ओ-रिंग्स सीलिंग के एक साधन के रूप में कार्य करते हैं, अनिवार्य रूप से किसी तरल पदार्थ, तरल या गैस के बाहर निकलने या नुकसान को रोकने के लिए मार्ग को बंद कर देते हैं। ओ-रिंग एक गोलाकार रिंग है, जो आमतौर पर एक गोलाकार क्रॉस-सेक्शन के साथ इलास्टोमेरिक सामग्री से निर्मित होती है। सील को ओ-रिंग को एक गुहा में रखकर स्थापित किया जाता है, जिसे ग्रंथि के रूप में जाना जाता है। ग्रंथि ओ-रिंग को संपीड़ित करने का कार्य करती है, और शून्य-निकासी स्थिति उत्पन्न करती है, जो द्रव के प्रवाह को प्रभावी ढंग से अवरुद्ध करती है। सीलिंग प्रभाव ओ-रिंग के अक्षीय या रेडियल संपीड़न के माध्यम से उत्पन्न होता है। विश्वसनीय रूप से सील करने के लिए, ओ-रिंग और संभोग ग्रंथि की सतह के बीच इंटरफेस पर एक सतत "सील लाइन" बनाई जानी चाहिए। इस "सील लाइन" का निर्माण ग्रंथि डिजाइन, ओ-रिंग क्रॉस-सेक्शन और इलास्टोमेरिक सामग्री के संपीड़न के उचित स्तर के संयोजन का परिणाम है। इलास्टोमेरिक ओ-रिंग अधिकांश सामग्री प्रणालियों के विपरीत कार्य करते हैं जिनके साथ इंजीनियर काम करते हैं; उचित कार्य प्राप्त करने के लिए इसे महत्वपूर्ण रूप से विकृत होना चाहिए।
ओ-रिंग्स का उपयोग डिजाइनरों को सीलिंग डिजाइन विकल्पों की एक विस्तृत विविधता प्रदान करता है। ओ-रिंग्स का उपयोग दोनों स्थिर स्थितियों में किया जा सकता है जिसमें संभोग भागों के बीच कोई गति नहीं होती है, और गतिशील अनुप्रयोगों में जहां मशीन के हिस्से एक दूसरे के सापेक्ष चलते हैं।
तीन बुनियादी सीलिंग डिज़ाइनों का उपयोग किया जाता है जो ओ-रिंग्स का उपयोग करते हैं: एक रॉड सील, एक पिस्टन सील, और एक फेस सील। जब एक महिला ग्रंथि को मशीन के हिस्से के अंदर इस तरह काटा जाता है कि ओ-रिंग रेडियल संपीड़न का उपयोग करके एक आंतरिक व्यास सील है, तो इसे रॉड सील माना जाता है। जब मशीन के हिस्से के अंदर एक पुरुष ग्रंथि को इस तरह काटा जाता है कि ओ-रिंग रेडियल संपीड़न का उपयोग करके एक बाहरी व्यास सील है, तो इसे पिस्टन सील के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। जब सील अक्षीय संपीड़न का उपयोग करती है, तो इसे फेस सील माना जाता है। इनमें से प्रत्येक डिज़ाइन के भीतर, स्थिर और गतिशील दोनों अनुप्रयोगों पर विचार करते हुए, एप्लिकेशन के लिए इष्टतम सील को प्रभावित करने के लिए कई डिज़ाइन विकल्प हैं।
सीलिंग बल दिशा और ग्रंथि अभिविन्यास के आधार पर तीन मूलभूत प्रकार के सील डिज़ाइन दिखाने वाली योजनाएँ।
ओ-रिंग की विफलता आमतौर पर उस तरल पदार्थ के रिसाव के रूप में प्रकट होती है जिसे सील करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। प्रारंभ में पर्याप्त ओ-रिंग सील प्राप्त करने के लिए, साथ ही संतोषजनक सेवा जीवन में उस सील को प्रभावी ढंग से बनाए रखने के लिए, यह महत्वपूर्ण है:
उचित ग्रंथि डिजाइन सिद्धांतों का पालन करें जो संपीड़न के तहत उचित विस्थापन और उपयुक्त सहनशीलता स्टैक अप की अनुमति देते हैं।
अनुप्रयोग और डिज़ाइन के लिए उचित आकार की ओ-रिंग का उपयोग करें।
प्रत्याशित यांत्रिक, थर्मल और रासायनिक जोखिम के आधार पर उपयुक्त ओ-रिंग सामग्री का चयन करें।
