آب بند ها

آب بند ها

به طور کلی آب بند ها در بسیاری از صنایع از ساز های موسیقی تا سازه های عظیم ساخته بشری با کاربرد های منحصر به فرد خود کاربرد دارند، اما به طور کلی مبحث مقاله ما در رابطه با آب بند های مکانیکی (به اصطلاح seal) می باشد.

آب بند های مکانیکی مکانیزم هایی هستند که با جلوگیری از نشت برای ممانعت از خارج شدن سیال در اثر اختلاف فشار بین قطعاتی که روی هم مونتاژ می شوند، در تمامی دستگاه هایی که با انواع مایعات(در بعضی سازه های مکانیکی کاربرد دار حتی بوسیله گاز ها) کار میکنند، به طور عام در این دستگاه ها قطعات حیاتی متحرک و ثابت به آب بند های ثابت خود نیاز دارند که در مورد انواع آنها و کاربردشان در این مقاله صحبت خواهیم کرد.

آب بند های ثابت ممکن است به عنوان (packing) هم شناخته شوند.

برای کلیه آب بند ها یکسری المنت هایی باید در نظر گرفته شود که عبارتند از اینکه:

سطوح آب بندی باید کاملا صاف باشند یا حداقل یک فرمول و زاویه مورد نظری رو در تمامی سطح دارا باشند(تاب دار و نا همسان نباشند)

سطوح آب بند شونده قبل از نصب آب بند باید در یک راستا ثابت شده باشند و شاهد تنش ثانویه ای نباشیم تا از ثابت ماندن حالت آب بند نصب شده اطمینان حاصل کنیم.

پیچ ها و آب بند ها باید به طور همسان و یکتا پیچ و مهر و موم شوند تا در نتیجه نیروی پخش شونده روی دو سطح آب بند شونده همسان باشد، در غیر اینصورت عمر آب بند و حتی سطوح قطعه مکانیکی (یا معمولا پمپ مکانیکی) با کاهش عمر قابل توجهی مواجه می شوند.

واشر O شکل(اورینگ): یک حلقه o که به عنوان آب بند اتصالات دهنده سومیه شناخته میشوداین یک حلقه انعطاف پذیر (الاستومر) با سطح مقطع گرد است که به گونه ای طراحی شده که در یک شیار قرار گرفته و در حین مونتاژ بین دو یا چند قسمت فشرده می شود و رابط را آب بندی میکند.

اورینگ در کاربرد های ثابت و و پویا در جایی که شاهد حرکت نسبی بین قطعات و O رینگ خود هستیم استفاده می شود. از اورینگ علاوه بر آب بندی مایع برای جلوگیری از نشط گاز نیز استفاده می کنیم که در آنها با فشرده شدن حلقه o صافی تکمیلی ایجاد می شود، جنس این آب بند ها از نوع جامد ولکانیزه شده است که به این جهت قابلیت بالایی در جلوگیری از نفوذ آب و گاز و همینطور تخریب رینگ در اثر آنها را دارا است.

اورینگ ها یکی از پر کاربرد ترین آب بند هایی که در ساختار اکثر ماشین ها و مکانیزم ها کاربرد دارد که از دلایل آن ارزان قیمت بودن، ساخت آسان،قابل اطمینان بودن و شرایط نصب ساده آن است. بر طبق استاندارد ازمایش شده این حلقه ها تا فشار 5000 psi(35 مگاپاسکال) را پوشش دهند که البته در انواع فشار ها و استاندارد ها تعریف شده اند.

در صورت نصب اورینگ در شرایطی متحمل مقادیر فشار زیاد، برای جلوگیری از خارج شدناورینگ از شیار خود معمولا یک رینگ فیبری در پشت آن کار گذاشته می شود (معمولا در طرف کم فشار آن). در صورت استفاده از دو رینگ فیبری اورینگ در وسط آنها چفت می شود.

اولین ثبت اختراع حلقه O یا اورینگ، در تاریخ 12 می 1896 مخترع سوئدی، J. O. Lundberg که حق ثبت حلقه را دریافت کرد بود دریافت کرد.

اما ثبت اختراع اورینگ ایالات متحده در سال 1937 توسط یک ماشین شناس 72 ساله دانمارکی به نام نیلز کریستنسن صورت گرفت، وی حلقه ی مقطع دایره ای ساخته شده از لاستیک جامد یا ترکیب لاستیک را با چرخش دایره ای توضیح می دهد: "این چرخش و کشش جزئی از حلقه متریال آن را ورز می دهد و در نتیجه حلقه را قابل انعطاف میکند و عمر آن را نیز با این مکانیزم افزایش می دهد بدون آسیب رسی به لوله و دیگر اجزای سیستم چرا که اثرات ضایعات ایجاد شده اورینگ ثابت و بدون چرخش قبلی (ثبت اختراع دانشمند سوئدی) بر روی سطح لوله و اجزای دیگر ایجاد می شد و در طولانی مدت تخریباتی به عمل می آورد اما در اورینگ های جدید با عمل چرخش خمیری جزئی، عمر حلقه و اجزای سیستم انتقال سیال طولانی تر می شد. نهایتا درخواست وی در زمینه ثبت اورینگ های دینامیک در تاریخ 29 دسامبر 1933 ثبت شد.

