การเลือกใช้งานโอริง


การเลือกใช้งานโอริง

โอริงเป็นส่วนประกอบของเครื่องจักรที่นิยมใช้กันมาก และในรายละเอียดของการพิจารณาในการเลือกใช้งานโอริงให้ถูกต้องกับสภาวะการทำงานของจุดที่ใช้งานและสภาวะแวดล้อมของเครื่องจักรนั้นก็มีรายละเอียดมากเช่นกัน การใช้งานโอริงที่ถูกต้องจะทำให้การทำงานของเครื่องจักรนั้นเป็นไปอย่างสมบูรณ์และมีประสิทธิภาพสูงสุด

โอริงคืออะไร
โอริงเป็นซีลที่มีลักษณะรูปทรงโดนัท คือมีพื้นที่หน้าตัดเป็นรูปทรงกลมและมีรูปทรงเป็นทรงกลมดังรูปที่ 1 ทำจากวัสดุที่สามารถหยุ่นตัวได้ (Elastomers Material) อาจเป็นยางสังเคราะห์ (Synthetic Rubber) ชนิดต่าง ๆ หรือวัสดุสังเคราะห์อย่างอื่น ซึ่งขึ้นอยู่กับการนำไปใช้ให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมและการทำงานว่าจะใช้กับของไหลอะไรหรืออุณหภูมิหรือแรงดันมากหรือน้อยแค่ไหน

หน้าที่ของโอริง
หน้าที่หลักของโอริง คือการเป็นซีลกันรั่วของของไหลในอุปกรณ์หรือเครื่องจักรต่าง ๆ ระบบลมอัด (Pneumatic) หรือระบบไฮดรอลิก ซึ่งในการใช้งานโอริงจะแบ่งออกเป็นสองแบบคือ เป็นซีลกันรั่วที่ติดตั้งบริเวณข้อต่อหรือจุดต่อแบบต่าง ๆ ของเครื่องจักรหรืออุปกรณ์อื่น ๆ และใช้เป็นซีลกันรั่วของอุปกรณ์ทำงาน (Actuators)

การทำงานของโอริง
การป้องกันการรั่วของของไหลที่เป็นของเหลวหรือแก๊ส ชิ้นส่วนของเครื่องจักรที่มีเหล็กหรือชิ้นส่วนที่เป็นของแข็งเป็นส่วนประกอบนั้น ในกรณีที่แรงดันของของเหลวหรือแก๊สสูงในระดับหนึ่ง ลำพังชิ้นส่วนที่เป็นโลหะหรือของแข็งอย่างอื่นนั้นไม่สามารถป้องกันการรั่วได้ไม่ว่าจะทำการปรับความเรียบของผิวโลหะดีขนาดไหนก็ตาม ดังนั้นอุปกรณ์ป้องกันรั่วที่ทำจากวัสดุที่มีความยืดหยุ่นได้ (Elastomer) จึงถูกนำเข้ามาใช้งานซึ่งรวมถึงโอริงด้วย

หลักการพิจารณาเลือกใช้โอริง
1. ความแข็งของโอริง (Hardness)
ความแข็งของโอริง  คือความสามารถในการต้านทานต่อแรงดันและการเปลี่ยนรูปของโอริงนั่นเอง หน่วยที่ใช้บอกค่าความแข็งของโอริงคือ ชอร์ เอ (Shore-A) เป็นหน่วยที่ใช้วัดค่าความแข็งของวัสดุยืดหยุ่นตัวรวมถึงวัสดุประเภทซีลหรือโอริงด้วย โดยจะทำการวัดความต้านทานต่อการกดและแรงต้านทานโดยเครื่องมือที่เรียกว่าดูโรมิเตอร์ (Durometer) ซึ่งมีลักษณะคล้าย ๆ กับไดอัลเกจ (Dial Gauge) แต่ต่างกันตรงที่หัวที่ใช้วัดนั้นจะเป็นเข็มแหลมติดอยู่ ในการวัดเราจะใช้เข็มแทงลงไปบนเนื้อพื้นผิววัสดุที่ต้องการวัด

2. ค่าความต้านทานต่อแรงดึง
คือค่าของความต้านทานต่อแรงดึง ณ จุดครากหรือจุดที่จะทำให้โอริงเปลี่ยนรูปได้อย่างถาวร โอริงที่มีค่าความต้านทานต่อแรงดึงสูงนั้นเวลาที่เรายืดตัวโอริงให้ขยายตัวออกโอริงจะขยายตัวออกได้ยาวกว่าโอริงที่มีค่าความต้านทานต่อแรงดึงต่ำกว่า โดยที่ถ้าเราหยุดยืดโอริงจะหดตัวกลับได้เหมือนเดิม  