प्रदर्शन को सत्यापित करने के लिए प्री-प्रोडक्शन सिमुलेशन और वास्तविक परीक्षण करें।
ओ-रिंग की स्थापना के लिए स्वीकृत असेंबली प्रथाओं का पालन करें।
विफलता मोड
सामान्य तौर पर, ओ-रिंग/ग्रंथि डिजाइन की सादगी और समग्र सामग्री लचीलेपन के कारण ओ-रिंग सील को विशेष रूप से विश्वसनीय माना जाता है। हालाँकि, कई परिस्थितियों में विफलता हो सकती है। ओ-रिंग की विफलता मामूली रिसाव से लेकर भयावह उपकरण टूटने तक हो सकती है। परिमाण के बावजूद, उचित दृश्य और विश्लेषणात्मक तकनीकों के माध्यम से ओ-रिंग विफलता का निदान किया जा सकता है। सामान्य ओ-रिंग विफलता मोड में शामिल हैं:
रबर ओ-रिंग के भीतर विस्फोटक डीकंप्रेसन का प्रतिनिधित्व।
अत्यधिक संपीड़न सेट
विस्फोटक विसंपीडन
स्थापना क्षति
घर्षण
सर्पिल घुमाव
तापीय गिरावट
रासायनिक प्रभाव
अतिसंपीडन
जब ओ-रिंग समय से पहले विफल हो जाती है, तो यह आमतौर पर कारकों के संयोजन का परिणाम होता है और किसी एक कारण से जिम्मेदार नहीं होता है। किसी भी विफलता की तरह, ऐसे कारक भी हैं जो प्रदर्शन को नियंत्रित करते हैं। ओ-रिंग्स के लिए विशिष्ट, इनमें से प्रत्येक कारक के तहत कई संभावित मुद्दे हैं:
डिज़ाइन: अपर्याप्त ग्रंथि डिज़ाइन और अनुचित आकार की ओ-रिंग।
सामग्री: प्रत्याशित सेवा शर्तों के आधार पर खराब ओ-रिंग सामग्री चयन।
विनिर्माण: ओ-रिंग रबर अंडरक्योर, समय से पहले ठीक होना, अत्यधिक विभाजन रेखा, सामग्री रिक्तियां या समावेशन।
असेंबली: सम्मिलन के परिणामस्वरूप ओ-रिंग मुड़ जाती है या फट जाती है।
सेवा शर्तें: अत्यधिक थर्मल जोखिम, अत्यधिक लागू तनाव या दबाव, आक्रामक रासायनिक एजेंटों के लिए अप्रत्याशित जोखिम।
ऐसी कई प्रमुख विशेषताएं हैं जो ओ-रिंग सील एप्लिकेशन के प्रदर्शन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करेंगी। अल्पकालिक सीलिंग गुणों की गुणवत्ता और ओ-रिंग प्रणाली की दीर्घकालिक स्थायित्व और विफलता से बचाव, इन तत्वों पर आधारित है।
खींचना
एक प्रभावी सील प्रदान करने के लिए, ओ-रिंग का आंतरिक व्यास मेटिंग घटक के व्यास से छोटा होना चाहिए, ताकि ओ-रिंग थोड़ा फैला हुआ हो और अच्छी तरह फिट हो जाए। खिंचाव 1% से 5% के बीच होना चाहिए, अधिकांश अनुप्रयोगों में 2% से 3% आदर्श माना जाता है। जब ओ-रिंग को खींचा जाता है, तो इसका क्रॉस-सेक्शन कम और चपटा हो जाता है। 5% से अधिक असेंबल किए गए खिंचाव की अनुशंसा नहीं की जाती है क्योंकि ओ-रिंग पर आंतरिक तनाव अधिक तेजी से उम्र बढ़ने का कारण बनता है और अधिकांश ओ-रिंग सामग्रियों का जीवन छोटा कर देता है। दूसरी ओर, अपर्याप्त खिंचाव के परिणामस्वरूप फिट ढीला हो जाएगा और रिसाव की संभावना बढ़ जाएगी।
निचोड़
ओ-रिंग के निचोड़ को ग्रंथि विन्यास के कारण होने वाले विक्षेपण के परिणामस्वरूप क्रॉस-अनुभागीय मोटाई में संपीड़न कमी के रूप में परिभाषित किया गया है। क्रॉस-सेक्शन विक्षेपित होने पर ओ-रिंग की अपने मूल असम्पीडित आकार में लौटने का प्रयास करने की प्रवृत्ति, मूल कारण है कि ओ-रिंग इतनी उत्कृष्ट सील बनाती है। इस वजह से, ओ-रिंग सील डिजाइन में निचोड़ एक प्रमुख विचार है। निचोड़ ग्रंथि की ज्यामिति और ओ-रिंग क्रॉस-सेक्शन द्वारा निर्धारित किया जाता है। यह ग्रूव बॉटम की सतह और ग्रंथि असेंबली में अन्य संभोग भाग की सतह के बीच ओ-रिंग के क्रॉस-सेक्शन व्यास संपीड़न का प्रतिनिधित्व करता है।
