Joint circulaire

Un joint circulaire est une boucle de l'élastomère avec une section transversale (o-shaped) ronde utilisée en tant qu'un joint mécanique ou garniture . Ils sont conçus pour être posés dans une cannelure et comprimé pendant l'assemblée entre deux parts ou plus, créant un joint à l'interface.

Le joint peut être statique, ou (dans quelques conceptions) avoir le mouvement relatif entre les pièces et le joint circulaire ; le tournant pompent les axes et les cylindres hydrauliques de par exemple. Les joints avec le mouvement exigent habituellement de la lubrification du joint circulaire de réduire l'usage. Ceci est typiquement accompli avec le fluide étant scellé.

Les joints circulaires sont l'un des joints les plus communs utilisés dans la conception de machine parce qu'ils sont peu coûteux et faciles de faire, fiables, et ont des conditions simples de support. Ils peuvent sceller des dizaines de pression des megapascals (milliers de de livre par pouce carré ).

Les joints de joint circulaire sont disponibles dans diverses tailles métriques et standard. Les tailles de normes BRITANNIQUES sont connues comme les tailles et typiquement la gamme des BS de BS001 à BS932. En général des joints circulaires sont spécifiés par le diamètre interne et la section transversale ou l'épaisseur.

Histoire

La requête de brevet des États-Unis de joint circulaire a été déposée en 1937 par un puis danois - machiniste né, Niels Christensen de 72 ans. Il est venu en Amérique en 1891 et peu ensuite cela a breveté un système de frein à air pour les tramways . En dépit de ses efforts légaux, ses droites de la propriété intellectuelle ont été passées de la compagnie à la compagnie jusqu'à ce qu'elles aient fini vers le haut au Westinghouse . Pendant la deuxième guerre mondiale , le gouvernement des USA commandeered le brevet de joint circulaire comme article guerre-connexe critique et a donné le droit de fabriquer à d'autres organismes. Christensen a obtenu un paiement de somme forfaitaire du US$ 75. Le litige a eu comme conséquence un paiement $100.000 à ses héritiers en 1971, 19 ans après sa mort.

Théorie et conception

Les joints circulaires sont l'un des éléments les plus communs pourtant les plus importants de la conception de machine et sont disponibles dans un grand nombre de tailles standard dénotées par la désignation AS568, aussi bien que des tailles métriques, spéciales, et internationales, et une pléthore de matériaux. Elle est l'une des conceptions les plus simples, pourtant les plus machinées, les plus précises, et utiles jamais élaborées.

Applications typiques

La conception réussie de joint de joint circulaire exige un support mécanique rigide qui applique une déformation prévisible au joint circulaire. Ceci présente un effort mécanique calculé sur les surfaces de contact de joint circulaire. Tant que la pression du fluide étant contenu ne dépasse pas l'effort de contact du joint circulaire, la fuite ne peut pas se produire.

Le joint est conçu pour avoir un contact de point entre le joint circulaire et les visages de cachetage. Ceci permet un effort local élevé, capable contenir la pression, sans dépasser l'effort de fléchissement du corps de joint circulaire. La nature flexible des matériaux de joint circulaire adapte à des imperfections dans les pièces de support.

Applications de vide

Dans des applications de vide la perméabilité du matériel établit des contacts de point tout à fait inutiles. Au lieu de cela, des forces plus élevées de support sont employées et les suffisances d'anneau la page entière 69 de cannelure. Également autour des rondelles d'appui sont employés pour sauver l'anneau de la déformation excessive . Pendant que l'anneau juge que la pression ambiante seulement aux joints et à l'anneau sent la pression partielle des gaz seulement au joint, leurs gradients seront proches raide le joint et peu profond dans le volume (vis-à-vis les gradients du contact de point). Voir : Vacuum_flange#KF.

Applications à hautes températures

Dans quelques applications à hautes températures, des joints circulaires peuvent devoir être montés dans un état tangentiellement comprimé pour compenser l'effet de Gow-Joule de .

