Vad talen i detta dokument är, och vad de inte är Samtliga konstruktionsmått nedan kommer ur Parker O-Ring Handbook ORD 5700, utgåva 2003, sektion V "Dynamic O-Ring Sealing". Det är en tillverkarhandbok, inte en standard. Måtten är Parkers rekommendationer för AS568A-ringar, och handboken skriver själv (ORD 5700, handbokssida 5-23, under Design Guide 5-1) att ARP 1232, 1233 och 1234 samt ISO 3601/2 "have slight dimensional variations from those found in this Handbook". Hur stora dessa avvikelser är kvantifierar handboken inte, och ISO 3601-2:s egen text har inte kunnat kontrolleras i detta arbete. Utgåvan är från 2003; om ISO 3601-2 reviderats efter det på denna punkt är okänt här. Konstruera därför aldrig ett spår mot ett ISO-krav med hjälp av ett Parker-tal utan att slå upp standardens egen tabell. Talen gäller dessutom O-ringar, inte formpackningar, U-ringar eller radialtätningar; ingenting här är verifierat för dessa.

Alla millimetervärden i dokumentet är omräknade från handbokens tumvärden (25,4 mm per tum) och står inte som mm i originalet. Vid tillverkning bör tumvärdet vara det styrande talet.

Design Chart 5-2: spårmått för industriella fram- och återgående O-ringspackningar Detta är grundtabellen för radiell dynamisk tätning i hydraulik- och pneumatikcylindrar enligt Parkers ORD 5700, "Design Chart 5-2 For Industrial Reciprocating O-Ring Packing Glands", handbokssida 5-34. Tabellen är extraherad och kontrollerad med två oberoende textextraktorer samt läst som renderad bild av sidan, och den är därtill aritmetiskt korskontrollerad: för varje rad ger tvärsnittets max minus spårdjupets min exakt tabellens maxklämning, och tvärsnittets min minus spårdjupets max exakt minklämningen. Den kontrollen sluter sig för alla fem raderna, vilket utesluter kolumnförskjutning.

Klämningskolumnerna är radiell klämning per sida, inte diametral, och de inkluderar tvärsnittstoleransen. Halvera dem inte. Toleransen ±.003 och så vidare hör till det faktiska tvärsnittet (.070 ±.003), inte till nominalbeteckningen 1/16.

| O-ringsserie (AS568A) | Tvärsnitt nominellt | Tvärsnitt faktiskt W (in) | Spårdjup L (in) | Klämning per sida (in) | Klämning (%) | Diametralt spel E (in) | Spårbredd G, ingen stödring (in) | Spårbredd G1, en stödring (in) | Spårbredd G2, två stödringar (in) | Spårradie R (in) | Max excentricitet (in) | |---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---| | 2-006 till 2-012 | 1/16 | .070 ±.003 | .055–.057 | .010–.018 | 15–25 | .002–.005 | .093–.098 | .138–.143 | .205–.210 | .005–.015 | .002 | | 2-104 till 2-116 | 3/32 | .103 ±.003 | .088–.090 | .010–.018 | 10–17 | .002–.005 | .140–.145 | .171–.176 | .238–.243 | .005–.015 | .002 | | 2-201 till 2-222 | 1/8 | .139 ±.004 | .121–.123 | .012–.022 | 9–16 | .003–.006 | .187–.192 | .208–.213 | .275–.280 | .010–.025 | .003 | | 2-309 till 2-349 | 3/16 | .210 ±.005 | .185–.188 | .017–.030 | 8–14 | .003–.006 | .281–.286 | .311–.316 | .410–.415 | .020–.035 | .004 | | 2-425 till 2-460 | 1/4 | .275 ±.006 | .237–.240 | .029–.044 | 11–16 | .004–.007 | .375–.380 | .408–.413 | .538–.543 | .020–.035 | .005 |

