Wat is een O-ring en Waarvoor Wordt het Gebruikt?

Een o-ring is een ronde mechanische pakking die wordt gebruikt om een lekvrije afdichting tussen twee onderdelen tot stand te brengen. De o-ring zit in een groef en wordt tijdens de assemblage tussen twee of meer onderdelen samengedrukt, waardoor een betrouwbare afdichting op het raakvlak ontstaat. O-ringen worden vaak gebruikt in mechanische ontwerpen, omdat zij gemakkelijk te maken en goedkoop zijn en omdat de montagevereisten eenvoudig zijn. In dit artikel wordt onderzocht wat een o-ring is, hoe hij werkt en welke types er zijn.

Inhoudsopgave

• Wat is een o-ring?
• Werkingsprincipe
• Voordelen:
• Statische en dynamische o-ringen
• O-ring materialen
• Een o-ring kiezen
• Toepassingen
• FAQs

Wat is een o-ring?

O-ringen zijn ronde elastische lussen die dienen als afdichting voor zowel stationaire als bewegende toepassingen. Hun voornaamste functie is het bieden van een afdichtingsmechanisme tussen structuren, zoals pijpen, buizen, zuigers en cilinders. Afhankelijk van het beoogde gebruik worden o-ringen vervaardigd uit verschillende materialen en zijn ze zeer flexibel.

O-ringen worden gebruikt in diverse toepassingen, van hydraulische en pneumatische systemen tot automotoren en ruimtevaartonderdelen. Door hun veerkracht behouden zij hun vorm en afdichtingseigenschappen in de loop der tijd, zelfs na herhaaldelijk samendrukken.

Werkingsprincipe

Een o-ring afdichting bestaat uit de o-ring en een wartel, de plaats waar de o-ring komt. De wartel is meestal een groef of kanaal in een metalen of kunststof onderdeel, zoals een cilinder of een klephuis, waar de o-ring wordt geplaatst en samengedrukt tussen twee tegengestelde oppervlakken. De wartel zorgt ervoor dat de o-ring goed geplaatst en afgedicht is om lekkage van vloeistoffen of gassen te voorkomen.

• Wanneer het o-ringmateriaal tussen de twee paringsvlakken wordt samengedrukt, vervormt het en vult het eventuele gaten of onvolkomenheden op. Hierdoor ontstaat een barrière die zelfs bij extreem hoge of lage druk vloeistoflekkage tegengaat.
• De materialen waarvan o-ringen zijn gemaakt (elastomeren) zijn van nature veerkrachtig en nemen hun oorspronkelijke vorm weer aan. Wanneer de druk wegvalt, veren ze dus terug naar hun oorspronkelijke positie, waardoor ze een afdichting behouden en klaar zijn voor de volgende cyclus.

Voordelen:

O-ringen bieden diverse voordelen ten opzichte van andere afdichtingsmethoden, waaronder hun vermogen om in diverse toepassingen een betrouwbare en lekvrije afdichting tot stand te brengen. Enkele voordelen zijn:

• O-ringen dichten af over een breed bereik van druk, tolerantie en temperatuur
• Gemakkelijk te gebruiken
• Veroorzaakt geen structurele schade aan de apparatuur tijdens of na de montage
• Meestal herbruikbaar
• Lichtgewicht en compact
• Een o-ring gaat lang mee en schade kan gemakkelijk worden vastgesteld
• Kosteneffectief

In een industriële omgeving kan de slijtage van een o-ring aanzienlijke gevolgen hebben voor de productiviteit. Daarom wordt aanbevolen te zorgen voor een voldoende voorraad vervangingsringen in de juiste maten; zo kan een versleten o-ring onmiddellijk worden vervangen. O-ringen worden doorgaans ingedeeld naar hun functie en de materialen die worden gebruikt om ze te vervaardigen.

Statische en dynamische o-ringen

Statische o-ring

Een statische o-ring zorgt voor een betrouwbare, lekvrije afdichting tussen twee stationaire onderdelen, zoals een buis en een fitting. Daartoe wordt op het vlakke oppervlak een groef gemaakt en wordt een o-ring van de juiste afmeting en grootte in de groef geplaatst. Vervolgens wordt de o-ring op zijn plaats gedrukt door een tweede vlak oppervlak (het oppervlak dat druk uitoefent op de o-ring). Zodra de verbinding tot stand is gebracht, blijft de toepassing statisch, en de o-ring blijft stationair en beweegt niet.

