เนื้อหาวันที่ : 2010-07-27 16:11:42 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 32709 views

รายละเอียดและการเลือกใช้งานโอริง (ตอนจบ)

ในการติดตั้งโอริงที่ใช้งานแบบต่าง ๆ ตามที่กล่าวมาแล้วนั้นมีความแตกต่างกันในรายละเอียดและค่าต่าง ๆ ที่ใช้ในการติดตั้ง ทั้งนี้เพื่อให้ใช้งานให้ได้ดีที่สุด ณ จุดที่ติดตั้งจุดนั้น ซึ่งในรายละเอียดที่จะนำเสนอต่อไปนี้จะเป็นแนวทางให้เราได้พิจารณาเวลาที่เลือกโอริงมาใช้งานหรือในการออกแบบเครื่องจักรที่ต้องใช้โอริงเป็นส่วนประกอบ

อาจหาญ ณ นรงค์
แผนกวิศวกรรมและซ่อมบำรุง
บริษัท โยโกฮาม่า ไทร์ แมนูแฟคเจอริ่ง (ประเทศไทย) จำกัด

.

.
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

.

รูปที่14 โอริงและร่องโอริงในการติดตั้งแบบ Male Seal

.

เพราะเวลาที่ลูกสูบเคลื่อนไปมานั้นที่ตัวโอริงจะต้องติดแน่นและเคลื่อนที่ไปพร้อม ๆ กับตัวลูกสูบ ส่วนอัตราส่วนระหว่าง ID ของร่องโอริงกับ IDของโอริงหรือค่าความแน่น สามารถคำนวณได้ดังนี้

.
ค่าความแน่นของการติดตั้งโอริงในชิ้นส่วนที่มีการเคลื่อนที่ (Male Seal) =   ….. (1)
.

ค่าที่ยอมได้ อยู่ระหว่าง 0%~5% โดยที่ ที่ 0% ID ของโอริงจะเท่ากับ ID ของร่องโอริงพอดี ไปจนถึงที่ 5% ID ของโอริงเล็กกว่า ID ของร่องโอริงเล็กน้อยเพื่อให้ตัวโอริงรัดแน่นอยู่กับร่องโอริง

.
ตัวอย่างที่ 1 ต้องการติดตั้งโอริงกับลูกสูบที่มี IDของร่องลูกสูบที่ 35 mm ขนาดของ ID โอริงจะต้องมีขนาดเท่าใด ?
   ที่ 0%หรือขนาด ID ของโอริงเท่ากับขนาด IDของลูกสูบคือ 35 mm
   ที่ 5%หรือขนาด ID ของโอริงเล็กกว่าขนาด IDของลูกสูบ 5% คือ 33.25 mm
.
   จากสมการที่ 1 ค่าความแน่นของโอริงก็จะได้  เท่ากับ 5 % (โดยประมาณ)
.

ดังนั้นการเลือกใช้โอริงสำหรับชิ้นส่วนที่มีการเคลื่อนที่ของร่องโอริงที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางภายใน (ID) 35 mm นั้น เส้นผ่าศูนย์กลางภายใน (ID) ของโอริงที่ใช้จะต้องมีขนาดตั้งแต่ 33.25–35 mm

.
2. ค่าความแน่น (Interference) ของการติดตั้งโอริงในชิ้นส่วนที่อยู่กับที่ (Female Seal)  

เช่นการติดตั้งโอริงกับส่วนของกระบอกสูบเพื่อเป็นซีลระหว่างกระบอกสูบกับก้านสูบ (Rod) โดยการติดตั้งแบบนี้ตัวโอริงจะถูกติดตั้งอยู่ในส่วนที่เป็นกระบอกสูบดังรูปที่ 14 เส้นผ่าศูนย์กลางภายนอก (OD) ของโอริงจะต้องมีขนาดโตกว่าเส้นผ่าศูนย์กลางภายนอก (OD) ของร่องโอริงเล็กน้อยเพื่อจะให้โอริงยึดติดแน่นกับส่วนที่เป็นกระบอกสูบได้ดีในตอนที่ประกอบและใช้งาน เพราะว่าเวลาที่ใช้งานตัวโอริงจะต้องติดอยู่กับส่วนที่เป็นกระบอกสูบ อัตราส่วนระหว่าง OD ของโอริงกับ OD ของกระบอกสูบหรือค่าความแน่นสามารถคำนวณได้ดังนี้

.
ค่าความแน่นของการติดตั้งโอริงในชิ้นส่วนที่อยู่กับที่ (Female Seal)  =    ……… (2)
.

