O-ringi – co to jest i do czego służą?

O-ring został opatentowany po raz pierwszy przez szwedzkiego inżyniera, J. O. Lundberga w 1896 roku. Wykonywano go wówczas z naturalnego kauczuku. Znalazł szybko zastosowanie w układach hydraulicznych i pneumatycznych maszyn przemysłowych, ale także w pojazdach, tramwajach i pociągach. Wraz z rozwojem motoryzacji był wykorzystywany także w samochodach. O-ringi nie mogły być jednak stosowane wszędzie – kauczuk nie był odporny na oleje i wysokie temperatury. Przełomem stało się wynalezienie syntetycznych polimerów, których właściwości znacząco przewyższały gumę naturalną. 

Z tego tekstu dowiesz się m.in.:

• czym jest o-ring;
• gdzie stosowane są o-ringi w motoryzacji;
• czym charakteryzują się różne typy o-ringów;
• jak wymienić o-ring;
• na co zwrócić uwagę, kupując o-ringi.

Co to jest o-ring?

O-ringi to uszczelki gumowe w kształcie torusa. To figura przestrzenna powstała na skutek obrotu okręgu wokół prostej, znajdującej się w jednej płaszczyźnie z nim, ale poza jego obwodem. Tworzy się wówczas pierścień, którego ścianka ma przekrój kołowy. Oznacza to, że są one okrągłe zarówno w rzucie od przodu, jak i w przekroju poprzecznym. 

O-ringi wykonuje się z elastycznych tworzyw sztucznych, których właściwości można dopasowywać do różnorodnych zastosowań. Są one używane w hydraulice sanitarnej, sprzęcie AGD i niemal każdej maszynie – od roweru po rakiety kosmiczne, w tym oczywiście, także w samochodach i motocyklach.

O-ring umieszcza się pomiędzy dwiema częściami w układach hydraulicznych i pneumatycznych, przy czym w jednej z nich musi być wycięty rowek. Uszczelka osadzana jest w nim i ściskana powierzchnią drugiej części. Dzięki elastyczności o-ring wypełnia przestrzeń pomiędzy elementami i uszczelnia połączenie. Dopasowuje się do kształtu, dlatego niweluje niedokładności produkcji czy drobne uszkodzenia mechaniczne. 

O-ring – uszczelka niemal do wszystkiego

O-ringi montuje się na dwa sposoby. Częściej osadzane są na wewnętrznym króćcu, na który nasuwana jest inna część lub który jest wsuwany w dopasowany otwór. Nieco rzadziej rowek pod o-ring wykonywany jest na płaskiej powierzchni. Wkłada się do niego uszczelkę i dociska kołnierzem, zwykle dokręcanym na śruby. Takie połączenie zapewnia dobrą szczelność w układach wysokiego ciśnienia. Układy z króćcem mogą być montowane na wcisk (tarcie pomiędzy o-ringiem a powierzchnią uszczelnianą jest siłą utrzymującą połączenie), skręcane lub zaciskane w inny sposób. 

W jednym samochodzie zwykle można znaleźć nawet kilkaset O-ringów. Uszczelką tego typu zabezpieczane są połączenia sztywnych elementów w układach silnika, np. rur powietrznych, króćców wodnych, przewodów olejowych (także w skrzyni biegów) czy instalacji turbosprężarki. Stosuje się je też w klimatyzacji i ogrzewaniu.

W jednostkach napędowych z mokrymi tulejami cylindrowymi o-ringi gumowe uszczelniały także miejsce osadzenia tulei w bloku. Chociaż dzisiaj konstrukcje tego typu są rzadziej spotykane, głównie w dużych silnikach do ciężarówek, to można je spotkać w starszych modelach Diesla, np. w montowanych dość szeroko silnikach VM Motori (m.in. Jeep, Chrysler czy Iveco).

O-ring sprawdza się także w układach dynamicznych o niskich prędkościach pracy. W samochodach w ten sposób uszczelniane są tłoczki pomp – hamulcowej i sprzęgła. O-ring uszczelnia też zwykle tłoczek zacisku hamulców tarczowych.

O-ringi znaleźć można też w zawieszeniu, gdzie uszczelniają amortyzatory, a w konstrukcjach pneumatycznych i hydropneumatycznych odpowiadają za szczelność sfer/miechów. 