Samma tabell omräknad till millimeter (omräkningen är gjord här, inte av Parker):

| O-ringsserie (AS568A) | Tvärsnitt faktiskt W (mm) | Spårdjup L (mm) | Klämning per sida (mm) | Diametralt spel E (mm) | Spårbredd G (mm) | Spårbredd G1 (mm) | Spårbredd G2 (mm) | Spårradie R (mm) | Max excentricitet (mm) | |---|---|---|---|---|---|---|---|---|---| | 2-006 till 2-012 | 1,78 ±0,08 | 1,40–1,45 | 0,25–0,46 | 0,05–0,13 | 2,36–2,49 | 3,51–3,63 | 5,21–5,33 | 0,13–0,38 | 0,05 | | 2-104 till 2-116 | 2,62 ±0,08 | 2,24–2,29 | 0,25–0,46 | 0,05–0,13 | 3,56–3,68 | 4,34–4,47 | 6,05–6,17 | 0,13–0,38 | 0,05 | | 2-201 till 2-222 | 3,53 ±0,10 | 3,07–3,12 | 0,30–0,56 | 0,08–0,15 | 4,75–4,88 | 5,28–5,41 | 6,99–7,11 | 0,25–0,64 | 0,08 | | 2-309 till 2-349 | 5,33 ±0,13 | 4,70–4,78 | 0,43–0,76 | 0,08–0,15 | 7,14–7,26 | 7,90–8,03 | 10,41–10,54 | 0,51–0,89 | 0,10 | | 2-425 till 2-460 | 6,99 ±0,15 | 6,02–6,10 | 0,74–1,12 | 0,10–0,18 | 9,53–9,65 | 10,36–10,49 | 13,67–13,79 | 0,51–0,89 | 0,13 |

Varning om ett tryckfel i själva handboken: i raden för serie 104 till 116 innehåller cellen "Cross-Section / Actual" tre textrader: .103, ±.003 och 116. Den tredje raden är ett sättningsfel i ORD 5700, storleksbeteckningen 116 har hamnat i fel cell. Det är kontrollerat att felet finns i tryck och inte är ett extraktionsartefakt (det syns med både xpdf i tabelläge, poppler i layoutläge och i den renderade sidbilden). Det faktiska tvärsnittet för 3/32-serien är .103 tum (2,62 mm). Läs aldrig .116 som tvärsnitt.

Handbokens två fotnoter till tabellen, ordagrant: (a) "Clearance (extrusion gap) must be held to a minimum consistent with design requirements for temperature range variation." (b) om excentriciteten: "Total indicator reading between groove and adjacent bearing surface."

Klämning: varför den är lägre dynamiskt, och de två olika minimivärdena En dynamisk tätning körs medvetet med lägre klämning än en statisk. Skälet är friktion och slitage: högre klämning ger högre kontakttryck, alltså högre friktion och snabbare nötning vid varje slag. En statisk tätning har ingen rörelse att slita på och kan därför köras hårdare för bättre marginal mot kompressionssättning, utan att betala med friktion. Parkers ORD 5700 avsnitt 3.6 "Squeeze" (handbokssida 3-8) skriver det rakt ut: "In dynamic applications, the maximum recommended squeeze is approximately 16%, due to friction and wear considerations, though smaller cross-sections may be squeezed as much as 25%. When used as a static seal, the maximum recommended squeeze for most elastomers is 30%, though this amount may cause assembly problems in a radial squeeze seal design."

Det relevanta taket för en fram- och återgående tätning är alltså 16 procent, inte 30. Design Chart 5-2:s egna procenttal följer den regeln skarpt: 1/8-, 3/16- och 1/4-serierna ligger på 8 till 16 procent, medan de två minsta tvärsnitten (1/16 upp till 25 procent, 3/32 upp till 17 procent) är exakt de "smaller cross-sections" som 3.6 gör undantag för. Detta är en intern samstämmighet inom en och samma handbok, inte en oberoende bekräftelse från en andra tillverkare, men den visar att 3.6:s regel faktiskt styr konstruktionstabellerna i sektion V.

