processingtalk.com/news/joh/joh131.html
  9. ^ http://www.oringsusa.com/html/shelf_life.html

  Enlaces externos