Matériel

Le choix de joint circulaire est basé sur la compatibilité chimique, la température d'action, la pression de scellage, les conditions de la lubrification , la qualité, la quantité et le coût.

Les caoutchoucs synthétiques -

de de

Caoutchouc d'éthylène propylène

Le caoutchouc de silicone

Thermoplastique :
Styrenics thermoplastique de l'élastomère (bande) de
LDPE thermoplastique (TPO) de polyoléfine, HDPE, LLDPE, ULDPE
Polyéther thermoplastique , polyester du polyuréthane (TPU) de de
Copolyesters thermoplastiques d'etheresterelastomers (TEEEs)
Polyamides thermoplastiques du polyamide (PEBA)
Le caoutchouc de Processible de fonte (MPR)
Vulcanisat thermoplastique (TPV)

D'autres joints

Il y a des variations de conception de profil autre que la circulaire. Celles-ci incluent des joints circulaires avec des profils formés par x, généralement appelés les x-anneaux ou les anneaux de quadruple. Une fois serrées lors de la pose, elles scellent avec 4 surfaces de contact - 2 petites surfaces de contact sur le dessus et le bas. Ceci diffère des surfaces de contact simples comparativement plus grandes du joint circulaire dessus et bas. des X-anneaux actuellement sont lancés sur le marché en tant qu'étant plus durables que des joints circulaires. < ! -- le vieux rapport a besoin de l'évidence, c. références -->

Il y a également des joints circulaires avec un profil carré, généralement appelé équarri. Quand les joints circulaires se vendaient à une prime en raison de la nouveauté, au manque de processus de fabrication efficaces et au coût élevé de main d'oeuvre, place-coupent ont été présentés comme substitution économique pour des joints circulaires. L'équarri est fabriqué en moulant une douille d'élastomère qui est alors coupe de tour. Ce modèle de joint était moins cher de fabriquer avec de certains matériaux et technologies de bâti (compression, transfert, injection). La propriété de scellement physique d'équarri est inférieure aux joints circulaires. Aujourd'hui le prix des joints circulaires a diminué au point qui la conception de coupe de place est presque désuète.

Des dispositifs semblables avec une section transversale non-ronde s'appellent les joints ou les emballages voient également la rondelle (mécanique).

Modes de défaillance des joints circulaires

Des matériaux de joint circulaire peuvent être soumis à haut ou de basses températures, attaque chimique, vibration, abrasion, mouvement et les matériaux sont choisis selon la situation.

Les matériaux de joint circulaire existent qui peuvent tolérer les températures aussi basses que -200 C environ à 250 C ou plus haut. Au bas de gamme presque tous les matériaux de technologie tourneront rigide et échouent pour sceller, à l'à extrémité élevé les matériaux souvent brûleront ou se décomposeront. Les attaques chimiques peuvent dégrader le matériel, commencer les fissures fragiles ou les faire gonfler. Par exemple, les joints de NBR peuvent fendre une fois exposés au gaz de l'ozone aux concentrations très basses à moins que protégés.

Désastre de provocateur

L'échec d'un joint de joint circulaire a été déterminé pour être la cause du désastre de de '' challengeur '' de de la navette spatiale le 28 janvier 1986. Un facteur de contribution était temps froid avant le lancement. Ceci a été célèbre démontré à la télévision par le Richard Feynman de professeur de physique de Caltech , quand il a placé un petit joint circulaire dans l'eau glacée, et a plus tard montré sa perte de pliability devant un comité investigateur.

Le matériel du joint circulaire failed était le FKM qui a été spécifié par l'entrepreneur de moteur de navette, Morton-Thiokol . FKM n'est pas un bon matériel pour des applications froides de la température. Quand un joint circulaire est refroidi au-dessous de son T_g (la température de transition en verre ), il perd son élasticité et devient fragile. D'une manière primordiale, quand un joint circulaire est refroidi près, mais pas là-bas, son T_g, le joint circulaire froid, une fois que comprimé, prendra plus longtemps que la normale pour retourner à sa forme originale. Les joints circulaires (et tous autres joints) fonctionnent à côté de créer la pression positive contre une surface empêchant de ce fait des fuites. La nuit avant que le lancement, des températures de l'air excessivement basses aient été enregistrés. À cause de ceci, les techniciens de la NASA ont effectué une inspection. La température ambiante était dans des paramètres de lancement, et l'ordre de lancement a été permis de procéder. Cependant, la température des joints circulaires en caoutchouc est demeurée sensiblement inférieure à celle d'air environnant. Pendant sa recherche sur la longueur de lancement, Dr. Feynman a observé un petit événement de dégazage du propulseur plein (BSR) de Rocket de au joint entre deux segments dans les moments juste avant l'explosion. Ceci a été blâmé sur un joint failed de joint circulaire. Le gaz à hautes températures de évasion empiété sur le réservoir externe, et le véhicule entier ont été détruits en conséquence.

L'industrie en caoutchouc est passée par sa part de transformation après l'accident. Beaucoup de joints circulaires maintenant viennent avec le groupe et datent le codage, comme dans l'industrie de médecine, avec précision pour dépister et commander la distribution. Les joints circulaires peuvent, au besoin, être disponibles immédiatement rappelé. En outre, des joints circulaires et d'autres joints groupe-sont par habitude examinés pour le contrôle de qualité par les fabricants, et subissent souvent Q/A plusieurs plus de fois par le distributeur et les utilisateurs finaux.

Quant au SRBs eux-mêmes, la NASA et Morton-Thiokol les ont remodelés avec une nouvelle conception commune, qui a maintenant incorporé trois joints circulaires au lieu de deux, avec les joints eux-mêmes ayant des réchauffeurs à bord sur lesquels peut être tourné quand les températures chutent en-dessous du °F 50 (°C) 10. Issue de joint circulaire ne s'est pas produite depuis le challengeur de , et elles n'ont pas joué un rôle dans le désastre de Colombie de navette spatiale de de 2003.

Futur du joint circulaire

Un joint circulaire est un des plus simple, pourtant fortement - critique, les éléments mécaniques de précision jamais développés. Cependant, il y a de nouvelles avances qui peuvent prendre une partie du fardeau du cachetage critique à partir du domaine exclusif des joints circulaires. Il y a des industries familiales des consultants en matière d'élastomère aidant à concevoir des récipients à pression d'o-anneau-moins. le Nano-caoutchouc est une telle nouvelle frontière. Actuellement ces avancements augmentent l'importance des joints circulaires. Puisque les joints circulaires entourent les secteurs de la chimie et de la science des matériaux, n'importe quel avancement en nano-caoutchouc affectera l'industrie de joint circulaire.

Déjà il y a des élastomères remplis de nano-carbone et de nano PTFE et moulés dans des joints circulaires utilisés dans des applications de haute performance. Par exemple des nanotubes de carbone sont employés dans des applications dispersives électrostatiques et le nano-PTFE est employé dans des applications ultra pures de semi-conducteur. L'utilisation du nano-PTFE dans les fluoroelastomers et les perfluoroelastomers améliore la résistance d'abrasion, abaisse le frottement, abaisse la perméation, et peut agir en tant que remplisseur propre.

Using le noir de charbon conducteur ou d'autres remplisseurs peuvent présenter les propriétés utiles du caoutchouc conducteur, à savoir empêchant courber électrique, les étincelles de charge statique, et l'habillage global de la charge dans le caoutchouc qui peut le faire comporter comme un condensateur (dispersif électrostatique). En absorbant ces frais, ces matériaux, qui incluent carbone-noir enduit et le caoutchouc avec les additifs remplissants en métal, réduisent le risque d'allumage, qui peut être extrêmement utile pour des lignes de carburant.

Voir également

Théorie du joint circulaire de Kremer de du développement économique

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