شاید برایتان جالب باشد که بدانید این مخترع دانمارکی پر تلاش همچنین پس از مهاجرت خود به ایالات متحده آمریکا در سال 1891، علاوه بر اختراعات زیادی که داشت، سیستم ترمز هوا گیر را هم برای ترام ها (کوپه های کوچکی که روی سطحی ریل مانند و برای حمل و نقل درون شهریو در خیابان ها کاربرد دارند) اختراع کرد، با وجود تلاش های قانونی، حقوق مالکیت او بر اختراعاتش از شرکتی به شرکت دیگر منتقل می شد تا در وستینگهاوس این زنجیره به پایان رسید.

در طول جنگ جهانی دوم ، دولت آمریکا فرمان اختراع O-ring را به عنوان یکی از موارد مهم جنگ درآورد و حق تولید را به سازمانهای دیگر داد. کریستنسن برای تلاش های خود مبلغی ناچیز 75000 دلار دریافت کرد. دادخواست وی منجر به پرداخت 100000 دلار به ورثه وی در سال 1971 ، 19 سال پس از مرگ وی شد.

اورینگ ها در اندازه های مختلف متریک و اینچ در دسترس هستند. اندازه ها با قطر داخلی و قطر سطح مقطع (زخامت) مشخص می شوند. در ایالات متحده رایج ترین اندازه استاندارد اینچ در مشخصات SAE است، همچنین استاندارد ISO حاوی متداول ترین اندازه بندی ها (هر دو اینچ و متریک) در سراسر جهان است. انگلیس هم دارای اندازه استاندارد هایی است که به اندازه های BS شناخته می شوند، از مدل BS001 گرفته تا BS932. چندین مشخصات اندازه دیگر نیز وجود دارد.

طراحی مفصل حلقه O موفقیت آمیز نیاز به نصب مکانیکی سفت و سخت دارد که تغییر شکل قابل پیش بینی ای در اورینگ اعمال می کند. اینیک تنش مکانیکی از قبل محاسبه شده در سطوح تماس اورینگ را بیان می کند. تا زمانی که فشار سیال موجود از فشار تماس اورینگفزونی نیابد، نشتی نمی تواند رخ دهد. یک حلقه O تا زمانی که از نظر مکانیکی از بین نرود ، به راحتی می تواند فشار بالا را مهر و موم کند. شایع ترین خرابیقسمت مهر و موم اورینگ از طریق قسمت های جفت گیری است.

مهر و موم یا رزوه بندی اتصالات به گونه ای طراحی شده است که بین نقاط نصباورینگ و اتصالی ارتباط نقطه ای داشته باشد. این اجازه می دهد تا تنش موضعی بالا ، قادر به تحمل فشار زیاد ، بدور ازفزونی آن بیش از تنش عملکرد بدن حلقه O باشد. ماهیت انعطاف پذیر مواد حلقه O نواقص موجود در قسمت های نصب را به خودی خود حل کرده است. اما هنوز هم حفظ سطح خوب آن قسمت های جفت گیری ، به ویژه در دماهای کم که لاستیکاتصال به دمای انتقال شیشه خود رسیده و بسیار کریستالی و شکننده می شود، حائز اهمیت است. سطح اتصال نیز به ویژه در کاربردهای پویا دارای اهمیت است. یک سطح صاف که خیلی زبر باشد سطح اورینگ را خراب می کند و سطحی که خیلی صاف باشد ، اجازه نمی دهد تا به اندازه کافیاتصالات توسط یکمکانیزم سیال روغن کاری شود.

اورینگ ها در خلاء

درشرایط خلاء ، نفوذپذیری مواد باعث می شود اتصالات اورینگ در سیستم انتقال سیال غیرقابل استفاده باشند. در عوض ، از نیروهای نصب بالاتر برای پر کردن کل حلقه شیار استفاده می شود. همچنین از حلقه های پشتیبانی از راه دور برای نجات حلقه از تغییر شکل بیش از حد استفاده می شود.

درجه حرارت بالا

در برخی از کارکرد های اتصالات در درجه حرارت بالا ، ممکن است اورینگ ها در حالتی فشرده شده مماس نصب شوند تا اثر Gow-Joule (اثری فیزیکی که در دمای بالا منجر به تخریب اتصالات می شود) را جبران کنند.

سایز بندی

اورینگ ها در اندازه های مختلفی عرضه می شوند. انجمن مهندسان خودرو (SAE) از استاندارد هوافضا در قطرهای داخلی ، مقاطع ، تحمل ها و کدهای شناسایی اندازه (شماره خط) را برای حلقه هایO که در برنامه های آب بندی استفاده می شود استفاده میکنند و اتصالات مستقیم لوله ها را مشخص می کنند. واشر استاندارد بریتانیا (BS) که اندازه های آن به اصطلاح امپریالیستییا اندازه های متریک هستند. ابعاد معمولییک حلقه O عبارتند از: ابعاد داخلی (شناسه) ، ابعاد بیرونی (od) و ضخامت / سطح مقطع (CS).

0 دیدگاه

افزودن دیدگاه


مقالات اخیر گروه