Gdyby z samochodu zdemontować wszystkie uszczelki typu o-ring, z pewnością nie zajechałby on daleko. Problemy, jakie by wówczas wystąpiły to m.in.: wycieki paliwa i oleju, niesprawny układ zasilania, nieszczelność układu dolotowego, brak możliwości hamowania i cieknące amortyzatory. Chociaż są to często niewielkie i niepozorne części, to niemal każda z nich pełni ważną funkcję. 

O-ringi – właściwości i materiały

O-ringi gumowe charakteryzują trzy podstawowe parametry techniczne:

• średnica wewnętrzna,
• średnica przekroju uszczelki,
• rodzaj tworzywa, z jakiego wykonano o-ring.

Zwykle oznaczenia średnicy są podawane jako np. 9 × 1,5 mm, co oznacza o-ring o średnicy wewnętrznej 9 mm i grubości 1,5 mm. Uszczelki tego rodzaju wykonuje się w rozmiarach od średnicy poniżej 1 mm (np. do miniaturowych serwomotorów czy aparatury medycznej) do kilkuset milimetrów (stosowane w maszynach przemysłowych lub silnikach okrętowych). W samochodach przeważnie stosowane są uszczelki od około 5 do 50 mm. Nie jest to jednak ścisła reguła, można spotkać zarówno mniejsze, jak i większe o-ringi (np. wspomniane pierścienie uszczelniające tuleje cylindrowe w silnikach VM).

Najpowszechniej stosowanym materiałem na o-ringi jest guma NBR, czyli kauczuk butadienowo-akrylonitrylowy. Może on pracować w temperaturach od -30 do +90 st. C., jest odporny na oleje, paliwa płynne, smary i niektóre płyny hydrauliczne (oprócz glikolowych, takich jak płyny hamulcowe). Jest to rozwiązanie tanie i skuteczne, dlatego bywa stosowane wszędzie tam, gdzie to możliwe. Odmianą tego materiału jest także HNBR – uwodniony kauczuk butadienowo-akrylonitrylowy. Ma on większą odporność na ścieranie i utlenianie. Stosowany jest w układach dynamicznych i jako uszczelnienia klimatyzacji.

W układach LPG, uszczelnieniach podciśnieniowych czy mających kontakt z ozonem, stosuje się o-ringi FKM/FPM, zwane też Viton (od nazwy producenta, który je opracował). Wykonane są z kauczuku fluorowego, który charakteryzuje się bardzo wysoką odpornością chemiczną, powolnym starzeniem, niską przepuszczalnością gazów. Jest trudnopalny i pracuje w temperaturach od -20 do +210 st. C. W przemyśle czy lotnictwie często uszczelki z tego materiału stosowane są jako podstawowe, w motoryzacji jedynie w specjalnych aplikacjach.

W samochodowych układach hydraulicznych (wspomagania kierownicy, hamulcowym, sprzęgła) stosowane są płyny oparte na estrach glikolu. W tym wypadku nie można użyć ani o-ringu NBR, ani FKM. Do tych urządzeń stosowane są o-ringi EPDM, czyli wykonane z kauczuku etylenowo-propylenowo-dienowego. Jest on odporny na płyny hydrauliczne, wodę, silne kwasy i zasady oraz na czynniki atmosferyczne. Poza układami hamulcowymi są one niekiedy stosowane zamiennie z HNBR w klimatyzacji. 

Ostatnie ze stosowanych w motoryzacji o-ringów to te wykonane z kauczuku sylikonowego, o oznaczeniu VMQ lub MFQ. Mają one niską odporność na ścieranie i rozciąganie, ale nie pochłaniają wody i nie utleniają się. Dzięki temu są bardzo odporne na starzenie. O-ringami sylikonowymi zastępuje się uszczelki NBR, ale nie są one powszechne. Częściej można spotkać je w urządzeniach gastronomicznych, ponieważ nie rozwijają się w nich drobnoustroje. 

W przemyśle wydobywczym, lotniczym i kosmicznym stosowane są także o-ringi z warstwą teflonową (FEP/PFA) czy z kauczuku perfluorowanego (FFKM/FFPM). Są one bardziej odporne pod niemal każdym względem, ale to rozwiązania kosztowne i zbędne w samochodach drogowych. Można je spotkać w bolidach wyścigowych, np. Formuły 1 czy klas prototypów w wyścigach długodystansowych. 