Två olika minsta klämning finns i samma handbok, och den reder inte ut relationen mellan dem. Avsnitt 3.6 (handbokssida 3-8) anger ett generellt golv: "The minimum squeeze for all seals, regardless of cross-section should be about .2 mm (.007 inches)." Avsnitt 5.9 "Squeeze" anger i stället, i ett räkneexempel för en gummiblandning som sväller i mediet under värsta tänkbara toleransstapling: "the minimum possible squeeze under adverse conditions then must be at least .076 mm (.003")" (meningen står överst på handbokssida 5-8). Talen är inte nödvändigtvis oförenliga: 0,007 tum är en tumregel för normal konstruktion, 0,003 tum är ett absolut golv under en specifikt angiven ogynnsam kombination av toleranser och svällning. Konstruera mot 0,007 tum (0,18 mm) om du inte har ett skäl att göra annat, och behandla 0,003 tum som ett värsta-fall-golv, inte som ett konstruktionsmål.

Spiralbrott: militärens gräns ligger under Parkers eget tabelltak Spiralbrott (spiral failure) uppstår när ringen vrider sig i spåret i stället för att glida, tills den skärs av längs en spiral. ORD 5700 avsnitt 5.9 "Squeeze" (texten står i högerspalten på handbokssida 5-7, som fortsättning på 5.9, inte i sidolastavsnittet 5.5) återger en hård gräns: "The military services have found that more than 0.432 mm (0.017") squeeze (per side) on a 5.334 mm (0.210") cross section makes an O-ring prone to spiral failure. Yet much less than this amount of squeeze will allow leakage at low temperature."

Detta gäller specifikt 3/16-tvärsnittet, alltså exakt samma tvärsnitt som Design Chart 5-2:s rad för 2-309 till 2-349, och det är samma sorts klämning (radiell, per sida). Jämförelsen är därmed direkt: Parkers egen tabell tillåter för den serien 0,017 till 0,030 tum, alltså börjar tabellens intervall precis vid den gräns militären pekar ut och sträcker sig cirka 76 procent över den. Konstruerar du en 3/16-tätning i övre delen av tabellintervallet ligger du i det område militären förknippar med spiralbrottsrisk, samtidigt som handboken varnar för att markant lägre klämning ger läckage vid låg temperatur. Praktisk följd: håll dig i nedre halvan av klämningsintervallet för 3/16-serien när slaglängden är lång eller rörelsen långsam, och behandla tryckriktningen (nedan) som den andra halvan av åtgärden, eftersom spiralbrott beror på mer än ren klämning. Att just den avvägningen ska lösas med ett bestämt tal ger handboken ingen anvisning om.

Design Table 5-2: uppslagstabellen per storlek, med de kolumner som är lätta att förväxla Design Table 5-2 "Gland Dimensions for Industrial Reciprocating O-Ring Seals, 103.5 Bar (1500 PSI) Max." (ORD 5700, handbokssidorna 5-35 till 5-37) listar samtliga AS568A-storlekar från 2-006 till 2-460, drygt hundra rader, med färdiga maskinmått. Den bygger på samma klämnings- och spårbreddsvärden som Design Chart 5-2 ovan. Kolumnerna är A = cylinderns loppdiameter, A-1 = stångtätningens spårdiameter, B = stångens ytterdiameter, B-1 = kolvtätningens spårdiameter, C = kolvens ytterdiameter, D = stångens loppdiameter, G = spårbredd.

Varning om själva tabellens layout, för den som slår upp den i PDF:en: före kolumn A står ytterligare tre kolumner (I.D., ±-toleransen på I.D., och W), plus en kolumn "O.D. (Ref)" som är ringens referensytterdiameter och alltså inte ett spårmått. Det felet har inträffat i arbetet med detta arkiv, och konsekvensen är konkret: för en 2-012 skulle man då borra cylinderloppet till .504 i stället för .499, få spårdjup (.504 minus .387) delat med 2, alltså .0585 tum mot installerad Wmin .064, och därmed cirka .0055 tums klämning, under handbokens eget absoluta minimum på .007. Läckande tätning. Kontrollera alltid en uppslagen rad mot kolumnrubriken innan du använder den.

