Question:
Joint torique vs rondelle plate pour joint d'étanchéité à l'air
carveone
2017-07-08 16:29:01 UTC
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Je m'intéresse à savoir si une rondelle en caoutchouc plate ou l'équivalent est assez bon pour remplacer un joint torique dans une application basse pression (modifier: je voulais dire différentiel basse pression. La raison en est que les rondelles plates peuvent être plus faciles à concevoir si vous avez une application de joint dynamique où un tube doit «se verrouiller» contre un autre tube.

L'application consiste à monter un tube d'échantillonnage d'air dans un tel un moyen comme je peux automatiquement échantillonner l'air, puis, plus tard, chauffer automatiquement le tube à 200 ° C et tirer les vapeurs.

Le tube est juste un tube en acier à paroi mince (0,25 mm) de 6 mm de diamètre environ et 40 mm environ). Voici comment j'ai initialement imaginé le système:

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Ainsi, une sorte de tube de connexion de sas automatique pourrait sortir, se sceller contre le joint torique puis arrêtez-vous à la rondelle verte. Les rondelles vertes peuvent être quelque chose comme du mica ou du téflon, quelque chose capable de prendre le 200C tout en isolant le support - je veux chauffer juste le tube, pas tout ce qui y est connecté! Voici une coupe transversale:

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J'ai quelques problèmes avec ceci - premièrement, je ne suis pas convaincu qu'un joint métal sur métal (tube contre le support) scellera correctement à l'air, même lorsqu'il est poussé par le connecteur automatique. Peut-être qu'un autre joint torique est-il nécessaire?

Deuxièmement, les rondelles en mica ne sont pas flexibles (je pense) et insérer une rondelle dans une rainure comme je l'ai montré n'est peut-être pas possible. Si je remplace la rondelle par une forme de joint plat qui se capture contre une lèvre, peut-être ce type de forme:

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Comme je devrait rendre le connecteur par usinage ou autre processus, peut-être que cela faciliterait la conception. Mais un tel joint de type V est-il efficace pour l'étanchéité à l'air? La différence est que dans le joint torique, le positionnement est tout ce qui est nécessaire, mais avec un type à rondelle plate, vous avez également besoin de force (lien connexe: Quels sont les points de défaillance courants des boîtiers étanches?)

EDIT: Clarifications:

  • Je crois que j'ai essayé de présenter trop d'informations à la fois et j'ai raté les points importants!
  • Le différentiel de pression ne doit pas être très élevé. J'envisage un débit, de l'atmosphère extérieure, de quelques litres par minute à travers un sorbant. Si le différentiel de pression était supérieur à 1/2 atm, je serais surpris.
  • Les rondelles vertes sont vraiment pour fournir une isolation thermique, pas une étanchéité à l'air. Si le tube de sorbant est à 200C, je ne voulais pas que tout le système essaie d'être à 200C aussi!
Why can't you just use a threaded valve with a teflon seal that is designed for high temp? Then you can just open and close the valve at will to take a sample.
@WilliamHird: Oui, ce serait le plus simple mais malheureusement j'ai 6 de ces tubes sur un disque rotatif. Je suis censé déplacer un tube vers une position d'échantillonnage d'air, puis le déplacer ensuite vers une position d'analyse. Tout est très robotique :-) Maintenant que vous le dites, je pourrais avoir un ensemble de vannes à 6 voies (!) Qui feraient cela sans déplacer les tubes autour de la place. Sauf que je dois charger et décharger les tubes plus tard. C'est comme réinventer le changeur de CD.
Cette application ressemble à l'attachement utilisé sur les fûts Cornelius utilisés pour les distributeurs de fontaines à soda. Ils utilisent une fonction de verrouillage à baïonnette IIRC, mais ils fonctionnent également à des pressions plus élevées.
Trois réponses:
#1
+2
phyllis diller
2017-07-10 02:50:32 UTC
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Cela dépend vraiment du type de vide / pression ultime que vous recherchez. Pour quelque chose dans la gamme millitorr, cela ne fonctionnera probablement pas. Peut-être que si vous avez une grosse pompe et un petit volume interne, vous pourriez descendre à 50-100 torr. Votre joint métal-métal ici devrait être parfait, en supposant que la rainure de votre joint torique est dimensionnée correctement (et pour la bonne direction de pression). Vous voudrez peut-être faire la rainure de votre joint torique sur l'extrémité profonde de la plage de tolérance pour une bonne étanchéité afin qu'il ne soit pas pincé lorsque votre tube extérieur se met en place. Le joint facial entre le tube extérieur et votre rondelle sera un problème, je pense.

