关于 O 形圈内径拉伸率

轴向密封时，建议内径拉伸率最大不超过 3%，为什么

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焦耳 - 高夫效应 —— 热力学陷阱

这是限制拉伸率最核心、最物理的原因。

• 直觉模型： 大多数物体（如钢、水、空气）受热都会膨胀
• 反直觉模型（橡胶）： 处于拉伸状态的橡胶，受热时会收缩

当你拉伸橡胶时，你强行把那些卷曲的高分子链拉直了（有序度增加，熵减小）。根据热力学定律，系统倾向于回到高熵（混乱）状态。当你加热它，分子热运动加剧，长链更想卷回去。 表现出来的宏观现象就是：越热，拉紧的皮筋缩得越紧

假设设计了一个轴向密封，O 形圈内径拉伸了 6% 装进去。常温下，一切正常。仪表开始工作，温度开始上升，例如升温到 150℃时，根据焦耳 - 高夫效应，O 形圈不仅不膨胀密封，反而试图剧烈收缩。这种收缩力会产生巨大的内应力，导致 O 形圈在沟槽内崩断，或者产生龟裂

截面缩减

根据泊松比推算，O 形圈内径每拉伸 1%，其截面直径（线径 $d_2$）大约会减少 0.5%。

假设你选了线径 3.53mm 的 O 形圈，为了密封，设计压缩量是 20%。如果你将它拉伸了 10%：

1. 截面直径会减小约 5% $\rightarrow$ 变成了 3.35mm。
2. 你原本设计的沟槽深度是按 3.53mm 算的。
3. 现在 O 形圈变细了，实际压缩量（Squeeze）大幅下降，可能只剩 10% 甚至更低。

造成的结果是，低压时可能还能封住，但一旦遇到压力波动或震动，因为压缩量不足（回弹力不够），直接泄漏。也就是说，如果大幅调整了 O 形圈拉伸率，那么 O 形圈沟槽深度可能也需要再重新设计。限制 3%，是为了保证 O 形圈的“身材”不走样，维持预期的压缩率

安装工艺

这是一个很实际的工程问题。例如轴向密封为盖板，如果 O 形圈拉伸了 5%，它时刻都想缩回原形。 当工人试图把盖板合上时，O 形圈会不由自主地从沟槽里“跳”出来，或者向内卷曲。导致 O 形圈被盖板面切边或压扁，密封失效。

应力老化

• 模型： 紧绷的绳子 vs. 松弛的绳子。拿刀去割一根松弛的绳子，挺难割断；但如果把绳子崩到极限，轻轻一碰就断了。
• 化学原理：当橡胶分子链处于拉伸（张紧）状态时，化学键的键能处于高能态，极不稳定。这时候，空气中的臭氧或者 CEMS 样气中的腐蚀性气体（$SO_2, NO_2$），会优先攻击这些“紧绷”的化学键。
• 后果：拉伸率过大，会成倍加速 O 形圈的老化和龟裂。

轴向密封设计原则

我们设计的核心目标是：压力往哪边推，O 形圈安装时就预先靠在哪边的墙上（减少运动，防止磨损）

1. 内压工况（正压）

• 物理流向： 气体从中心向外推。
• O 形圈位置： 应该预先紧贴沟槽外壁。
• 尺寸设计：
  • 外径 (OD)： O 形圈外径 $\approx$ 沟槽外径（甚至可以让 O 形圈外径比沟槽外径略大 1%~2%，形成外径过盈/干涉，让它稳稳地“撑”在沟槽外圈不动）。
  • 内径 (ID)： O 形圈内径 > 沟槽内径（必须留有余量，绝对不能小，否则就变成箍在内圈了）。

2. 外压/真空工况

• 物理流向： 大气压从外向中心推（或者由于内部是真空，被吸向中心）。
• O 形圈位置： 应该预先紧贴沟槽内壁。
• 尺寸设计：
  • 内径 (ID)： O 形圈内径 < 沟槽内径（这就是之前提到的内径拉伸，让 O 形圈比沟槽内圈略小 1%~3%，紧紧箍在内圈上）。
  • 外径 (OD)： O 形圈外径 < 沟槽外径（自然会有间隙）。