Två rader ur tabellen, verifierade direkt mot handbokssida 5-35 respektive 5-36 med tabellmedveten extraktion, och dessutom korskontrollerade aritmetiskt mot Design Chart 5-2:

| 2-storlek | I.D. (in) | W (in) | A, cylinderlopp (in) | A-1, stångspår (in) | B, stångens YD (in) | B-1, kolvspår (in) | C, kolvens YD (in) | D, stångens lopp (in) | G, spårbredd (in) | |---|---|---|---|---|---|---|---|---|---| | 2-012 | .364 | .070 | .499 | .484 | .374 | .389 | *.497 | .376 | .093 | | 2-214 | .984 | .139 | 1.250 | 1.240 | .998 | 1.008 | 1.247 | 1.001 | .187 |

Samma två rader i millimeter (omräknat här, inte av Parker):

| 2-storlek | I.D. (mm) | W (mm) | A (mm) | A-1 (mm) | B (mm) | B-1 (mm) | C (mm) | D (mm) | G (mm) | |---|---|---|---|---|---|---|---|---|---| | 2-012 | 9,25 | 1,78 | 12,67 | 12,29 | 9,50 | 9,88 | 12,62 | 9,55 | 2,36 | | 2-214 | 24,99 | 3,53 | 31,75 | 31,50 | 25,35 | 25,60 | 31,67 | 25,43 | 4,75 |

Korskontrollen som visar att raderna är rätt lästa: kolvspårdjupet för 2-012 blir (.499 minus .389) delat med 2 = .055 och stångspårdjupet (.484 minus .374) delat med 2 = .055, vilket är exakt Design Chart 5-2:s L för 1/16-serien (.055 till .057). För 2-214 blir båda .121, exakt Chart 5-2:s L för 1/8-serien (.121 till .123). Det diametrala spelet A minus C blir .002 respektive .003, inom Chart 5-2:s E-intervall. Handboken räknar dessutom själv på 2-012 i avsnitt 5.9 och skriver ut "Gland Depth, Lmax = (0.501 − 0.387)/2 = 0.057", där 0,501 är A med sin plustolerans och 0,387 är B-1 med sin minustolerans. Gör samma tre kontroller på varje rad du slår upp; de tar en minut och de fångar en kolumnförskjutning.

Toleranser: kolumn A är +.002/−.000 genomgående för hela tabellen, alla storlekar. Det som ändras vid brytpunkten mellan 2-324 och 2-325 är A-1 (från +.002/−.000 till +.004/−.000) och B-1 (från +.000/−.002 till +.000/−.004). Detta är kontrollerat direkt mot samtliga tre tabellsidor.

Två fotnoter till tabellen är viktiga i praktiken. Asterisken, som står på flera C- och D-värden (bland annat på 2-012:s C-mått ovan), betyder: "These designs require considerable installation stretch. If assembly breakage is incurred use a compound having higher elongation or use a two-piece piston." Handboken sätter inget procenttal på "considerable" för dessa markerade storlekar. Daggern i tabellrubriken betyder: "This groove width does not permit the use of Parbak rings. For pressures above 103.5 Bar (1500 PSI), consult Design Chart 5-2 for groove widths where Parbak rings must be used." Ska du alltså köra över 103,5 bar och behöver stödring, hämta spårbredden ur Design Chart 5-2:s G1- eller G2-kolumn i stället för ur Table 5-2:s G.

Varför Parker rekommenderar den industriella tabellen framför den militära Det finns två parallella spårsystem i ORD 5700: Design Table 5-1 (den militära eller aerospace-inriktade, per SAE AS4716, handbokssida 5-23 och framåt, med tabellrader som sträcker sig över minst sex PDF-sidor) och Design Table 5-2 (den industriella). Handboken sammanfattar skillnaden själv i avsnitt 5.30.2 (handbokssida 5-33): "The major difference from the military gland dimensions (Design Table 5-1) is the use of standard cylinder bore and standard rod dimensions."