Quelque chose comme le PTFE n'est généralement pas flexible pour obtenir une bonne étanchéité dans la plupart des applications de scellage sous vide. Mica ne le sera certainement pas. J'opterais ici pour mettre un deuxième joint torique là où se trouve votre rondelle; Je ne suis pas sûr que la rondelle, même si elle était en caoutchouc, aurait nécessairement le bon flex et la bonne forme pour sceller l'écart. Il existe des joints toriques sous vide à haute température comme Kalrez (et d'autres qui ne sont pas aussi chers) qui devraient supporter 200 ° C sans problème.

La chose la plus simple pourrait être simplement d'incorporer le joint torique dans la plaque où vous feriez localiser votre laveuse. J'ai tendance à opter pour la méthode conservatrice d'un joint torique approprié, car avec un minimum de conception, ils font un excellent travail d'un joint très prévisible et cohérent. Il sera beaucoup plus difficile de garantir cela avec une rondelle, et il est toujours ennuyeux et coûteux de renvoyer quelque chose à l'atelier d'usinage.

Sinon, vous pouvez déplacer le joint torique plus loin sur la plaque pour qu'il soit étanche lorsque votre tube externe se met en place (probablement le meilleur choix, maintenant que j'y pense ...), ou enfoncez le joint torique dans une rainure sur la pointe du tube métallique externe. Décharger les tubes avec un joint torique dans la plaque ne semble pas trop mal.

Dessin horrible:

enter image description here

Good answer although I would put the groove in the tube head instead of the plate.
Thanks Eric. Mostly I put it on the bottom to avoid the possibility of it falling out due to gravity if the tube gets unscrewed (which it sounds like it does). Might be easier to modify the tube part rather than whatever this plate is, though.
I think I tried to present too much information as an entire design and missed some important points (that I didn't know were important at the time) so I've added some edits. The pressure isn't very high and the plate doesn't need to be air sealed - only insulated against the tube when it gets hot. That's what the green washers are for.
Oh, I see what I did - I typed "low pressure" application when I meant "low pressure differential". I'm sorry - that's a completely different kettle of fish.
Je pense que vous avez raison de dire que les joints toriques sont plus prévisibles que les rondelles plates pour les applications d'étanchéité, même lorsque la différence de pression n'est pas élevée. Il pinçait ou tirait le joint torique dont je n'étais pas sûr. Si j'ai un anneau dans une rainure comme je l'ai illustré, il faudrait peut-être beaucoup de force pour mettre le tube en place. C'est pourquoi je préfère ce que vous dites: sceller l'interface face à face avec un joint torique. Mais s'il n'est pas maintenu en place, sûrement lorsque la tête se rétracte, le joint torique pourrait tomber ou coller à la tête!? Je regarde tous les joints d'air que je peux trouver en pensant "comment ça reste là-dedans" !!
Il est possible que le joint torique colle à la tête, mais je trouve que pour la plupart, les joints toriques de mon joint facial se coincent assez bien dans la rainure et je dois utiliser un cure-dent pour les retirer. J'utilise des modèles relativement petits, mais probablement de la même taille que vous aurez besoin - AS568 de section transversale de 0,07 pouce, n ° 7-30 (diamètres intérieurs allant de 5/32 pouces à 1,5 pouces, environ). Cela aide si vous faites le diamètre intérieur de votre rainure sur la petite plage de la taille recommandée. Ceci est également généralement important lorsque vous avez une pression interne inférieure.
#2
+2
DLS3141
2017-07-10 19:07:11 UTC
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Un joint torique correctement conçu sera votre meilleure option, bien que pour une température de fonctionnement de 200 ° C, vous aurez besoin de joints toriques fabriqués à partir d'un matériau conçu pour fonctionner à cette température, comme les caoutchoucs de silicone ou de fluorocarbone (FKM) . Les joints toriques sont populaires car ils fonctionnent bien dans de nombreuses applications et ils sont globalement moins chers que tout ce qui fonctionne également.