ในการเลือกใช้งานนั้นเราต้องการโอริงที่มีค่าความต้านทานต่อแรงดึงมากหรือมีความหยุ่นตัวสูง แต่ถ้าเรามีข้อแม้อื่นเช่น โอริงนั้นจะต้องใช้งานที่อุณหภูมิสูงหรือโอริงนั้นจะต้องมีความแข็งมาก บางทีวัสดุที่ใช้ก็อาจมีค่าความต่อต้านแรงดึงลดลง เช่น วัสดุทำโอริงที่ใช้งานที่อุณหภูมิสูงเช่น ไวตัน (Viton) หรือซิลิโคน (Silicone) จะมีค่าการต่อต้านแรงดึงต่ำ หรือโอริงที่มีความแข็งมากก็จะมีค่านี้ต่ำเช่นกัน  

3. อุณหภูมิใช้งานและอุณหภูมิสูงสุดของการใช้งานของโอริง
ในอุปกรณ์แต่ละตัวของเครื่องจักรแต่ละชนิดนั้นแต่ละจุดจะมีอุณหภูมิการทำงานที่แตกต่างกัน ดังนั้นเราจะต้องรู้ว่าจุดที่เราจะเอาโอริงไปใช้งานนั้นมีอุณหภูมิเท่าไหร่เพราะว่าวัสดุแต่ละชนิดที่เอามาทำโอริงนั้นสามารถทนความร้อนได้แตกต่างกัน เช่น โอริงที่ทำมาจากไวตัน (Viton) มีความสามารถในการทนความร้อนได้สูงสุดประมาณ 230 ๐C แต่มีราคาแพง แต่ในขณะเดียวกันโอริงที่ทำมาจาก ยางสังเคราะห์หรือ NBR สามารถทนความร้อนได้แค่ 105 ๐C แต่มีราคาถูกกว่า

4. ประเภทของการนำโอริงไปใช้งาน
โอริงนั้นสามารถนำไปใช้งานได้หลายประเภทซึ่งจะแบ่งตามลักษณะที่นำไปใช้งาน ซึ่งในการใช้งานแต่ละแบบนั้นจะมีข้อจำกัด และรายละเอียดต่าง

5. การบอกขนาดของโอริง
การบอกขนาดของโอริงเราจะนิยมบอกขนาดของเส้นผ่าศูนย์กลางภายใน (ID) และความหนา (w) หรือ ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของตัวโอริง เช่นโอริงขนาด เส้นผ่าศูนย์กลาง 40 mm หนา 5.3 mm เราเรียกว่า โอริงขนาด 40 x 5.3 mm การบอกขนาดของโอริงมีหลายมาตรฐานเช่นมาตรฐานอเมริกา AS568 A มาตรฐานญี่ปุ่น JIS2401 ซึ่งจะได้กล่าวถึงในรายละเอียดภายหลัง

6. ประเภทของการติดตั้งโอริง สามารถแบ่งออกได้เป็นสองแบบคือ
ก. โอริงที่ติดตั้งกับกับชิ้นส่วนที่อยู่กับที่ เช่นข้อต่อ หน้าแปลนระหว่างท่อกับเครื่องจักร ข้อต่อระหว่างท่อทางต่าง ๆ ข้อต่อระหว่างท่อทางกับอุปกรณ์ ดังรูปที่ 12

ข. โอริงที่ติดตั้งกับกับชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ เช่น ส่วนประกอบของกระบอกสูบดังรูปที่ 13 ซึ่งในการติดตั้งแบบนี้นอกจากโอริงจะทำหน้าที่กันรั่วแล้ว ก็ยังจะต้องทนต่อการสึกหรอที่เกิดจากการเสียดสีของการเคลื่อนที่อีกด้วยและสำหรับการติดตั้งโอริงกับชิ้นส่วนเคลื่อนที่ยังสามารถแบ่งออกเป็นสองแบบคือ

ก. โอริงที่ถูกติดตั้งในชิ้นส่วนที่มีการเคลื่อนที่ (Male Seal) คือ โอริงที่ติดตั้งอยู่กับลูกสูบ โดยที่ลูกสูบจะเป็นตัวเคลื่อนที่เข้าออกในกระบอกสูบ ตัวอย่างเช่น โอริงที่ติดตั้งอยู่ในลูกสูบของกระบอกไฮดรอลิกหรือกระบอกลมดังรูปที่ 12

ข. โอริงที่ถูกติดตั้งในชิ้นส่วนที่อยู่กับที่ (Female Seal) คือ โอริงที่ติดตั้งอยู่กับชุดของกระบอกสูบ เช่น ในส่วนที่เป็นขอบของช่องทางการเคลื่อนที่ของก้านสูบ (Rod) ดังรูปที่ 13

7.  รายละเอียดของการติดตั้งและใช้งานโอริง
ในการติดตั้งโอริงที่ใช้งานแบบต่าง ๆ ตามที่กล่าวมาแล้วนั้นมีความแตกต่างกันในรายละเอียดและค่าต่าง ๆ ที่ใช้ในการติดตั้ง ทั้งนี้เพื่อให้ใช้งานให้ได้ดีที่สุด ณ จุดที่ติดตั้งจุดนั้น ซึ่งในรายละเอียดที่จะนำเสนอต่อไปนี้จะเป็นแนวทางให้เราได้พิจารณาเวลาที่เลือกโอริงมาใช้งานหรือในการออกแบบเครื่องจักรที่ต้องใช้โอริงเป็นส่วนประกอบ