Motiveringen står ordagrant i avsnitt 5.17 "Gland Dimensions for Reciprocating Hydraulic O-Ring Seals" (handbokssida 5-17, högerspalten):

> "For most reciprocating applications in which an O-ring is sealing a liquid of any kind (the design is not limited to hydraulic oils), the dimensions of either Design Table 5-1, the military design, or Design Table 5-2, the industrial design, would be suitable. Of the two, Parker Seal Group normally recommends the Table 5-2 dimensions because these industrial designs, in most cases, allow for the use of standard drill rod sizes and standard boring tools. The dimensions in this table are actually in good agreement with early versions of the aerospace table. The military dimensions cause less stretch on the O-rings. The percent reduction is so slight, except in the smallest sizes, that the effect cannot be significant, while the cost of the special machined rods and boring tools that are required could be high."

Avvägningen är alltså rent tillverkningsekonomisk: standardborrstål och standardbrotschar väger tyngre än den marginella skillnaden i O-ringssträckning, utom i de allra minsta storlekarna, där skillnaden kan vara värd att ta hänsyn till. Att jämföra de två tabellerna direkt kräver ett eget räknesteg: Design Table 5-1 anger klämning i tum, som ett min/max-par per storlek och separat för kolv och stång (för 2-012 exempelvis min .0060 och max .0194 på kolven) och har inga procentkolumner alls, medan Design Table 5-2 via Design Chart 5-2 ger både tum och procent per tvärsnittsgrupp. Vill du jämföra procenttal måste du själv räkna om 5-1:s tumvärden mot tvärsnittet. Det är en skillnad i tabellutformning, inte en saklig motsägelse.

Sträckning vid montering: 2 till 3 procent, 5 procent, och varför spårdjupet måste kompenseras Att sträcka en O-ring över en kolv gör dess tvärsnitt tunnare, och den tunnare ringen ger mindre klämning i ett spår som dimensionerats för det osträckta tvärsnittet. ORD 5700 behandlar detta på tre ställen och talen hänger ihop bättre än de först ser ut att göra.

Grundregeln står i avsnitt 3.5 "Stretch" (handbokssida 3-8), och det avsnittet bär båda talen med uttrycklig motivering: "When the centerline diameter is stretched more than two or three percent, the gland depth must be reduced..." och, i samma avsnitt, "An assembled stretch greater than five percent is not recommended because the internal stress on the O-ring causes more rapid aging. Over five percent stretch may sometimes be used, however, if a shorter useful life is acceptable." Två till tre procent är alltså den tröskel där spårdjupet måste kompenseras, fem procent är det rekommenderade taket, och skälet till taket är åldring under inre spänning, med en uttrycklig undantagsregel om man accepterar kortare livslängd.

Avsnitt 5.10 "Stretch" (handbokssida 5-8) upprepar korrigeringströskeln för konstruktionsfallet: "When an O-ring must be stretched more than two or three percent as installed in a piston groove, the reduction in the squeeze diameter that results should be allowed for in determining the gland depth so that the desired percent squeeze will be applied to the reduced section. The percent of stretch should therefore be checked whenever the catalog gland dimensions are not used." Samma avsnitt noterar också att den som medvetet väljer en mindre O-ring och stoppar in den i spåret får en sträckning "close to five percent" och därför "will usually be necessary to adjust the gland depth as mentioned above". Avsnitt 5.17 sätter samma tak för valproceduren vid stångtätningar: "For rod seals, select on O-ring having an ID closest to the rod diameter. It may be slightly larger or smaller, but ID stretch should not exceed 5% as installed for optimum design."

Sammanfattat, och det här är den enda tolkning som är förenlig med alla tre passagerna: två till tre procent är den punkt där du måste minska spårdjupet för att behålla avsedd klämning, fem procent är den övre gränsen handboken accepterar, och över fem procent åldras ringen snabbare. Använder du katalogens färdiga spårmått (Design Table 5-2) är kompensationen redan inbakad; räknar du fram egna spårmått måste du kontrollera sträckningen själv. Design Table 5-2:s asterisk-not bekräftar samma princip från praktiskt håll: vissa storlekar kräver "considerable installation stretch" och kan kräva en blandning med högre brottförlängning eller en delad kolv, men något procenttal för just de markerade storlekarna anger handboken inte.