जब स्थैतिक सील के रूप में उपयोग किया जाता है, तो अधिकांश इलास्टोमर्स के लिए अधिकतम अनुशंसित निचोड़ 30% होता है। 30% से अधिक निचोड़ने में खतरा है क्योंकि प्रेरित अतिरिक्त तनाव समय से पहले सील खराब होने में योगदान दे सकता है। क्रॉस-सेक्शन की परवाह किए बिना, सभी सीलों के लिए न्यूनतम निचोड़ लगभग 0.2 मिमी होना चाहिए। अपर्याप्त निचोड़ से ओ-रिंग रिसाव हो सकता है, इसलिए अधिकांश एप्लिकेशन "नहीं" या "शून्य" निचोड़ स्थिति में स्वीकार्य रूप से प्रदर्शन नहीं कर सकते हैं।
ग्रंथि भरना
ग्रंथि भराव ग्रंथि के आयतन का वह प्रतिशत है जिसे ओ-रिंग का क्रॉस-सेक्शन स्थापित अवस्था में ग्रंथि के अंदर सीमित होने पर विस्थापित करता है। साथ में, ओ-रिंग का क्रॉस-सेक्शन और ग्रंथि का आकार ग्रंथि के भराव को निर्धारित करता है। अधिकांश ओ-रिंग सील एप्लिकेशन उपलब्ध मात्रा के 60% से 85% के बीच ग्रंथि भरने के लिए कहते हैं, इष्टतम भराव आमतौर पर 75% होता है, जो 25% शून्य स्थान का प्रतिनिधित्व करता है। किसी भी इलास्टोमेर सीलिंग ग्रंथि में कम से कम 10% शून्य की अनुमति देना आवश्यक है। यह सुनिश्चित करता है कि ओ-रिंग पर अधिक दबाव नहीं पड़ेगा, और सील बनाने के लिए आवश्यक आकार के अनुरूप होगा।
सतही समापन
आम तौर पर यह अनुशंसा की जाती है कि स्थिर सील के लिए सीलिंग सतहों पर सतह खुरदरापन मान 32 माइक्रो-इंच (32 आरएमएस) से अधिक न हो। इसका मतलब ग्रंथि के आंतरिक भाग की सतह होगा। खुरदरापन का प्रकार और निरंतर अनियमितताओं की उपस्थिति भी महत्वपूर्ण है। ओ-रिंग को काटने वाली खरोंचें और लकीरें रिसाव पथ का कारण बन सकती हैं, क्योंकि ओ-रिंग पर्याप्त रूप से प्रवेश नहीं कर सकती है और इन सतह अनियमितताओं को सील नहीं कर सकती है।
विधानसभा
असेंबली को बहुत सावधानी से किया जाना चाहिए ताकि ओ-रिंग खांचे में ठीक से रखी जा सके, और ग्रंथि असेंबली बंद होने के कारण क्षतिग्रस्त न हो। इसका एक महत्वपूर्ण पहलू संयोजन के दौरान खांचे तक पहुंचने के लिए आवश्यक आंतरिक व्यास का विस्तार है। यह विस्तार चुने गए ओ-रिंग रबर कंपाउंड के अंतिम बढ़ाव के 50% से अधिक नहीं होना चाहिए।
साथ ही, यह भी महत्वपूर्ण है कि असेंबली के दौरान ओ-रिंग मुड़े नहीं। इससे ओ-रिंग इलास्टोमेर पर अत्यधिक तनाव उत्पन्न हो सकता है। इसके अलावा, ओ-रिंग्स को कभी भी असुरक्षित तेज कोनों, धागों, स्लॉट्स, स्प्लिन, पोर्ट या अन्य तेज किनारों पर नहीं थोपना चाहिए। ग्लैंड असेंबली के बंद होने से ग्रूव कोनों पर ओ-रिंग में पिंचिंग नहीं होनी चाहिए। ग्रंथि को बंद करने का कार्य सीधे अनुदैर्ध्य गति से किया जाना चाहिए। रोटरी या ऑसिलेटरी गति अवांछनीय है क्योंकि इससे सील में गांठ, गलत संरेखण और पिंचिंग या कट लग सकता है।
ओ-रिंग सामग्री
ओ-रिंग सामग्री चुनने में, कई कारकों पर विचार करना महत्वपूर्ण है, मुख्य रूप से लागू दबाव, तापमान सीमा जिस पर सील काम करेगी, और सील करने के लिए रासायनिक तरल पदार्थ। आमतौर पर, ओ-रिंग पर रखी गई कई आवश्यकताओं को संतुलित करना मुश्किल हो सकता है और परिणामस्वरूप सर्वोत्तम स्थिति में समझौता हो सकता है। ओ-रिंग अनुप्रयोगों के लिए उपयोग की जाने वाली अधिकांश सामग्रियां इलास्टोमेरिक हैं, जिनमें थर्मोसेट रबर यौगिक और ब्लॉक कॉपोलिमर पर आधारित थर्मोप्लास्टिक इलास्टोमर्स सबसे आम हैं। ओ-रिंग्स के साथ डिजाइन करने का एक फायदा यह है कि उन्हें एक कार्यात्मक और टिकाऊ सीलिंग प्रणाली प्रदान करने के लिए इलास्टोमेरिक सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला से निर्मित किया जा सकता है। अक्सर, सिस्टम डिजाइनरों द्वारा सामग्री चयन मानदंडों की संख्या और विविधता को नजरअंदाज कर दिया जाता है, जिससे समय से पहले विफलता हो सकती है। उचित ओ-रिंग सामग्री चुनने में, निम्नलिखित बातों और सामग्री विशेषताओं पर ध्यान दिया जाना चाहिए:
रासायनिक अनुकूलता
थर्मल प्रतिरोध और गिरावट
ठंडे तापमान का लचीलापन
घर्षण और पहनने का प्रतिरोध
संपीड़न और तनाव सेट
तनाव मुक्ति
आंसू प्रतिरोध
थर्मल विस्तार का गुणांक
संपीडनशीलता और संपीडन मापांक
बहुत बार, ओ-रिंग सामग्री का चयन अकेले ड्यूरोमीटर कठोरता के आधार पर किया जाता है, जो इलास्टोमेरिक सामग्री के अल्पकालिक और दीर्घकालिक यांत्रिक गुणों का एक खराब भविष्यवक्ता हो सकता है।
संभावित चिंता का एक अन्य क्षेत्र वह है जब ओ-रिंग्स का उपयोग प्लास्टिक घटकों के साथ संयोजन में किया जाता है। इलास्टोमेरिक सामग्री, विशेष रूप से रबर, को अक्सर महत्वपूर्ण मात्रा में प्लास्टिसाइज़र और तेल के साथ मिश्रित किया जाता है। ऐसे तेल, विशेष रूप से फ़ेथलेट्स, एडिपेट्स, ट्रिमेलिटेट्स सहित एस्टर-आधारित तेल, आक्रामक पर्यावरणीय तनाव दरार (ईएससी) एजेंटों के रूप में कार्य कर सकते हैं।
ओ-रिंग गुणवत्ता
ओ-रिंग की गुणवत्ता का सीलिंग सिस्टम के समग्र प्रदर्शन पर अपेक्षाकृत बड़ा प्रभाव पड़ेगा। इसमें रबर कंपाउंड का उचित मिश्रण और ओ-रिंग की लगातार मोल्डिंग शामिल है। रबर के गुण, जैसे संपीड़न सेट, मापांक, कठोरता और तन्य शक्ति सभी मिश्रण और मोल्डिंग संचालन से सीधे प्रभावित होंगे। यह महत्वपूर्ण है कि अच्छी स्थिरता हासिल की जाए। इसके अतिरिक्त, पार्टिंग लाइन पर फ्लैश के स्वीकार्य स्तर पर सिफारिशें हैं। यह आम तौर पर 0.005 इंच चौड़ा और 0.003 इंच लंबा होता है। इसके अतिरिक्त, ओ-रिंग को 0.05 मिमी की अधिकतम विलक्षणता प्रदर्शित करनी चाहिए।
निष्कर्ष
घटकों और असेंबलियों के डिजाइन और निर्माण के संबंध में ओ-रिंग्स को पुरानी तकनीक माना जा सकता है। उनका डिज़ाइन और कार्य अपेक्षाकृत सरल हैं, और उनका उपयोग 19वीं शताब्दी की शुरुआत से मुहरों के रूप में किया जाता रहा है। हालाँकि, यह उनकी सरलता ही है जो सीलिंग अनुप्रयोगों में उनके कार्य करने के कुशल तरीके को दर्शाती है। पिछले 120 वर्षों में इंजीनियरिंग, डिज़ाइन और विनिर्माण में हुए महत्वपूर्ण परिवर्तनों के साथ, ओ-रिंग्स अनिवार्य रूप से रूप और कार्य में अपरिवर्तित रहे हैं। ओ-रिंग्स एक सरल, फिर भी प्रभावी और बहुमुखी सीलिंग समाधान रहे हैं और रहेंगे।