O形圈在流體密封中按其工作狀態(tài)可分為靜態(tài)密封和動態(tài)密封。
O形圈是一種斷面呈圓形的圓環(huán)形密封件,在所有密封制品中是產(chǎn)量最大,標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度最高,使用最成熟的一類密封制品。
從高分子角度看,橡膠O形圈材料的密封行為類似于黏度很高的流體,它具有把壓力傳遞到與之接觸的表面上的特性。當(dāng)O形圈裝在溝槽中使其斷面受到一定程度的壓縮(通常為8%-25%)時,便產(chǎn)生一個初始接觸應(yīng)力。在被密封流體(空氣、水、油等)的壓力極低或即是零的情況下,在高的流體壓力下,O形圈被壓向與壓力方向相反一側(cè)的溝槽角落,并產(chǎn)生堵塞流體泄露通道的應(yīng)力分布,起到密封作用。即在大的流體壓力下,密封的接觸壓力即是O形圈的初始接觸應(yīng)力與流體壓力產(chǎn)生的接觸應(yīng)力之和。接觸壓力總是稍大于液體的工作壓力,所以極大地進步了密封效果。
O形圈在動態(tài)密封中有兩個主要缺陷,即扭轉(zhuǎn)損傷和初始動摩擦阻力很大。為克服這兩種缺陷產(chǎn)生了非圓斷面O形圈和復(fù)合結(jié)構(gòu)O形圈。例如:O形圈的主要代用品是方形或矩形密封圈,在靜態(tài)密封中很普遍。在動態(tài)密封中和O形圈相比的優(yōu)點是,斷面能完全填進溝槽,因而在壓力交變時其機械位移很?。黄淇古まD(zhuǎn)破壞和擠出的能力由于其摩擦接觸面大,使其只適用于低速往復(fù)運動,不適合做旋轉(zhuǎn)運動。另外根據(jù)不同的使用需求,還有D形圈、三角形圈、菱形圈、X形圈、H形圈等等。
當(dāng)O形圈用于往復(fù)運動密封時,其密封機理也是自密封作用。但由于O形圈處于運動狀態(tài),而且流體壓力是從O形圈兩面交替施加的,所以該過程極為復(fù)雜。通過活塞桿密封件的實驗,基本熟悉了往復(fù)運動O形圈密封和泄露的機理。假如將O形圈和軸的表面放大,其表面會是凹凸不平的,尤其是O形圈的接觸面則以其突出處與軸接觸。當(dāng)軸開始向右運動,由于軸將與其黏著的液體帶進O形圈和軸之間的楔形狹窄區(qū),這部分的液體壓力將大于工作流體壓力。假如這個壓力大于O形圈的接觸壓力,O形圈便會被頂起,液體就侵進到凹處,從而造成泄露。當(dāng)軸向相反方向運動時,因軸的運動方向與壓力方向相反,沿軸運動方向的泄露就減小,兩者之差就形成了往復(fù)運動中向外部的泄露。一般來說,液體黏度越大,軸速越大,這種滑動效果也就越大,泄漏也就越嚴(yán)重。