Sidolaster, tryckriktning och stötlaster Sidolast (ORD 5700 avsnitt 5.5, handbokssida 5-7) gör att spelet i spåret hamnar helt på ena sidan. Blir spelet på den öppna sidan för stort blir följden extrudering; räcker inte klämningen på den lastade sidan blir följden läckage. Den högre punktlasten på motsatt sida ger ojämn friktion och kan, om den blir tillräckligt hög, orsaka kärvning (galling) eller repning (scoring) av stången eller cylinderloppet. Åtgärden ligger i styrningen, inte i tätningen: styrband eller lagerbussning som håller kolv och stång centrerade, så att det diametrala spelet i Design Chart 5-2 faktiskt fördelas runt om. Handboken anger inget eget tal för hur mycket sidolast som är acceptabelt.

Tryckriktningen (avsnitt 5.6, samma sida) är ett underskattat konstruktionsval. Om friktionsriktningen från den rörliga metallytan sammanfaller med tryckriktningen dras O-ringen lättare in i extruderingsspalten och extruderar redan vid 30 till 40 procent av det tryck som annars skulle behövas. Åtgärden är att placera spåret i den andra metalldelen, så att friktionen i stället motverkar trycket. Snubbningscylindrar, där rörelsen och kraften själva skapar trycket, pekas ut som typfallet. Samma mekanism återkommer i avsnitt 5.15.3 (handbokssida 5-16) som en spiralbrottsförklaring: spiralbrott är vanligare när tryck och tätningsfriktion verkar i samma riktning, vilket gör pumptätningar mer utsatta än ställdonstätningar. Samma avsnitt anger också en tröskel över vilken problemet upphör: "Normally an O-ring will not twist when the pressure differential across the seal is greater than 27.6 Bar (400 PSI) during operation." Det är alltså vid lågt och växlande tryck som vridningen sker, inte vid högt.

Stötlaster (avsnitt 5.7) är den felmod som slår sönder en i övrigt korrekt dimensionerad tätning. Ett tvärstopp av en snabbt sjunkande hydraulisk hisscylinder med tung last ger transienta tryck som vida överstiger vad tätningen och systemet dimensionerats för: "Transient pressures of 690 Bar (10,000 PSI) are not uncommon." Åtgärden handboken anger är mekanisk, inte tätningsteknisk: ett mekaniskt lås eller broms som håller positionen, och cylindern ska bara användas för att höja och sänka lasten om den saknar internt övertrycksskydd (relief valve) mot stötbelastning.

Vakuumtätning i fram- och återgående rörelse För dynamisk vakuumtätning återanvänder ORD 5700 samma mått. Design Chart 5-5 "Reciprocating Vacuum Packing Glands" (handbokssida 5-49) har identiska värden som Design Chart 5-2 för spårdjup L, klämning i tum och i procent, diametralt spel E, spårradie R och max excentricitet, för alla fem tvärsnittsgrupperna. Skillnaden är att spårbredden bara ges för fallet utan stödring (samma tal som G ovan); G1 och G2 saknas. Detta är kontrollerat rad för rad mot båda diagrammen.

Handbokens egen formulering om varför bör dock läsas som den står, eftersom den är försiktigare än man kan tro. Avsnitt 5.31 (handbokssida 5-48) skriver: "There is very little data available on dynamic vacuum seals, but reasonably low leak rates have been reported using two O-rings seals designed according to the standard radial dynamic design dimensions for reciprocating seals which are shown in Design Chart 5-5." Det är alltså ett rapporterat resultat för en tvåringskonstruktion, inte en generell konstruktionsanvisning för en enkelring i vakuum, och handboken säger själv att dataunderlaget är tunt. Räkna med två ringar om du följer denna väg, och betrakta läckhastigheten som något som måste provas i din egen applikation.

Ytfinish på de tätande ytorna Design Chart 5-2 (handbokssida 5-34) anger ytfinishen "Surface Finish X" för den rörliga tätningsytan: 32 RMS utan Parbak-stödring, 63 RMS med Parbak-stödring, och noterar att "Finishes are RMS values". Att den grövre ytan tillåts med stödring hänger ihop med att stödringen tar upp extruderingen; utan den är den finare ytan det som skyddar ringen. Handboken anger dessa som RMS, inte som Ra, och en omräkning mellan dem är inte gjord här.