ก. ค่าความแน่น (Interference)
คือค่าความสัมพันธ์ระหว่างขนาดของโอริงกับขนาดของร่องโอริงซึ่งมีรายละเอียดดังต่อไปนี้
1. ค่าความแน่น (Interference) ของการติดตั้งโอริงกับชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ (Dynamics Seal)
การติดตั้งโอริงของชิ้นส่วนที่มีการเคลื่อนที่ (Male Seal) เช่นโอริงที่ติดตั้งอยู่กับลูกสูบของกระบอกลมหรือกระบอกไฮดรอลิกดังรูปที่ 14 สำหรับการติดตั้งแบบนี้ IDของโอริงจะต้องเล็กกว่า ID ของร่องโอริงเล็กน้อยเพื่อให้หลังจากที่ติดตั้งลงไปแล้วตัวโอริงจะต้องรัดกับร่องโอริง

2. ค่าความแน่น (Interference) ของการติดตั้งโอริงในชิ้นส่วนที่อยู่กับที่ (Female Seal)  
เช่นการติดตั้งโอริงกับส่วนของกระบอกสูบเพื่อเป็นซีลระหว่างกระบอกสูบกับก้านสูบ (Rod) โดยการติดตั้งแบบนี้ตัวโอริงจะถูกติดตั้งอยู่ในส่วนที่เป็นกระบอกสูบดังรูปที่ 14 เส้นผ่าศูนย์กลางภายนอก (OD) ของโอริงจะต้องมีขนาดโตกว่าเส้นผ่าศูนย์กลางภายนอก (OD) ของร่องโอริงเล็กน้อยเพื่อจะให้โอริงยึดติดแน่นกับส่วนที่เป็นกระบอกสูบได้ดีในตอนที่ประกอบและใช้งาน เพราะว่าเวลาที่ใช้งานตัวโอริงจะต้องติดอยู่กับส่วนที่เป็นกระบอกสูบ อัตราส่วนระหว่าง OD ของโอริงกับ OD ของกระบอกสูบหรือค่าความแน่นสามารถคำนวณได้ดังนี้

3. ค่าความแน่น (Interference) ของการติดตั้งโอริงกับชิ้นส่วนที่อยู่กับที่ (Static Seal)
ในการติดตั้งโอริงกับชิ้นส่วนที่อยู่กับที่ (Static Seal) นั้นจะแบ่งการรับแรงดันออกเป็นสองแบบคือ
การรับแรงดันจากภายนอก (External Pressure) และแรงดันที่เป็นสุญญากาศ (Vacuum) ดังรูปที่ 16 สำหรับการติดตั้งแบบนี้ขนาด ID ของโอริงจะต้องเล็กกว่า ID ของร่องโอริง (Gland ID) เพราะว่าเมื่อโอริงได้รับแรงดันจากภายนอกโอริงจะสามารถทำหน้าที่ซีลได้ทันทีโดยไม่ต้องเคลื่อนที่เพราะโอริงจะรัดติดอยู่กับด้านในของร่องโอริงอยู่แล้ว การที่โอริงไม่ต้องเคลื่อนที่เมื่อได้รับแรงดันจะทำให้อายุการใช้งานของโอริงยาวนานและสามารถทำหน้าซีลได้ดีมากยิ่งขึ้น

ข. ค่าการบีบอัด (Compression Squeeze)
คือความแตกต่างระหว่างขนาดความหนาเดิมหรือเส้นผ่าศูนย์กลางของเส้นโอริง (W) ตอนที่ยังไม่ได้รับแรงอัด หรือยังไม่ได้ใช้งานกับความสูงของร่องโอริง (ความหนาของโอริง–ความสูงของร่องโอริง) ส่วนมากในการใช้งานโอริงโดยปกติแล้วขนาดความหนาของโอริงจะต้องมากกว่าความสูงของร่องโอริงอย่างน้อย 0.1 mm

ค. อัตราส่วนการอัดตัว (Compression Ratio)
หมายถึงอัตราส่วนระหว่าง ความหนาของโอริง (W) กับความสูง (H) ของร่องโอริงดังรูปที่ 20 เมื่อเราประกอบโอริงเข้ากับร่องของโอริงเรียบร้อยแล้วทำการขันแน่น ถ้าขนาดความหนาของโอริงมากกว่าความสูงของร่องโอริงมากเวลาที่เราขันอัดจนแน่นโอริงก็จะยุบตัวให้มีขนาดพอดีกับร่องโอริง ดังนั้นถ้าโอริงโตกว่าร่องมากเวลาที่ติดตั้งแล้วอัตราการอัดตัวของโอริงก็มากขึ้นตามไปด้วย  

ที่มา:https://machinothailand.com/blog/
แสดงความคิดเห็น
โปรดศึกษาและยอมรับนโยบายข้อมูลส่วนบุคคลก่อนเริ่มใช้งาน อ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่