Avec n'importe quel joint torique, statique ou dynamique, le paramètre clé est "O-ring Squeeze" qui est défini comme le pourcentage de réduction de la section transversale lorsqu'il est comprimé à partir de l'état libre. Puisque le joint torique agit comme un ressort, cette compression est directement liée à la force d'étanchéité. Plus la compression est importante, plus la force d'étanchéité est grande et plus la résistance aux fuites est grande ... du moins en général.

Comme pour la plupart des choses, plus n'est pas toujours mieux, trop de pression peut entraîner un mauvais joint car cela peut entraîner une contrainte excessive dans les pièces d'accouplement, un excès de friction (dans le cas d'un joint dynamique), et des dommages aux joints toriques car il y a un plus grand risque de pincement du joint torique entre les deux surfaces de contact.

En concevant des joints toriques en acier inoxydable avec une bonne finition de surface, j'essaierais de m'en tenir à < 15% de compression pour les joints dynamiques et 15% -30% pour les joints statiques en utilisant un joint torique NBR standard de Parker, mais cela dépend vraiment du type de joint torique, des matériaux impliqués et de toutes les autres spécificités de l'application. Dans ce cas, vous voudrez examiner les propriétés du matériau de votre choix et, comme pour tout joint quasi-dynamique comme celui que vous décrivez, les surfaces de contact lisses et la lubrification sont essentielles. (Je recommande la graisse Krytox, chère, mais un peu va très loin. Vous avez juste besoin de suffisamment de graisse pour rendre le joint torique humide.)

Il y a beaucoup de choses qui entrent dans la conception d'un bon O -ring joint. La meilleure ressource que j'ai trouvée est le Manuel des joints toriques Parker

Source: J'ai conçu et testé des garnitures mécaniques pendant 5 ans

Nice link - lots of reading! I would have attempted to squeeze more on the basis that more is better - evidently this is not the case. I can see that FKM is the US name for FPM which Dupont calls "Viton" and I can source that from ebay in various forms. Krytox has some nice properties, thanks for the name. Also some nice warnings associated with any fumes!
The Parker hand book is really the Bible for o ring sealing design
J'avais l'impression que les joints toriques solides ne se compriment pas, ils se déforment. Pouvez-vous clarifier cela?
@geekly pourquoi pensez-vous cela? Les joints toriques typiques sont en caoutchouc et conçus pour comprimer
Parce que la section transversale d'un joint torique solide ne change pas lorsqu'il est pressé. Il change de forme, mais pas de volume. Donc, je ne suis pas d'accord avec l'affirmation selon laquelle la section transversale du joint torique diminue.
@geekly vous avez dit compresser, rien sur le changement de la section transversale. Dans tous les cas, la plupart des joints toriques sont conçus avec des rainures plus larges que le diamètre de la section transversale. Au fur et à mesure que le delta p augmente sur le joint torique, il est poussé vers l’extérieur ou vers l’intérieur, ce qui change sa longueur, ce qui modifie en fait la section transversale.
Dans votre réponse, vous définissez la «compression» comme le changement de la section transversale.
@geekly Je ne l'ai pas défini. C’est la définition de la compression des joints toriques.
#3
+1
RainerJ
2017-07-10 16:09:27 UTC
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Mon connecteur push on avec rondelle plate en caoutchouc est bon pour 2 bars diff press. En fait, le joint torique à l'intérieur de la connexion de la douille peut être plus facile pour le démontage &. Difficile à fabriquer, oui.

«Difficile à fabriquer», c'est ce que j'essaie d'éviter mais peut-être que je suis trop théorique et que je devrais aller faire des expériences! Le problème est de comprendre comment un sceau peut être fabriqué puis défait sans que tous les morceaux ne tombent. Quand je regarde des exemples - par exemple: le bouchon de remplissage d'huile de ma voiture est un bouchon en plastique avec un joint en caoutchouc sur un dessus de moteur en métal - vous pouvez voir à quel point tout est ajusté avec des matériaux très spécifiques résister aux températures du moteur).
The seal only needs to be compressed between mating flanges. Rubber cement /gasket glue can be used to stick seal to one flange.
Thanks for the help. That's another difference: flat seals need to be compressed, o-ring seals don't (after the initial push). I found some high temperature gasket sealant (blue silicone) which will do 200C so I should start reading instructions for working a lathe now! :-)


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