Jak wymieniać o-ringi? Porady eksperta

O-ringi każdego typu mogą zawieść. Zwykle jest to wynik starzenia się materiału, uszkodzeń chemicznych lub mechanicznych. W takim przypadku należy wymienić o-ring na nowy. Niekiedy też konieczne jest zdjęcie o-ringu i założenie go ponownie po wykonaniu napraw. 

Demontaż i montaż o-ringu to proste zadania, ale ekspert Inter Cars zdradził kilka wskazówek, jak zrobić to sprawniej: o-ringi są ciasno osadzone w rowku, dlatego ich zdjęcie wymaga zwykle podważenia. Należy wsunąć pod uszczelkę cienki, niezbyt ostry przedmiot i delikatnym, płynnym ruchem dźwigniowym zsunąć o-ring z króćca. Jeżeli uszczelnienie osadzone jest w rowku na płaskiej powierzchni, można wyjąć go pęsetką lub podważyć podobnie jak w przypadku osadzenia na króćcu. 

Większość osób podważa o-ringi małym śrubokrętem, co jest niezłym sposobem, jeżeli nie masz zamiaru montować uszczelki ponownie, ponieważ zwykle dochodzi do uszkodzenia gumy. Należy jedynie uważać, by nie uszkodzić wpustu pod o-ring. W warsztatach stosuje się specjalne groty, zwane też haczykami do o-ringów, które pozwalają na łatwiejsze i delikatniejsze podważenie i zdjęcie uszczelnienia. Podstawowy zestaw kosztuje kilkanaście złotych i warto go nabyć. Jeżeli o-ring jest elastyczny i nie widać na nim uszkodzeń czy pęknięć, można go założyć ponownie.

Przy montażu można wspomóc się klejem cyjanoakrylowym lub anaerobowym, dzięki którym o-ring utrzyma się we wpuście, nawet jeżeli będzie ciasno spasowany z częścią uszczelnianą. Większe o-ringi nasadzane na króciec można rozciągnąć palcami, do mniejszych trzeba zastosować haczyki lub szczypce z cienkimi końcówkami, np. narzędzia do pierścieni Segera.

Pełen asortyment o-ringów w Inter Cars

O-ringi o różnorodnych rozmiarach, które znajdziesz w swoim samochodzie, możesz z łatwością wymienić dzięki Inter Cars. Bez względu na to, czy potrzebny jest Ci zwykły o-ring, uszczelka do konkretnego układu czy specjalne uszczelnienia o odpowiedniej odporności, wystarczy, że wyszukasz odpowiedni produkt w sklepie.

O-ringi oferowane przez Inter Cars pochodzą od sprawdzonych producentów, dlatego masz pewność, że spełniają odpowiednie normy i będą uszczelniać połączenia przez następne lata. Nikt nie lubi często naprawiać tego samego elementu, dlatego postaw na jakość i kup sprawdzone uszczelki w sklepie największego dystrybutora artykułów motoryzacyjnych w Polsce – w Inter Cars!

O-ring – niewielki, ale ważny

O-ringi to bardzo niepozorne części. Gumowy pierścień może wydawać się nieistotny, ale w niektórych przypadkach jest newralgicznym punktem układu i jego uszkodzenie prowadzi do awarii. Są to elementy tanie i łatwe w montażu, dlatego warto je wymieniać zawsze, gdy masz wątpliwości co do jego stanu. 

O-ring powinien być elastyczny i miękki. Materiał zwykle powinien uginać się pod palcami (w układach wysokociśnieniowych mogą być stosowane twardsze mieszanki gumy), a po delikatnym rozciągnięciu nie powinny pojawić się na nim spękania czy ubytki. Jeżeli w czasie demontażu o-ring pękł, jest to zwykle oznaka tego, że materiał stracił elastyczność, a nie Twojego błędu. Uszkodzenie oznacza, że i tak konieczna była jego wymiana. 

Szczelność układów pozwala im sprawnie pracować, a także powoduje, że auto w mniejszym stopniu zanieczyszcza otoczenie (brak wycieków na zewnątrz). Dbanie o wszelkie uszczelnienia, w tym o-ringi, jest jedną z podstawowych czynności serwisowych w samochodach, motocyklach i innych pojazdach spalinowych.