Dynamische o-ring

Een dynamische o-ring vormt een afdichting tussen twee oppervlakken die relatief bewegen of tegen elkaar in bewegen. Deze o-ringen worden gewoonlijk gebruikt in toepassingen met beweging of rotatie, zoals in motoren, hydraulische en pneumatische systemen en andere mechanische apparaten. In tegenstelling tot statische toepassingen zorgen dynamische toepassingen ervoor dat o-ringen bij voortdurende beweging sneller slijten. Daarom is het essentieel dynamische o-ringen regelmatig te smeren om hun levensduur en doeltreffendheid te waarborgen. Vergeleken met statische o-ringen moeten de materialen voor dynamische o-ringen:

• Sterker zijn
• Steviger zijn
• Beter bestand zijn tegen wrijving en slijtage

Dynamische o-ringen worden gewoonlijk gebruikt om reciproke of roterende afdichtingen te maken.

• Zuigerafdichting: Een reciproke afdichting wordt gebruikt in toepassingen met heen-en-weer gaande beweging, zoals een zuiger of cilinder. Reciprocerende afdichtingen zijn ontworpen om een afdichting te handhaven tussen twee oppervlakken die in tegengestelde richting bewegen en tegelijkertijd de wrijving en slijtage als gevolg van deze beweging te weerstaan.
• Asafdichting: Een asafdichting handhaaft een afdichting tussen twee tegen elkaar roterende oppervlakken, zoals in een as of lager. Asafdichtingen zijn ontworpen om vloeistoflekkage te voorkomen en tegelijkertijd de wrijving en slijtage als gevolg van rotatie te weerstaan.

O-ring materialen

O-ringen worden vaak gebruikt in toepassingen met hoge druk, waar de druk de o-ring in de groef vervormt, wat resulteert in uniforme mechanische spanning op het oppervlak. Het handhaven van een drukgradiënt die onder de spanningswaarde van de o-ring blijft, is van cruciaal belang om lekken of doorsijpelen te voorkomen. Mechanische storingen kunnen in sommige gevallen echter leiden tot extrusie en vernietiging van de o-ring. Om dit te voorkomen moet het juiste materiaal voor de specifieke toepassing worden gekozen. Deze materialen omvatten een reeks rubber-, silicone- en polymeerverbindingen. De selectie van materialen voor de fabricage van o-ringen is gebaseerd op hun vermogen om specifieke eigenschappen te vertonen, zoals elasticiteit en sterkte, die van cruciaal belang zijn wegens de kritische en veeleisende omgevingen waarin o-ringen gewoonlijk worden gebruikt.

FKM (Viton)

• Goede chemische weerstand, mechanische eigenschappen en weerstand tegen samendrukking
• Ontworpen om te werken tussen -10 °C en 120 °C (-14 - 248 °F)
• Goed bestand tegen oliën en oplosmiddelen zoals alifatische, aromatische en halokoolwaterstoffen, zuren, dierlijke en plantaardige oliën; niet bestand tegen methanol
• Slechte weerstand tegen heet water en stoom omdat FKM opzwelt bij hoge temperaturen
• Ongeschikt voor polaire oplosmiddelen, bepaalde esters en ethers, en remvloeistof op basis van glycol.

EPDM (Ethyleen Propyleen Diene Monomeer)

• Geschikt voor water, stoom, ketonen, alcoholen, remvloeistoffen, zuren/alkaliën in lage concentraties
• Zeer goed bestand tegen weersinvloeden en ozon
• slecht bestand tegen olie, vet en oplosmiddelen en ongeschikt voor aromatische koolwaterstoffen

NBR (Nitril-butadieenrubber)

• Ook bekend als acrylonitril-butadieen of Buna-N
• Goede weerstand tegen compressie, scheuren en slijtage
• Compatibel met olieproducten, oplosmiddelen en alcohol
• Gevoelig voor weersinvloeden, matig temperatuurbestendig, ongeschikt voor remvloeistof en polaire oplosmiddelen

PTFE (Polytetrafluoroethylene)

• Uitzonderlijke chemische weerstand
• Ontworpen om te werken tussen -20 °C en 180 °C (-4 - 356 °F)
• PTFE-ringen zijn van nature wit en zijn bestand tegen een groot aantal stoffen, waaronder chemicaliën, zuren, oliën en stoom.
• PTFE bezit een hoge taaiheid en slijtvastheid; het kan echter niet gemakkelijk worden samengedrukt, wat kan leiden tot een minder doeltreffende afdichting.

Siliconen

• Bestand tegen de schadelijke effecten van oliën, chemicaliën, hitte, ozon en oplosmiddelen
• Flexibel, zelfs bij lage temperaturen
• Functioneert binnen een temperatuurbereik van -60 °C tot 225 °C (-76 - 437 °F), terwijl speciaal ontworpen types temperaturen van -100 °C tot 300 °C (-148 - 572 °F) kunnen verdragen.

Een o-ring kiezen

Hier volgt een stapsgewijze richtlijn voor het selecteren van een o-ring voor een bepaalde toepassing.

• Bepaal het materiaal van de o-ring: Bepaal het o-ringmateriaal op basis van de toepassingseisen, zoals temperatuur, druk en media. Een o-ring laten vervangen kan moeilijk zijn als het materiaal van de bestaande o-ring niet bekend is. Gebruik een rubber indicator test om het materiaal te bepalen.
• Meet de maat van de o-ring: O-ringen worden gewoonlijk gespecificeerd aan de hand van hun binnendiameter, buitendiameter en breedte van de dwarsdoorsnede. Soms zijn o-ringen van standaardafmetingen niet geschikt voor specifieke eisen in bestaande systemen; gebruik in dat geval op maat gemaakte o-ringen. Lees ons artikel over o-ringmaten voor meer informatie.
• Bepaal de hardheid: De hardheid van de o-ring bepaalt zijn vermogen om extrusie en vervorming te weerstaan. De hardheid wordt gemeten in een durometer en kan variëren van 30-90. Zo is een o-ring met een durometerwaarde van 60 zachter dan 70, terwijl 90 stijf is in vergelijking met een waarde van 70.
• Internationale normen: O-ringen worden vervaardigd volgens verschillende internationale normen zoals ISO, DIN en JIS. Deze normen zorgen ervoor dat o-ringen uniforme afmetingen, toleranties en materiaaleigenschappen hebben, waardoor ze uitwisselbaar en compatibel zijn met verschillende toepassingen. Enkele voorbeelden van deze normen voor o-ringen zijn ISO 3601, DIN 3771 en JIS-B2401.
• Speciale gevallen: Er zijn verschillende soorten o-ringen voor specifieke verbindingen of toepassingen. Zo zijn SAE (Society of Automotive Engineers) o-ringen ontworpen om te passen in SAE-flensverbindingen die gewoonlijk in hydraulische systemen worden gebruikt.

Toepassingen

De veelzijdigheid en betrouwbaarheid van o-ringen maken ze tot een essentieel onderdeel in vele industrieën en toepassingen. Hier zijn een paar voorbeelden:

• Lucht- en ruimtevaart: vliegtuigmotoren, hydraulische systemen en andere kritische onderdelen
• Medische hulpmiddelen: medische apparatuur zoals spuiten, pompen en kleppen.
• Sanitair: leidingen, kranen, kleppen en andere onderdelen van het sanitair om lekken te voorkomen.
• Hydraulica en pneumatiek: een afdichting maken tussen bewegende delen zoals cilinders, actuatoren en zuigers.
• Voedsel- en drankverwerking: verwerkingsapparatuur om besmetting te voorkomen en hygiëne te waarborgen
• Elektronica: elektronische onderdelen zoals connectoren en schakelaars om te voorkomen dat vocht en stof binnendringen.
• Gebruikelijke huishoudelijke toepassingen: Deuren, ramen en containers om lekken te voorkomen en lucht- en waterdicht te blijven.

FAQs

Hoe identificeer je een o-ring materiaal?

Gebruik een rubber indicator test om het materiaal van de bestaande o-ring te bepalen; dit helpt om een geschikte o-ring te vervangen.

Wat zijn de verschillende soorten materialen voor o-ringen?

FKM, EPDM, NBR, PTFE en siliconen zijn de meest gebruikte materialen voor het maken van o-ringen.