防漏油一直是电子烟必备要求，这其中需要用到多种密封方案，比如硅胶波峰密封底座、垫圈等。
图 两种雾化座硅胶密封结构对比
除此之外，O型橡胶密封圈（简称O型圈）也是防漏油密封方案之一，尤其是在大烟雾化芯中应用较多。值得注意的是，目前多数开放式调压小烟也是用同一规格的雾化芯。
那么下面就给大家分享一篇O型橡胶密封圈的资料，以供参考。
图 SMOK大烟雾化芯
图 vaporesso大烟雾化芯
（一）O型圈的概述与密封原理
O型橡胶密封圈，简称O型圈，是一种截面形状为圆形的橡胶圈。O型密封圈是液压、气动系统中使用最广泛的一种密封件。
O型圈有良好的密封性能，既可用于静密封，也可用于动密封中；不仅可单独使用，而且是许多组合式密封装置中的基本组成部分。它的使用范围很宽，如果材料选择得当，可以满足各种介质和各种运动条件的要求。
O型密封圈是一种挤压型密封，挤压型密封的基本工作原理是依靠密封件发生弹性变形，在密封接触面上造成接触压力，接触压力大于被密封介质的内压，则不发生泄漏，反之则发生泄漏。
（二）压缩率与拉伸量
O型密封圈是典型的挤压型密封。O型圈截面直径的压缩率和拉伸量是密封设计的主要内容，对密封性能和使用寿命有重要意义。
O型密封圈有良好的密封效果很大程度上取决于O型圈尺寸与沟槽尺寸的正确匹配，形成合理的密封圈压缩率与拉伸量。
2.1．压缩率
压缩率W通常用下式表示：
W=（d0-h）/d0 ×100%
式中：
-
d0-----O型圈在自由状态下的截面直径(mm);
-
h ----- O型圈槽底与被密封表面的距离（沟槽深度），即O型圈压缩后的截面高度(mm)
在选取O形圈的压缩率时,应从如下三方面考虑：
-
要有足够的密封接触面积；
-
摩擦力尽量小；
-
尽量避免永久变形。
从以上这些因素不难发现，他们相互之间存在矛盾：
-
压缩率大就可获得大的接触压力，但是过大的压缩率无疑就会增大滑动摩擦力和永久形。
-
而压缩率过小则可能由于密封沟槽的同轴度误差和O形圈误差不符合要求，消失部分压缩量而引起泄漏。
因此，在选择O形圈的压缩率时，要权衡各方面的因素。一般静密封压缩率大于动密封，但其极值应小于25%，否则压缩应力明显松弛，将产生过大的永久变形，在高温工况中尤为严重。
O型密封圈压缩率W的选择应考虑使用条件，静密封或动密封；静密封又可分为径向密封与轴向密封；径向密封（或称圆柱静密封）的泄漏间隙是径向间隙，轴向密封（或称平面静密封）的泄漏间隙是轴向间隙。
轴向密封根据压力介质作用于O形圈的内径还是外径又分受内压和受外压两种情况，内压增加的拉伸，外压降低O形圈的初始拉伸。
上述不同形式的静密封，密封介质对O形圈的作用方向是不同的，所以预压力设计也不同。对于动密封则要区分是往复运动密封还是旋转运动密封。
-
静密封：圆柱静密封装置和往复运动式密封装置一样，一般取W=10%～15%；平面静密封装置取W=15%～30%。
-
对于动密封而言，可以分为三种情况；往复运动一般取W=10%～15%。旋转运动密封在选取压缩率时必须要考虑焦耳热效应，一般来说，旋转运动用O形圈的内径要比轴径大3%-5%，外径的压缩率W=3%-8%。
低摩擦运动用O型圈，为了减少摩擦阻力，一般均选取较小的压缩率，即W=5%-8%，此外，还要考虑到介质和温度引起的橡胶材料膨胀。通常在给定的压缩变形之外，允许的最大膨胀率为15%，超过这一范围说明材料选用不合适，应改用其他材料的O形圈，或对给定的压缩变形率予以修正。
2.2 拉伸量
O型圈在装入密封沟槽后，一般都有一定的拉伸量。与压缩率一样，拉伸量的大小对O型圈的密封性能和和使用寿命也有很大的影响。拉伸量大不但会导致O型圈安装困难，同时也会因截面直径d0发生变化而使压缩率降低，以致引起泄漏。拉伸量a可用下式表示：
α=(d+d0)/(d1+d0)
式中：
-
d-----轴径（mm）；
-
d1----O形圈内径（mm）。
拉伸量的取值范围为1%-5%。如表给出了O型圈拉伸量的推荐值，可根据轴径的大小，按表选限取O型圈的拉伸量。O型圈压缩率与拉伸量的先取范围。
|
密封形式 |
密封介质 |
拉伸量α（%） |
压缩率w（%） |
|
静密封 |
液压油 |
1.03～1.04 |
15～25 |
|
空气 |
<1.01< span=""> |
15～25 |
|
|
往复运动 |
液压油 |
1.02 |
12～17 |
|
空气 |
<1.01< span=""> |
12～17 |
|
|
旋转运动 |
液压油 |
0.95～１ |
3～8 |
各种O形圈橡胶材料的硬度与工作压力的关系
|
硬度（邵氏A）/ 度 |
50±5 |
60±5 |
70±5 |
80±5 |
90±5 |
|
工作压力静密封/Mpa ≤ |
0.5 |
1 |
10 |
20 |
50 |
|
工作压力（往复运动，往复速度≤0.2m/s）/Mpa |
0.5 |
1 |
8 |
16 |
24 |
注：旋转运动工作压力一般不超过0.4 Mpa,硬度选择在(70±5)度;超出0.4 Mpa则按特殊密封装置设计。
日本JISB 2406－1991 推荐的O形圈密封的最大间隙/mm
|
工作压力/MPa 硬度（邵氏A）/度 |
≤0.4 |
4.0～6.3 |
6.3～10 |
10～16 |
16～25 |
|
70 |
0.35 |
0.30 |
0.15 |
0.07 |
0.03 |
|
90 |
0.65 |
0.60 |
0.50 |
0.30 |
0.17 |
美国SAEJ120A－1968 推荐的O形圈的最大封间隙值/mm
|
硬度（邵氏A） /度 工作压力/MPa |
70 |
80 |
90 |
|
0 |
0.254 |
0.254 |
0.254 |
|
1.72 |
0.254 |
0.254 |
0.254 |
|
3.45 |
0.203 |
0.254 |
0.254 |
|
6.89 |
0.127 |
0.203 |
0.254 |
|
10.34 |
0.076 |
0.127 |
0.203 |
|
13.79 |
0.102 |
0.127 |
|
|
20.68 |
0.076 |
0.102 |
|
|
34.47 |
0.076 |
O形圈的截面直径和轴的转速关系
|
转速/m/s |
O形圈截面直径/mm |
转速/m/s |
O形圈截面直径/mm |
|
2.03 |
3.53 |
7.62 |
1.78 |
|
3.05 |
2.62 |
NBR胶料硬度与耐压能力之间的关系
|
硬度（邵氏A）/ 度 |
拉伸强度/ MPa |
伸长率/% |
适用压力范围/ MPa |
||
|
80 |
22 |
400 |
2 |
||
|
85 |
27 |
306 |
20 |
||
|
90 |
25 |
120 |
50 |
||
（三）密封沟槽的形状
安装O形圈的各种沟槽形状
|
沟槽形状 |
应 用 |
|
矩形沟槽 |
这是一种既适于运动密封，也适于固定密封的常用的沟槽形式。 |
|
V形沟槽 |
只适用于固定密封。若用作运动密封，则磨擦阻力很大，易挤进间隙，造成损伤。 |
|
半圆形沟槽 |
可用于旋转密封，但一般不用。 |
|
燕尾形沟槽（梯形沟槽） |
用于磨擦力要求很低有场合。因沟槽加工费高，一般不采用。 |
|
三角形沟槽 |
推荐用于固定密封的场合。 |
O形橡胶密封沟槽各配合偶件的表面光洁度
|
表 面 |
应 用 场 合 |
压 力 状 况 |
表 面 光 洁 度 |
|
沟槽的底面和侧面 |
密态密封 |
非交变和无脉冲 |
Ra3.2μm |
|
交变或脉冲 |
Ra1.6μm |
||
|
动态密封 |
非交变和无脉冲 |
||
|
配合表面 |
密态密封 |
非交变和无脉冲 |
Ra1.6μm |
|
交变或脉冲 |
Ra0.8μm |
||
|
动态密封 |
Ra0.4μm |
注:沟槽的光洁度、沟槽接触的表面粗糙度对密封效果和耐久性有很大的影响
（四）配合沟槽与密封圈尺寸参数
密封用沟槽尺寸及压缩量
注: a表示沟槽的高度; b表示沟槽的宽度; R表示沟槽的倒角处
（五）O型圈的使用安装与泄漏
5.1 O型圈的使用
O型圈在多种液压、气动件管接头、圆筒面及法兰面等结合处被广泛使用。
对于在运动过程中使用的O型圈，当工作压力大于9.8Mpa时，如单向受压，就在O型圈受压力方向的另一侧设置一个挡圈；如双向受压，则在O型圈两侧各放一个挡圈。
为了减小摩擦力，也可采用楔型挡圈。当压力液体从左方施加作用时，右方挡圈被推起，左方挡圈不与被密封表面接触，因此摩擦力减小。
总的来说，采用挡圈会增大密封装置的摩擦力，而楔型挡圈对减小这种摩擦力具有十分重要的意义。对于固定用的O型圈，当工作压力大于32Mpa时，也需要使用挡圈。
O形橡胶密圈的橡胶硬度与沟槽最大间隙及工作压力关系
|
工作压力，MPa |
≤3.5 |
3.5～7.0 |
7.0～10.3 |
10.3～13.7 |
13.7～20.6 |
|
最大间隙（C） 硬度(邵氏A)70 |
0.20 |
0.125 |
0.075 |
0.05 |
0.02 |
|
最大间隙（C） 硬度(邵氏A)80 |
0.35 |
0.30 |
0.25 |
0.20 |
0.125 |
5.2 O型圈的安装
O型圈的安装质量对其密封性和使用寿命均有重要的影响。泄漏问题往往是因为安装不良而造成的。
安装过程中不允许出现O型圈被划伤和位置安装不正，以及O型圈被扭曲等情况。装配前，密封沟槽、密封配合面必须严格清洗；同时对O型圈装配中要通过的表面涂敷润滑脂。
为了防止O型圈在安装时被尖角和螺纹等锐边切伤或划伤，应在安装的轴端和孔端留有15º～30º的引入角。当O型圈需通过外螺纹时，应使用专用的薄壁金属导套，套住外螺纹；如果O型圈需通过孔口时，应使孔口倒成相应的斜角形状，以防O型圈被划伤。坡口的斜角一般为a=120º～140º。
O形橡胶密封圈泄漏原因及改进意见
|
常见疵病 |
产 生 原 因 |
改 进 意 见 |
|
泄 漏 |
1、安装时损坏即配偶件的棱角过孔时划伤； 2、压缩量过小； |
1、安装时将壳体的端部加工为倒角，以保证安装时O形橡胶密封圈不受剪切而损坏； 2、适当的增加压缩量； |
|
大 泄 漏 |
1、 O形橡胶密封圈失去弹性； 2、 O形橡胶密封圈表面遭受严重磨擦损坏； 3、 O形橡胶密封圈过度收缩； 4、 O形橡胶密封圈受密封介质腐蚀、溶胀； 5、 间隙值过大，O形橡胶密封圈被挤出； 6、 O形橡胶密封圈断面直径单边粗细不一致，造成运动时扭曲破坏； |
1、 提高O形橡胶密封圈材料性能，延长使用使用寿命； 2、 适当提高O形橡胶密封圈胶料硬度，减少磨擦系数； 3、 动态使用时，O形橡胶密封圈内径应比轴径稍大； 4、 提高O形橡胶密封圈胶料的耐油性； 5、 减小间隙值 6、 加强O形橡胶密封圈模型的尺寸控制和产品检验； |
|
O形橡胶密封圈早期损坏 |
1、 O形橡胶密封圈过度拉伸，过早发生断裂 2、 安装时损坏 3、 压缩量过大，严重磨擦或剪切 4、 选用O形橡胶密封圈或沟槽尺寸不妥 |
1、 动态使用时，O形橡胶密封圈内径应比轴径稍大； 2、 安装时才用金属导套 3、 减小压缩量； 4、 正确选用O形橡胶密封圈和沟槽的配合 |
|
低温泄漏 |
O形橡胶密封圈在低温下失去弹性 |
提高O形橡胶密封圈胶料的耐寒性 |
|
过度磨擦 |
1、 压缩量过大； 2、 O形橡胶密封圈溢出或耐油差，过度溶胀； |
1、 减少压缩量或矫正沟槽尺寸提高金属表面的光洁度 2、 采用挡圈防止O形橡胶密封圈溢出或提高O形橡胶密封圈材料的耐油性； |
（六）胶料物理机械性能
O形橡胶密封圈胶料物理机械性能
（七）执行标准
|
标 准 |
O型橡胶截面直径 W |
|
美国标准 AS 568 |
1.78 2.62 3.53 5.33 7.00 |
|
英国标准 BS 1516 |
|
|
日本标准 JIS B2401 |
1.90 2.4 3.1 3.5 5.7 8.4 |
|
国际标准 ISO 3601/1 |
1.8 2.65 3.55 5.30 7.00 |
|
德国标准 DIN 3771/1 |
|
|
中国标准 GB 3452.1 |
|
|
优先的米制尺寸 |
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 7.0 8.0 10.0 12.0 |
来源：橡胶技术李秀权工作室，有适当修改
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