ค่าที่ยอมรับได้อยู่ระหว่างเส้นผ่าศูนย์กลางภายนอกของโอริงโตกว่าเส้นผ่าศูนย์กลางภายนอกของร่องโอริง 0%~2% หรือ OD ของโอริงจะเท่ากับ OD ของร่องโอริงพอดีจนถึงอัดแน่นเล็กน้อย

.

ตัวอย่างที่ 2 ในการติดตั้งโอริงกับร่องโอริงของเรือนกระบอกที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางภายนอกของร่องโอริง 38 mmจะต้องใช้โอริงที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางภายนอกเท่าใด ?  

.
ในการพิจารณาเลือกนั้นเราจะเริ่มที่
0% คือเส้นผ่าศูนย์กลางภายนอกโอริงเท่ากันเส้นผ่าศูนย์กลางของร่องคือ 38 mm
และที่เส้นผ่าศูนย์กลางของโอริงสูงสุดที่ยอมได้คือ 2% ซึ่งจะเท่ากับ เท่ากับ 2% (โดยประมาณ)
นั่นหมายความว่าร่องโอริงที่สามารถใช้ได้กับร่องโอริงที่มี OD 38 mm จะต้องมีขนาด OD ของโอริงอยู่ระหว่าง 38~38.76 mm
.

รูปที่ 15 โอริงและร่องโอริงในการติดตั้งแบบ Female Seal

.
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

.

รูปที่ 16 การรับแรงดันแบบ External Pressureหรือแรงดันสุญญากาศ (Vacuum Pressure)

.

ค่าความแน่นของการติดตั้งโอริงแบบรับแรงดันภายนอก (External Pressure) =   เหมือนสมการที่ 1 ค่าที่ยอมได้คือ 0%~5% หรือ ID ของโอริงจะเท่ากับ OD ของร่องโอริงพอดี จนถึงแน่นเล็กน้อย

.

ตัวอย่างที่ 3 จากรูปที่16 ถ้าร่องโอริงมีเส้นผ่าศูนย์กลางภายใน (ID) 25 mm ขนาดของโอริงที่สามารถใช้ได้ก็คือ คิดที่ค่าที่ยอมให้ได้ 0% คือโอริงต้องมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางภายใน 25 mm และคิดที่ค่าที่ยอมให้ได้มากที่สุดคือ 5% หรือขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางภายใน (ID) ของโอริงเล็กกว่าเส้นผ่าศูนย์กลางภายในของร่องโอริง 5% คือ ID โอริงเท่ากับ 23.75 mm    

.
จากสมการที่ 1 ID โอริงเล็กสุดเท่ากับ
ขนาดของโอริงที่ใช้ได้กับสภาวะดังกล่าวคือโอริงที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางภายใน (ID) ขนาด 23.75 mm–25 mm
.

การรับแรงดันจากภายใน (Internal Pressure) ดังรูปที่ 17 ขนาด OD ของโอริงจะต้องโตกว่าขนาด OD ของร่องโอริง (Gland OD)ในแนวรัศมีเพราะว่าเมื่อได้รับแรงดันที่มาจากภายในแรงดันก็จะดันโอริงให้ไปติดอยู่กับขอบด้านนอกของร่องโอริงและโอริงจะสามารถทำหน้าที่เป็นซีลกันรั่วได้ทันทีเพราะว่าขอบด้านนอกของโอริงจะสัมผัสกับขอบด้านนอกของร่องโอริงอยู่แล้ว 

.

รูปที่ 17 การรับแรงดันแบบ Internal Pressure

.

ค่าความแน่นของการติดตั้งโอริงแบบรับแรงดันภายใน (Internal Pressure) เหมือนกับสมการที่ 2  คือค่าที่ยอมรับได้อยู่ระหว่าง 0 %~2 % หรือ OD ของโอริงจะเท่ากับ OD ของร่องโอริงพอดีจนถึงอัดแน่นเล็กน้อย

.

ตัวอย่างที่ 4 ร่องโอริงที่รับแรงดันภายในตามรูปที่16มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางภายนอก 25 mm ขนาดของโอริงที่สามารถใช้ได้คือ คิดที่ 0% ขนาด OD ของโอริงเท่ากับ 25 mm และค่าที่ยอมให้ได้2%คือ25.5 mm จากสมการที่ (2)   = 2% ขนาดของโอริงที่สามารถใช้ได้ที่สภาวะดังกล่าวคือโอริงที่มีขนาด OD 25 mm~25.5 mm

.

