אטמים — מדריך ומחשבון
מדריך ומחשבון אטמים: O-Ring, אטם מכני (Mechanical Seal), שפתון (Lip Seal), Gasket, חומרי אטימה, ועיצוב חריץ — עם מחשבון O-Ring חי לחישוב לחיצה (Squeeze) ומילוי חריץ (Fill).
🔵
אטמים — Seals & Gaskets
O-ring · מכאני · שפתון · Gasket · חומרים · עיצוב חריץ · מחשבון
🔵 O-Ring — מידות ועקרונות
AS568 — גדלי O-ring נפוצים
ANSI/AS568נפוץ בישראל
| AS568 | ID (mm) | חוט d₂ | AS568 | ID (mm) | חוט d₂ |
|---|---|---|---|---|---|
| -006 | 2.90 | 1.78 | -210 | 13.87 | 3.53 |
| -008 | 4.48 | 1.78 | -214 | 19.18 | 3.53 |
| -010 | 6.07 | 1.78 | -220 | 28.17 | 3.53 |
| -012 | 7.65 | 1.78 | -225 | 38.00 | 3.53 |
| -014 | 9.25 | 1.78 | -309 | 22.23 | 5.33 |
| -109 | 8.74 | 2.62 | -316 | 36.17 | 5.33 |
| -116 | 22.23 | 2.62 | -325 | 58.42 | 5.33 |
| -125 | 41.28 | 2.62 | -330 | 64.77 | 5.33 |
| -130 | 53.34 | 2.62 | -425 | 88.57 | 6.99 |
| -145 | 88.62 | 2.62 | -432 | 107.32 | 6.99 |
| -206 | 6.07 | 3.53 | -440 | 125.07 | 6.99 |
| -208 | 8.74 | 3.53 | -450 | 150.57 | 6.99 |
▸ קוטר חיצוני OD = ID + 2×d₂
▸ -1xx = d₂=1.78mm · -2xx = d₂=3.53mm · -3xx = d₂=5.33mm · -4xx = d₂=6.99mm
▸ -1xx = d₂=1.78mm · -2xx = d₂=3.53mm · -3xx = d₂=5.33mm · -4xx = d₂=6.99mm
ISO 3601 — גדלים מטריים
ISO 3601אירופאי
| מידה | ID (mm) | חוט d₂ (mm) | שימוש |
|---|---|---|---|
| 6×1.5 | 6.0 | 1.5 | כללי קטן |
| 8×1.5 | 8.0 | 1.5 | כללי |
| 10×1.5 | 10.0 | 1.5 | כללי |
| 10×2 | 10.0 | 2.0 | כללי |
| 12×2 | 12.0 | 2.0 | נפוץ |
| 16×2 | 16.0 | 2.0 | נפוץ |
| 20×2.5 | 20.0 | 2.5 | נפוץ |
| 25×3 | 25.0 | 3.0 | נפוץ |
| 30×3 | 30.0 | 3.0 | נפוץ |
| 40×4 | 40.0 | 4.0 | גדול |
| 50×5 | 50.0 | 5.0 | גדול |
| 100×5.5 | 100.0 | 5.5 | ענק |
▸ ISO 3601-1: מידות. ISO 3601-3: סובלנויות. ISO 3601-4: חומרים
▸ מטרי נפוץ יותר בישראל מ-AS568
▸ מטרי נפוץ יותר בישראל מ-AS568
לחיצה — Squeeze
קריטי!
| סוג יישום | Squeeze % | Fill % | הערה |
|---|---|---|---|
| סטטי — פנים | 15–25% | 65–80% | הנפוץ |
| סטטי — חיצוני | 15–25% | 65–80% | Face Seal |
| דינמי צירי | 10–20% | 55–70% | Piston, Rod |
| דינמי רוטרי | 5–15% | 50–65% | ↓חיכוך |
| קריוגני | 20–30% | 70–85% | Shrinkage בקור |
| טמפ' גבוהה | 20–25% | 70–85% | Compression Set |
נוסחהSqueeze% = (d₂ - h) / d₂ × 100
Fill%= π×d₂²/(4×h×w) × 100
▸ Squeeze נמוך מדי = דליפה. גבוה מדי = Compression Set = דליפה!
▸ תמיד בדוק Fill — צריך מקום ל-O-ring להתרחב בלחץ
▶ YouTube
▸ תמיד בדוק Fill — צריך מקום ל-O-ring להתרחב בלחץ
מתיחה — Stretch
Stretch אידיאלי1–5% — O-ring מעט גדול מהחריץ
מקסימום6% — מעל = ↓קוטר חוט = ↓Squeeze!
Compressionעד 3% (O-ring גדול מהחריץ)
נוסחהStretch% = (Groove ID - O-ring ID) / O-ring ID × 100
▸ O-ring מתוח = קוטר חוט קטן יותר = Squeeze קטן יותר!
▸ בחר O-ring עם ID קצת קטן מהחריץ — Stretch 1-3%
▸ בחר O-ring עם ID קצת קטן מהחריץ — Stretch 1-3%
🧪 חומרי אטמים — בחירה לפי יישום
השוואת חומרי אטמים — טבלה מלאה
| חומר | קיצור | טווח °C | שמן מינרלי | דלק | מים/קיטור | חומצות | בסיסים | קריוגני | שימוש | מחיר |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Buna-N / Nitrile | NBR | −40 / +120 | ✅ מצוין | ✅ טוב | ✅ | ⚠️ | ⚠️ | ❌ | הידראוליקה, שמן, נפוץ ביותר | ★ |
| Viton | FKM | −20 / +200 | ✅ | ✅ מצוין | ⚠️ | ✅ | ⚠️ | ❌ | ביטחוני, כימיה, טמפ' גבוהה | ★★★ |
| EPDM | EPDM | −50 / +150 | ❌ | ❌ | ✅ מצוין | ✅ | ✅ | ⚠️ | מים, קיטור, בלמים — לא לשמן! | ★ |
| Silicone | VMQ | −60 / +220 | ⚠️ | ⚠️ | ✅ | ⚠️ | ⚠️ | ⚠️ | מזון, רפואה, טמפ' קיצונית | ★★ |
| PTFE | PTFE | −200 / +260 | ✅ | ✅ | ✅ | ✅ מצוין | ✅ מצוין | ✅ | כימיה אגרסיבית, Universal | ★★★ |
| Neoprene | CR | −40 / +120 | ⚠️ | ⚠️ | ✅ | ⚠️ | ⚠️ | ⚠️ | אוויר, פריון, סביבת חוץ | ★ |
| HNBR | HNBR | −30 / +150 | ✅ | ✅ | ✅ | ⚠️ | ⚠️ | ❌ | NBR משופר — רכב, שמן H₂S | ★★ |
| Kalrez | FFKM | −20 / +315 | ✅ | ✅ | ✅ | ✅ | ✅ | ⚠️ | כל כימיה — יקר מאוד! | ★★★★★ |
| Polyurethane | AU/EU | −30 / +100 | ✅ | ⚠️ | ⚠️ | ❌ | ❌ | ❌ | U-Cup, Wiper — חוזק מכאני | ★★ |
| Natural Rubber | NR | −50 / +80 | ❌ | ❌ | ✅ | ⚠️ | ⚠️ | ⚠️ | מים, אוויר, רטט | ★ |
| Butyl | IIR | −50 / +120 | ❌ | ❌ | ✅ | ✅ | ✅ | ⚠️ | אטימות גז — טובס, מאגרים | ★ |
| Viton GF | FKM-GF | −40 / +200 | ✅ | ✅ | ⚠️ | ✅ | ⚠️ | ✅ | Viton קריוגני — LNG, LN₂ | ★★★★ |
▸ כלל זהב: NBR = ראשון לנסות (זול + עמיד לשמן). אם לא מתאים ← FKM
▸ EPDM + שמן = ❌ מיידי! תפיחה וכשל
▸ קריוגניקה: PTFE (מצוין), Viton-GLT/GF (טוב), NBR (❌)
▸ EPDM + שמן = ❌ מיידי! תפיחה וכשל
▸ קריוגניקה: PTFE (מצוין), Viton-GLT/GF (טוב), NBR (❌)
קשיות Shore A — השפעה על ביצוע
| Shore A | אפיון | לחץ מקסימלי | שימוש |
|---|---|---|---|
| 40–50 | רך מאוד | 10 bar | אטימה עדינה, מגע קל |
| 60–70 | רגיל | 70 bar | סטטי כללי — ←הנפוץ |
| 70–80 | קשה בינוני | 200 bar | דינמי, לחצים בינוניים |
| 80–90 | קשה | 400 bar | לחצים גבוהים + Backup |
| 90+ | קשה מאוד | 700 bar+ | עם Backup Ring בלבד |
▸ Shore 70 = ברירת מחדל לרוב היישומים
▸ לחץ גבוה → Shore גבוה יותר → ↓Extrusion
▸ Extrusion Gap מקסימום: 0.05–0.1mm ב-Shore 70
▸ לחץ גבוה → Shore גבוה יותר → ↓Extrusion
▸ Extrusion Gap מקסימום: 0.05–0.1mm ב-Shore 70
Compression Set — כיווץ קבוע
הגדרהאחוז כיווץ קבוע לאחר עומס ממושך — O-ring לא חוזר לצורתו
נוסחהCS% = (d₀ - d₁) / (d₀ - d_spacer) × 100
NBR 70CS ≈ 20% לאחר 70°C/22h
FKMCS ≈ 15% לאחר 175°C/22h
SiliconeCS ≈ 30–50% — גבוה יחסית!
PTFECS ≈ 60–70% — Cold Flow!
▸ CS גבוה = O-ring "ישאר שטוח" ← ↓Squeeze ← דליפה
▸ טמפ' גבוהה = ↑CS מהיר
▸ Kalrez CS = 5–15% — הטוב ביותר
▶ YouTube▸ טמפ' גבוהה = ↑CS מהיר
▸ Kalrez CS = 5–15% — הטוב ביותר
⚙️ סוגי אטמים — כל הסוגים
O-Ring
הנפוץסטטי+דינמי
לחץ מקסימליסטטי: 700 bar · דינמי: 100 bar (ללא Backup)
מהירותעד 0.5 m/s צירי · עד 2 m/s רוטרי
יתרונותזול, זמין, קל להתקנה, דו-כיווני
חסרונותExtrusion בלחץ גבוה, Spiral Failure בדינמי
▶ YouTube
X-Ring / Quad-Ring
דינמי
עיקרון4 שפות במקום 2 — ↓ Spiral Failure בדינמי
לחץעד 400 bar
יתרון על O-ring↓ חיכוך, ↓ Torsion, ↑ עמידות דינמית
חסרוןיקר יותר, פחות זמין
שימושפיסטון הידראולי, מוט, Reciprocating
Backup Ring
לחץ גבוה
עיקרוןטבעת PTFE/Nylon בצד הלחץ — מונעת Extrusion
לחץ עם Backupעד 700 bar!
Single Backupלחץ חד-כיווני — Backup בצד הלחץ
Double Backupלחץ דו-כיווני — Backup משני הצדדים
חומרPTFE (ניתן לפיתול), Nylon, Polyester
▸ Gap Extrusion: ≥70 bar → Backup חובה!
▸ Gap מקסימום: 0.05–0.1mm לפי Shore
▸ Gap מקסימום: 0.05–0.1mm לפי Shore
U-Cup / Lip Seal
פיסטון/מוט
עיקרוןשפה גמישה שנלחצת ע"י לחץ — Self-Energizing
לחץעד 500 bar
מהירותעד 1 m/s (Polyurethane)
כיווניותחד-כיווני! שים בכיוון הלחץ
חומרPolyurethane, NBR, FKM, PTFE
שימושגלילי הידראולי, פנאומטי, פרסות
▶ YouTube
Wiper / Scraper Seal
ניקוי מוט
עיקרוןמגרד לכלוך מהמוט בזמן כניסה לגליל
מיקוםחיצוני ביותר — גוש הגליל
חומרPolyurethane, NBR, PTFE
כישלון בלעדיולכלוך נכנס → שריטת ציפוי Chrome → דליפה!
▸ Wiper + Rod Seal = סט הגנה מלא על מוט
▸ תמיד החלף Wiper כשמחליף Rod Seal
▸ תמיד החלף Wiper כשמחליף Rod Seal
V-Ring Seal
ציר סובב
עיקרוןטבעת גומי הנלחצת על כתף הציר — עצמי-מהדקת
לחץנמוך — לא לאטימה תחת לחץ
מהירותעד 12 m/s
שימושהגנה על מסבים מגריז + חציצת לכלוך
יתרוןלא צריך חריץ! מותקן על הציר ישירות
יצרניםSKF V-Ring, Freudenberg
PTFE Lip Seal / Rotary Shaft
מהירות גבוהה
עיקרוןשפת PTFE על ציר סובב — ↓חיכוך
מהירותעד 20 m/s! (vs. NBR 6 m/s)
טמפרטורה−200 עד +260°C
שימושציר תרמי, משאבות מהירות, כימיה
Ra צירRa 0.2–0.8μm — חייב לשים לב!
Metal C-Ring / E-Ring
קיצוניטמפ'+לחץ
עיקרוןטבעת מתכת (SS/Inconel) שמכווצת אלסטית
לחץעד 700 bar
טמפרטורהעד 600°C (Inconel)
שימושמנועי סילון, חלל, כורים גרעיניים
עלותגבוהה מאוד — שימוש ביישומים קריטיים בלבד
▶ YouTube
🌀 אטם מכאני — Mechanical Face Seal
עיקרון פעולה
Zero Leakageמשאבות
עיקרון2 פנים מלוטשות (Primary/Mating Ring) נלחצות זו לזו — ↓ דליפה
Primary Ringטבעת מסתובבת עם הציר (Carbon/SiC/WC)
Mating Ringטבעת קבועה בגוף המשאבה (SiC/SS/Ceramic)
קפיץלוחץ את Primary Ring אל Mating Ring
דליפה מותרת3–5 טיפות/שעה — אטם מכאני = לא Zero Leakage מוחלט
עמידות10,000–50,000 שעות עבודה
▸ ה-film נוזל דק בין הפנים = גורם לסיבוב חופשי + ↓בלאי
▸ אסור להריץ Dry! → כשל מיידי
▸ Flushing Plan (API 682) = קירור + ניקוי הפנים
▶ YouTube
▸ אסור להריץ Dry! → כשל מיידי
▸ Flushing Plan (API 682) = קירור + ניקוי הפנים
חומרי פנים — Face Materials
| זוג | Primary | Mating | שימוש |
|---|---|---|---|
| נפוץ | Carbon | SiC | מים, קולנט, רוב נוזלים |
| קשה | SiC | SiC | נוזלים אברייזיביים |
| כימי | Carbon | Alumina | כימיה, חומצות |
| טמפ' גבוהה | WC | SiC | טמפ' + אברייזיב |
▸ אסור Carbon-Carbon! ← ↓בלאי, ↑חום
▸ SiC vs SiC = לנוזלים עם מוצקים (Slurry)
▸ SiC vs SiC = לנוזלים עם מוצקים (Slurry)
סוגי אטמים מכאניים
Single Sealזוג פנים אחד — ←הנפוץ. דליפה קטנה לסביבה
Double Sealשני זוגות + Barrier Fluid — Zero Leakage לסביבה
Tandemשני זוגות + Quench — Backup לכשל
Cartridgeיחידה מוכנה — ↓שגיאות התקנה
API 682תקן תעשיית הנפט — Plans 11/13/23/53A/53B
כשלי אטם מכאני — אבחון
Dry Runningחריכה, Chipping, כשל פתאומי — ↑↑נפוץ!
Cavitationשחיקת פנים מבועות — ↑Flow, ↓NPSH
Misalignmentבלאי לא אחיד — בדוק Alignment משאבה
Crystallizationמלחים מתגבשים על הפנים — ↑Flushing
Cokingנוזלים חמים מוקשים — ↑Quench
📋 Gaskets — אטמי פלנג'ים וחיבורים
סוגי Gaskets
| סוג | חומר | לחץ | טמפ' | שימוש | תקן |
|---|---|---|---|---|---|
| Spiral Wound | SS/Graphite | עד 250 bar | עד 800°C | צנרת כימיה, נפט | ASME B16.20 |
| Ring Joint (RTJ) | SS/Iron/Monel | עד 700 bar! | עד 650°C | צנרת HP, פחם | ASME B16.20 |
| Kammprofile | SS+Graphite | עד 200 bar | עד 600°C | פלנג'ים מיוחדים | ASME B16.20 |
| Full Face Flat | Rubber/PTFE | עד 20 bar | עד 150°C | Cast Iron Flanges | ASME B16.21 |
| Raised Face (RF) | Spiral/Graphite | עד 250 bar | עד 500°C | פלנג'ים SS/CS | ASME B16.5 |
| Metal Jacketed | SS/Al+Fiber | עד 100 bar | עד 400°C | Heat Exchangers | — |
| Graphite Sheet | Flexible Graphite | עד 100 bar | עד 450°C | כימיה, קיטור | — |
| PTFE Sheet | Virgin PTFE | עד 25 bar | עד 200°C | כימיה אגרסיבית | — |
| Compressed Fiber | Aramid/Glass | עד 50 bar | עד 300°C | כללי, מים, אוויר | — |
Spiral Wound Gasket — פרטים
הנפוץ בישראל
מבנהרצועת מתכת V + Filler מגולגלים בספירלה
Inner Ringמסומן צהוב — SS304/316
FillerGraphite (כללי) / PTFE (כימיה)
WindingSS304 / SS316 / Inconel
צביעהירוק=Graphite · לבן=PTFE · כחול=Mica
Seating Stressמינימום: 69 MPa (ASME)
▸ Inner Ring חובה! מונע Buckling ב-Vacuum
▸ אחסון: שטוח + יבש — אל תפח!
▶ YouTube▸ אחסון: שטוח + יבש — אל תפח!
Ring Type Joint (RTJ)
לחץ גבוה
עיקרוןטבעת מתכת רכה ב-Groove — ← לחץ מהדק
צורה ROval — לחצים נמוכים יחסית
צורה RXPressure Energized — ← עצמי-מהדקת
צורה BXSuper High Pressure — Subsea, Wellhead
חומרחייב רך מהפלנג'! Iron < CS < SS < Monel
▸ RTJ לשימוש חד-פעמי! אל תשתמש שנית
▸ Groove חייב להיות נקי ומוגן מפגמים
▶ YouTube▸ Groove חייב להיות נקי ומוגן מפגמים
כיסוי פלנג' — Flange Facing
RF (Raised Face)Ra 3.2–6.3μm · Serrated Finish (ASME B16.5)
FF (Full Face)Cast Iron Flanges — Full Face Gasket
RTJ GrooveRa 0.8μm — מלוטש! לRTJ
TG (Tongue & Groove)↑ אחיזה Gasket — מדויק
MF (Male/Female)זכר/נקבה — Gasket מוחזק
▸ Serrated Finish: 125–250 AARH = Ra 3.2–6.3μm
▸ Stock Finish: Ra 12.5μm — לא מתאים ל-SW Gasket!
▶ YouTube▸ Stock Finish: Ra 12.5μm — לא מתאים ל-SW Gasket!
📐 עיצוב חריץ O-Ring — לפי ISO 3601 ו-Parker
ממדי חריץ — Piston Seal (Internal)
| d₂ חוט | עומק חריץ h | רוחב חריץ w | R פינה | Ra דרוש | Squeeze% |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.5 mm | 1.15–1.20 | 2.0–2.2 | 0.2–0.4 | Ra 0.4–0.8 | 15–22% |
| 1.78 mm | 1.37–1.42 | 2.4–2.6 | 0.2–0.4 | Ra 0.4–0.8 | 15–22% |
| 2.0 mm | 1.55–1.60 | 2.7–2.9 | 0.2–0.4 | Ra 0.4–0.8 | 15–22% |
| 2.62 mm | 2.05–2.10 | 3.5–3.8 | 0.4–0.8 | Ra 0.4–0.8 | 15–22% |
| 3.0 mm | 2.35–2.40 | 4.0–4.3 | 0.4–0.8 | Ra 0.4–0.8 | 15–22% |
| 3.53 mm | 2.75–2.85 | 4.7–5.1 | 0.4–0.8 | Ra 0.4–0.8 | 15–22% |
| 4.0 mm | 3.15–3.25 | 5.4–5.7 | 0.4–0.8 | Ra 0.4–0.8 | 15–22% |
| 5.0 mm | 3.90–4.05 | 6.7–7.2 | 0.8–1.2 | Ra 0.4–0.8 | 15–22% |
| 5.33 mm | 4.15–4.30 | 7.1–7.6 | 0.8–1.2 | Ra 0.4–0.8 | 15–22% |
| 6.99 mm | 5.45–5.65 | 9.4–10.0 | 0.8–1.2 | Ra 0.4–0.8 | 15–22% |
▸ Ra משטח חריץ: 0.4–0.8μm (סטטי) · 0.2–0.4μm (דינמי)
▸ R פינה חובה! פינה חדה = חיתוך O-ring
▸ Lay: ⊥ לכיוון ההיסט — מקטין דליפה
▶ YouTube▸ R פינה חובה! פינה חדה = חיתוך O-ring
▸ Lay: ⊥ לכיוון ההיסט — מקטין דליפה
Face Seal — חריץ אטימת פנים
Squeeze20–30% — גבוה יותר מ-Piston Seal
ממדיםכמו Piston אבל h קטן ב-10–15%
Ra משטחRa 0.4–1.6μm — פחות קריטי מ-Dynamic
Dovetail Grooveמחזיק O-ring בזמן פירוק — לפנים אנכיים
▶ YouTubeRa נדרש על ציר / גליל
| יישום | Ra (μm) | שיטה |
|---|---|---|
| ציר דינמי (Rod Seal) | 0.1–0.4 | שחיקה |
| גליל הידראולי (Bore) | 0.2–0.8 | האנינג |
| פיסטון (Piston Seal) | 0.2–0.8 | האנינג |
| Face Seal (סטטי) | 0.4–1.6 | כרסום/חריטה |
| Rotary Shaft Seal | 0.2–0.5 | שחיקה |
| O-Ring Groove (דינמי) | 0.4–0.8 | חריטת גמר |
| O-Ring Groove (סטטי) | 0.8–1.6 | חריטה |
🧮 מחשבון מושב O-Ring
מחשבון לחיצה ומילוי
הכנס נתוני O-Ring וחריץ לחישוב אוטומטי
—
טבלת עזר מהירה
| d₂ | Squeeze סטטי | h מומלץ |
|---|---|---|
| 1.78 | 15–25% | 1.37–1.52 |
| 2.62 | 15–25% | 2.05–2.23 |
| 3.53 | 15–25% | 2.75–2.99 |
| 5.33 | 15–25% | 4.15–4.53 |
| 6.99 | 15–25% | 5.45–5.94 |
▸ Squeeze = (d₂ - h) / d₂ × 100
▸ Fill = π×d₂² / (4×h×w) × 100
▸ Stretch = (Groove ID - OR ID) / OR ID × 100
▸ Fill = π×d₂² / (4×h×w) × 100
▸ Stretch = (Groove ID - OR ID) / OR ID × 100
📋 תקנים ומפרטים — אטמים
תקני O-Ring
AS568ANSI — מידות O-Ring (נפוץ בישראל/USA)
ISO 3601מטרי — מידות + סובלנויות + חומרים
BS 1806בריטי (מוחלף בISO 3601)
DIN 3771גרמני (מוחלף בISO 3601)
MIL-G-5514ביטחוני — O-Ring קריטיים
Parker O-Ring HandbookORD 5700 — מדריך עיצוב מלא
תקני אטמי פלנג'ים
ASME B16.20Spiral Wound + Ring Joint Gaskets
ASME B16.21Gaskets for Flanged Joints
EN 1514Flanges and their joints — Gasket dimensions
ASME B16.5Pipe Flanges (כולל Facing Finish)
תקני אטמים מכאניים
API 682Shaft Sealing Systems — Pumps (Oil & Gas)
API 610Centrifugal Pumps — Seal Requirements
ISO 21049Pumps Shaft Sealing Systems (=API 682)
EN 12756Mechanical Seals — Dimensions
יצרניםJohn Crane, Flowserve, EagleBurgmann, Burgmann
תקני חומרי אטמים
ISO 1629Rubber — Nomenclature (NBR, FKM, EPDM...)
ASTM D2000Classification of Rubber Materials
SAE J200= ASTM D2000 (ביטחוני/רכב)
AMS 7276FKM O-Ring Compounds (תעופה)
FDA 21 CFRFood Grade Elastomers
USP Class VIMedical Grade — ביואימתיות