รูปที่ 18 การติดตั้งโอริงให้รับแรงดันแบบ Internal Pressure

.

รูปที่ 19 การติดตั้งโอริงให้รับแรงดันแบบ External Pressure และแรงสุญญากาศ (Vacuum)

.
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  

.

รูปที่ 20(ก) อัตราส่วนการอัดตัว

.

รูปที่ 20(ข) แสดงค่าการบีบอัดของโอริง

.

รูปที่ 20(ค) ความหนาของโอริงกับความสูงของร่องโอริง

.

ทั้งนี้และทั้งนั้นอัตราส่วนการอัดที่ต้องการจะมากหรือน้อยนั้นขึ้นอยู่กับแรงดันที่ใช้งานโอริง ในกรณีที่แรงดันมากและโอริงมีขนาดใหญ่ค่าอัตราส่วนการอัดตัวก็มาก และถ้าโอริงมีขนาดความหนาน้อยและใช้กับแรงดันน้อย อัตราส่วนการอัดตัวก็น้อยตามไปด้วย อัตราส่วนการอัดตัวนี้แนะนำให้ใช้กับโอริงที่ใช้งานกับชิ้นส่วนที่อยู่กับที่ (Static O-ring)     

.

โดยค่าที่ยอมรับได้จะอยู่ที่ประมาณ 8 %~30 %การอัดตัว สำหรับโอริงที่ใช้กับชิ้นส่วนที่มีการเคลื่อนที่ (Dynamic O-ring) ค่าที่ใช้จะลดลงประมาณครึ่งหนึ่งของ Static O–Ring คือประมาณ 2%~15% เพราะว่าถ้าอัตราส่วนในการอัดตัวมากเวลาที่เคลื่อนที่จะมีแรงเสียดทานมาก

.
1. การคำนวณหาค่าอัตราส่วนการอัดตัว
.

ตัวอย่างที่ 5 โอริงขนาด ความหนา 1.8 0.08 mm ติดตั้งอยู่กับร่องโอริงที่มีความสูง 1.48 0.1 mm ถ้าเราใช้สมการข้างต้นหาค่าอัตราส่วนการอัดตัวโดยคิดที่ขนาดปกติของโอริงค่าที่ได้จะเท่ากับ 

.
- อัตราส่วนการอัดตัว =   ค่าที่ได้จะเท่ากับ 17.8 % ในกรณีคิดที่ขนาดโอริงใหญ่สุด
.
- ขนาดร่องโอริงเล็กสุดค่าที่ได้ก็จะเป็น  เท่ากับ 26.6 % ซึ่งอยู่ในย่านค่าที่ยอมรับได้
.
- กรณีที่คิดที่ โอริงมีความเล็กสุด และขนาดร่องโอริงมีความโตมากที่สุดก็จะได้   เท่ากับ 8.2 % ซึ่งเป็นค่าที่อยู่ในย่านที่ยอมรับได้
.
2. เปอร์เซ็นต์การแทนที่ร่องโอริง (Gland Fill) 

คืออัตราส่วนของพื้นที่หน้าตัดของโอริงเมื่อเปรียบเทียบกับพื้นที่ของร่องโอริงโดยทั่วไปแล้วค่าที่ยอมรับได้จะอยู่ระหว่าง 75 ถึง 90 เปอร์เซ็นต์

          เปอร์เซ็นต์การแท่นที่ร่องโอริง = (พื้นที่โอริง/พื้นที่ร่องโอริง) x100 …..(4)  
.

รูปที่ 21 แสดงพื้นที่ของโอริงกับพื้นที่ของร่องโอริง

.
3. ระยะการโผล่ของโอริง (Extrusion Gab) 

คือระยะระหว่างกระบอกสูบและลูกสูบหรือ ก้านสูบกับปลอกก้านสูบในการซีลแบบแนวรัศมี (Radial Seal) เช่นการซีลของลูกสูบและกระบอกสูบเพื่อให้ลูกสูบและก้านสูบสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างสะดวก และส่วนที่โผล่ออกมาของโอริงสามารถทำหน้าที่ซีลกันรั่วและรองรับกับแรงดันในระบบได้อย่างเต็มประสิทธิภาพและให้โอริงเป็นส่วนที่สึกหรอแทนที่จะเป็นในส่วนของกระบอกสูบ ลูกสูบ หรือก้านสูบ 

.

รูปที่ 22 Extrusion Gab

.
สำหรับ โอริงถูกติดตั้งในชิ้นส่วนอยู่กับที่ (Female Gland Seal) หรือซีลที่ติดตั้งอยู่กับกระบอกสูบ (Cylinder Seal)
     ระยะการโผล่ของโอริง (Extrusion Gab) = Ø กระบอกสูบ - Ø ก้านสูบ ……... (5)
การติดตั้ง โอริงในชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ (Male Gland Seal) หรือซีลที่ติดตั้งอยู่กับลูกสูบ (Piston Seal)
     ระยะการโผล่ของโอริง (Extrusion Gab) = Ø กระบอกสูบ - Ø ลูกสูบ ........ (6)
.

ตารางที่ 2 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่าแรงดันต่าง ๆ กับระยะโผล่ของโอริง (Extrusion Gab)

.
4. ขนาดของโอริง

ขนาดของโอริงที่มีนั้นมีอยู่หลายมาตรฐาน ซึ่งแล้วแต่ว่าผู้ที่ผลิตและจัดจำหน่ายจะอ้างอิงตามมาตรฐานใด เช่น มาตรฐาน AS568 A ของอเมริกา มาตรฐาน JIS2401 ของญี่ปุ่น มาตรฐาน DIN ของเยอรมัน มาตรฐาน BS1806 และ BS4518 ของอังกฤษ สำหรับในกรณีที่เราต้องเปลี่ยนโอริงที่ชำรุดเสียหายให้เราดูอย่างแรกว่าเครื่องจักรเป็นเครื่องที่ทำมาจากประเทศไหน 

.

ส่วนมากก็จะใช้ มาตรฐานจากประเทศที่สร้างและออกแบบเครื่องจักร เช่นเครื่องจักรที่มาจากประเทศญี่ปุ่นก็จะใช้มาตรฐานโอริงของญี่ปุ่น ดังตารางที่ 3 แสดงรายละเอียดขนาดของโอริงตามมาตรฐาน JIS2401 ของญี่ปุ่น

.

ตารางที่ 3 แสดงรายละเอียดขนาดของโอริงตามมาตรฐาน  JIS2401 ของญี่ปุ่น

.

.

.

สำหรับรายละเอียดของโอริงตามมาตรฐาน JIS2401 นั้นจะแบ่งเป็น JIS2401P, JIS2401G และ JIS2401V ซึ่งตัว P ซึ่งอยู่ข้างหน้าขนาดโอริงนั้น เป็นตัวบอกว่าเป็นโอริงที่ใช้สำหรับส่วนที่เคลื่อนที่ (For Moving หรือ Packing) สำหรับตัว G เป็นตัวที่เป็นโอริงที่ใช้กับชิ้นส่วนที่อยู่กับที่ (For Fixing หรือ Gasket) และตัว V ใช้สำหรับงานที่เป็นซีลกันรั่วในแรงดันที่เป็นสุญญากาศ (For Vacuum Flange)

.
สรุป

จากรายละเอียดที่นำเสนอในข้างต้นคงจะทำให้ผู้อ่านมีความเข้าใจเกี่ยวกับรายละเอียด เกี่ยวกับรายละเอียดของโอริงบ้างไม่มากก็น้อย ทั้งรายละเอียดเกี่ยวกับชนิด การเลือกใช้ และรายละเอียดในการเลือกโอริงเพื่อที่จะติดตั้งอย่างถูกต้องเพื่อประโยชน์ในการใช้โอริงที่เป็นส่วนประกอบในเครื่องจักรของท่าน 

.

ส่วนในข้อสงสัยอย่างอื่นที่ผู้อ่านยังไม่เข้าใจผู้เขียนใคร่จะขอแนะนำให้ท่านขอคำปรึกษาจากผู้จำหน่ายโอริงที่ท่านรู้จัก ซึ่งเชื่อแน่ว่าคงจะได้รับคำแนะนำจากเขาเหล่านั้นเป็นอย่างดี

.
เอกสารอ้างอิง
[1] Dichtomatik O-ring Handbook, DICHTOMATIK NORTH AMERICA., USA
[2] Parker O-Ring Handbook, Parker Hannifin Corporation., USA

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด