Потеря уплотнительного кольца

Идентификационные признаки отказов уплотнений на примере колец круглого сечения

Повреждения при монтаже

Описание. На уплотнении или элементах уплотнения видны небольшие срезы, вырывы, надрезы.
Действующие факторы. Острые кромки или углы на монтажных деталях или канавках. Ошибка в выборе размера эластомерного уплотнения. Эластомер с низкой твердостью/модульностью. Загрязнение поверхности уплотнения, стружка.
Рекомендуется устранить все острые кромки или углы на монтажных деталях или канавках.
Применить под уплотнение канавку более рациональной конструкции. Применить эластомер с
более высокой твердостью/модулем. Применить эластомер с антифрикционной объемной модификацией. Выполнить канавку под кольцо более рациональной конструкции. Использовать
уплотнение с правильными геометрическими размерами.

Газовыделение/экстракция ингредиентов

Описание. Диагностика этого вида отказа уплотнения часто затруднена. Уплотнение может выглядеть просто как уплотнение с недостаточным поперечным сечением.
Действующие факторы. Неправильно выбранные эластомер или технология вулканизации уплотнения. Высокий вакуум. Низкая твердость/модульность или использование низкомолекулярного пластификатора.
Рекомендуется исключить наличие пластификатора в резиновой смеси. Все уплотнения должны быть подвергнуты соответствующей второй стадии вулканизации с целью минимизации газовыделения.

Недопустимая деформация сжатия

Описание. На уплотнении видны вдавленные поверхности (соответствующие контактным
зонам) и на вдавленных поверхностях могут наблюдаться круговые трещины.
Действующие факторы. Неоптимальная конструкция канавок ошибка при расчете термического расширения эластомера или его объемного химического набухания, или же недопустимая деформация сжатия.
Рекомендуется перепроверить конструктивные размеры канавок с учетом материала для химических свойств и тепловых параметров уплотняемой среды.

Деградация в плазме

Описание. На уплотнении часто обнаруживается обесцвечивание, возможна эрозия эластомера
в местах экспозиции/выдержки в зоне плазмы, а также некоторая припудренность поверхности.
Действующие факторы. Химическая реакционная способность плазмы. Бомбардировка поверхности ионами. Электронная бомбардировка электронами (перегрев). Неоптимальная конструкция канавок. Несовместимость материала уплотнения с воздействием плазмы.
Рекомендуется устранить воздействие плазмы.

Спиральное скручивание

Описание. На уплотнении круглого сечения видны спиралеобразные вдавливания или
ложбины.

Действующие факторы. Технологические трудности монтажа или значительная деформация при сборке (статическое уплотнение). Низкая скорость поступательного перемещения. Эластомер с низкой твердостью/модулем. Нестабильная шероховатость поверхности
кольца круглого сечения (включая избыточное выступание линии облоя). Избыточная ширина канавки под кольцо. Нестабильная шероховатость или грубая обработка контактной поверхности канавки. Неправильная смазка.
Рекомендуется уточнить технологию монтажа эластомерного уплотнения. Применить
эластомер с более высокой твердостью/модулем. Применить эластомер с объемной антифрикционной модификацией. Выполнить канавку под кольцо более рациональной конструкции. Шероховатость поверхностей канавки выдерживать Ra.

Тепловая деградация эластомера

Описание. На уплотнении видны радиальные трещины, располагающиеся на поверхностях с максимальным воздействием температуры. Однако в ряде случаев, в результате воздействия избыточных температур эластомеры могут иметь зоны размягчения в виде блестящих поверхностей.
Действующие факторы. Температурные свойства эластомеров. Циклические выходы
уплотнения на температуры, превышающие допустимые, или циклические нагружения, вызывающие гистерезисные тепловыделения.
Рекомендуется заменить эластомер на другой материал с более высокой термической
стабильностью. Оценить возможность охлаждения уплотняемых поверхностей.

Абразивное изнашивание

Описание. На уплотнении или на части уплотнения видна поверхность со следами износа, параллельными или эквидистантными направлению движения или вращения контактной поверхности.
Действующие факторы. Грубые контактные поверхности. Температуры, превышающие допустимые. Рабочая среда с абразивными частицами. Недопустимая динамика взаимного перемещения уплотняемых деталей. Неудовлетворительная гладкость поверхности уплотнения.
Рекомендуется уменьшить шероховатость поверхностей канавок и контактной поверхности. Рассмотреть возможность применения эластомеров с антифрикционной объемной модификацией. Исключить абразив в уплотняемой среде.

Остаточная деформация сжатия (ОДС)

Описание. Уплотнение выглядит сплющенным в поперечном сечении, приплюснутые стороны соответствуют форме контактирующих поверхностей уплотнения.
Действующие факторы. Несовместимость с химической средой и/или с тепловыми условиями применения и перенапряжение сжатия. Незавершенная вулканизация эластомерного уплотнения. Применение эластомера с высоким ОДС. Избыточное объемное набухание эластомера в агрессивной химической среде.
Рекомендуется применить эластомер с низким ОДС. Для каждого уплотнения необходимо
применять правильные геометрические размеры канавки или гнезда.

Химическая деградация

Описание. На поверхностях уплотнения обнаруживаются множественные следы деградации
эластомера, включая вздутия, трещины, пузыри и обесцвечивания. В ряде случаев деградация обнаруживается только при физикохимических испытаниях.
Действующие факторы. Несовместимость с химической средой и/или с тепловыми условиями применения.
Рекомендуется выбрать химически стойкий эластомер.

Загрязнение

Описание. На поверхностях уплотнения или элементах уплотнения обнаруживается посторонний материал, вдавленный в сечение уплотнения, вырывы.
Действующие факторы. Технологическое загрязнение среды. Эластомер подвергнут реакционному воздействию или деградирует (например, под воздействием температуры).
Рекомендуется исключить уровень загрязнения эластомера при производстве и при упаковке уплотнений.

Скоростная декомпрессия (кессонное разрушение)

Описание. На поверхностях уплотнения или элементах уплотнения обнаруживаются пузыри,
трещины, вырывы. Газ адсорбируется в эластомере при высоком давлении и быстро выходит при понижении давления. Адсорбированный газ создает пузыри и разрыхляет поверхность эластомера
при быстром падении давления окружающей среды.
Действующие факторы. Быстропротекающие изменения давления. Эластомер с низкой
твердостью/модульностью.
Рекомендуется применить эластомер с более высокой твердостью/модулем. Снизить скорость сброса давления.

Выдавливание (экструзия) в зазор

Описание. На уплотнении или элементах уплотнения образуются бахромистые кромки
(обычно на стороне низкого давления), которые выглядят сплющенными.
Действующие факторы. Избыточные зазоры. Избыточное давление. Эластомер с низкой
твердостью/модульностью. Перенаполнение объема канавок для размещения уплотнения.
Неравномерный размер зазоров. Острые кромки или углы на монтажных деталях или канавках. Ошибка в выборе размера эластомерного уплотнения.
Рекомендуется уменьшить зазоры. Применить эластомер с более высокой твердостью/модулем, устранить все острые кромки или углы на монтажных деталях или канавках. Применить
канавку под уплотнение более рациональной конструкции. Использовать уплотнение с поддерживающими антиэкструзионными кольцами.

Анализ повреждений уплотнительных колец

Требования к уплотнительным кольцам круглого сечения

В большинстве случаев тяжело определить, что вызвало повреждение и отказ уплотнительного кольца – ошибки в дизайне, нарушения при установке или несоблюдение условий эксплуатации. Иногда неисправность вызывается несколькими факторами, действующими одновременно.

Оптимальный срок службы может быть достигнут только при соблюдении необходимых условий эксплуатации, правильного выбора резиновой смеси, предварительным испытаниям и квалифицированным сборочным персоналом.

Из-за разнообразных сфер применений требования к уплотнительным кольцам круглого сечения могут включать:

  • стойкость к среде;
  • температурную стойкость;
  • стойкость к давлению;
  • абразивную стойкость;
  • компактность конструкции;
  • возможность замены.

Учитывая простую геометрию уплотнительных колец и разнообразие сфер применения, физико-механические и химические показатели являются основными факторами. В данном случае задача специалистов завода РТИ «КАУЧУК» — оказать консультативную поддержку в выборе подходящей резиновой смеси для функционирования уплотнения в заданных условиях.

Выдавливание в зазор под действием давления

Действие уплотнительного кольца происходит благодаря его упругим свойствам в сжатом состоянии без давления на границах уплотняемых поверхностей. При увеличении давления уплотнительные кольца ведут себя как несжимаемые жидкости и уплотнительное кольцо запрессовывается в зазор уплотнения.

Выдавливание уплотнительного кольца может возникнуть в следующих случаях:

  • динамическое уплотнение;
  • статическое уплотнение с пульсирующим давлением;
  • статическое уплотнение с высоким давлением;
  • слишком широкие зазоры.

Одна из причин – это экономия на обработке изделий, которая приводит к слишком большим допускам и вследствие этого слишком большим зазорам. Другая причина – изгибание крышек, фланцев и цилиндров, что приводит к растягиванию болтов под нагрузкой. В этом случае сопротивление резиновой смеси к растягиванию может быть недостаточной для быстрого восстановления или превышается стойкость эластомера и уплотнительное кольцо выталкивается в зазор.

Физические свойства могут ухудшаться в результате воздействия высоких температур и разбухания.

К выдавливанию уплотнительного фактора могут привести следующие факторы:

  • слишком мягкий материал уплотнительного кольца;
  • физическое или химическое воздействие;
  • неравномерность зазоров, вызванная несоосностью;
  • острые углы посадочной канавки уплотнительного кольца;
  • материал уплотнительного кольца, который размягчается при более высоких температурах.

Для предотвращения выдавливания уплотнительных колец можно применить следующие меры:

  • уменьшение допусков для уменьшения размера зазора;
  • установка опорного антиэкструзионного кольца;
  • увеличение твердости резиновой смеси уплотнительного кольца;
  • проверка совместимости среды применения;
  • ограничение применения допусков, которые ведут к несоосности;
  • изменение радиуса канавки (минимум на величину от 0,1 мм до 0,4 мм).

Выход из строя из-за остаточной деформации при сжатии

Остаточная деформация при сжатии, а также частичная или полная потеря упругой памяти эластомера, является еще одной причиной выхода из строя уплотнительного кольца. Главной причиной этого может быть резиновая смесь и условия эксплуатации уплотнительного кольца.

Упругость материала уплотнительного кольца зависит от типа каучука, рабочей температуры, сопротивления старению и химической стойкости резиновой смеси. Уплотнительная способность колец круглого сечения зависит от низкой остаточной деформации при сжатии.

Ухудшение упругих свойств в общем случае может объясняться потерей узлов поперечных связей между цепями молекулы или образованием новых узлов. Остаточная деформация при сжатии обычно обратима. При более высоких температурах упругость возвращается, и уплотняющая сила действует снова. Это дает точку отсчета для низкотемпературной гибкости эластомера.

Высокая остаточная деформация при сжатии и последующая потеря уплотнительного действия могут быть вызваны следующими причинами:

  • низкое качество резиновой смеси;
  • неправильная конструкция посадочной канавки;
  • повышение рабочей температуры выше установленных значений;
  • изменение условий рабочей среды.

Для предотвращения неисправностей данного типа возможны следующие решения:

  • выбор резиновой смеси, более подходящей для условий эксплуатации;
  • использование резиновой смеси более высокого качества с низкой остаточной деформацией при сжатии;
  • уменьшение температурного воздействия на уплотнение;
  • уменьшение трения для предотвращения нагрева;
  • проверка материала уплотнительного кольца;
  • использование посадочной канавки правильной конструкции.

Перекрученные уплотнительные кольца, спиральные дефекты

Эти повреждения считаются типичными. Внешне они характеризуются отметками спиральной формы или порезами на поверхности уплотнительного кольца, которые обычно ведут к разрушению уплотнения.

В динамическом применении уплотнений этот дефект может возникнуть из-за изменения степени сжатия поперечного сечения уплотнительного кольца вследствие потери круглости или несоосности уплотняемых компонентов. Следовательно, части уплотнительного кольца будут скользить, в то время как другие будут вращаться. Это ведет к образованию спиральных отметок или порезов из-за перекручивания уплотнительного кольца.

В статических уплотнениях уплотнительное кольцо обычно закручивается во время его установки в канавку. Из-за
неблагоприятного отношения между поперечным сечением и внутренним диаметром (большой диаметр и малое поперечное сечение) уплотнительное кольцо вращается в области сборки внутри канавки.

Данный вид повреждений может быть вызван следующим:

  • некруглые компоненты сборки;
  • несоосные компоненты сборки; очень грубые поверхности;
  • отсутствие смазки или плохая смазка;
  • слишком мягкий материал уплотнительного кольца;
  • недостаточная скорость хода поршня;
  • нарушения при сборке (уплотнительное кольцо установлено в перевернутом состоянии);
  • неблагоприятное соотношение поперечного сечения к внутреннему диаметру.
Будет полезно:  Предохранители фольксваген пассат б6: где находятся, замена

Чтобы избежать повреждения данного вида можно сделать следующее:

  • уменьшение отклонения от круглости или несоосности деталей устройства;
  • уменьшение деформации диаметра поперечного сечения;
  • обеспечение наличия смазывающих материалов;
  • улучшенная обработка поверхности;
  • использование уплотнительного кольца из более твердой резиновой смеси;
  • выбор большего соотношения поперечного сечения к внутреннему диаметру;
  • аккуратная сборка с использованием смазочного материала

Взрывная декомпрессия

Все каучуки обладают определенной степенью проницаемости газа. Поэтому газ под давлением будет проникать в уплотнительное кольцо, и, чем выше давление, тем больше газа проникнет в уплотнительный материал. Если давление быстро упадет, то газ внутри уплотнительного кольца, быстро расширится и произойдет формирование вздутий на поверхности уплотнения с последующим разрывом. Это называется взрывной декомпрессией.

Взрывная декомпрессия зависит от следующих факторов – давление, время декомпрессии, тип газа, тип резиновой смеси и поперечное сечение уплотнительного кольца. Для возникновения взрывной декомпрессии давление обычно должно превышать 30 бар. Наличие угарного газа приведет к разрушению поверхности уплотнения в больших случаях, чем, например, азота.

Для предотвращения взрывной декомпрессии можно использовать уплотнительные кольца с меньшим поперечным сечением, что приведет к уменьшению контактной поверхности. С повышением твердости резиновой смеси уменьшается вероятность наступления взрывной декомпрессии.

Меры по предотвращению разрушения уплотнительного кольца взрывной декомпрессией:

  • увеличение времени декомпрессии для более медленного выхода газа, проникшего в уплотнение;
  • уменьшение поперечного сечения;
  • выбор резиновой смеси для уплотнительного кольца с хорошей стойкостью к взрывной декомпрессии.

Истирание

Уплотнительные кольца, используемые в динамических уплотнениях, подвержены трению и, следовательно, истиранию.

В контексте этого должна быть принята во внимание следующая взаимосвязь:

  • трение пропорционально сжатию поверхности;
  • истирание пропорционально трению;
  • рост температуры уплотнения пропорционален трению.

Вместе с рабочей средой должны рассматриваться индивидуальные параметры для достижения оптимальных условий.

В статических уплотнениях повреждение от истирания может возникнуть в сочетании с очень большим пульсирующим давлением. Пульсирующее давление заставляет уплотнительное кольцо перемещаться внутри канавки, что, в случае плохой обработки поверхности, ведет к большему истиранию. Проблема может быть решена уменьшением шероховатости поверхности.

Ошибки при установке

Для обеспечения правильной работы уплотнительных колец в течение всего срока службы во время установки следует придерживаться определенных инструкций для предотвращения повреждения уплотнений. Повреждения при установке могут возникнуть в следующих ситуациях:

  • протягивание уплотнительных колец над острыми краями и резьбами;
  • прокладывание камер и отверстий через клапанные блоки;
  • использование уплотнительных колец с завышенными размерами в поршнях/цилиндрах;
  • использование уплотнительных колец с уменьшенными размерами в уплотнениях штока (установка растянутых уплотнительных колец, «Эффект Джоуля»);
  • перекручивание, срезание или обрезка уплотнительного кольца во время сборки;
  • сборки без смазки;
  • загрязнения.

Для предотвращения повреждений при установке можно предпринять следующие меры:

  • стачивание всех острых углов, использование установочных муфт или заклеивание резьбы скотчем;
  • выполнением входной фаски с углом от 15° до 20°;
  • поддержание чистоты во время установки;
  • использование сборочной смазки;
  • проверка размера уплотнительного кольца перед сборкой;
  • аккуратная сборка с помощью профессионалов.

Резиновые прокладки уплотнительные и кольца для сантехники

Для герметизации соединений элементов трубопроводов и сантехнических приборов используются уплотнительные кольца из резины. Они устанавливаются на стыке объединяемых объектов, заполняя собой все свободное пространство. Основными требованиями, предъявляемыми к ним, являются: упругость, эластичность и продолжительный срок службы.

Понятие и виды уплотнительных прокладок

Уплотнительные резиновые прокладки представляют собой эластичные кольца из вулканизированного натурального или синтетического каучука, предназначенные для герметизации фланцевых и межфланцевых соединений водопроводных трубопроводов. На отечественном рынке они представлены в большом ассортименте, что открывает перед потребителями широкие возможности для выбора.

Согласно ГОСТ 19177-81, резиновые межфланцевые прокладки классифицируются следующим образом:

  • По плотности подразделяются на группы: 300, 400, 500 и 600 кг/см3.
  • В зависимости от температурных условий эксплуатации выделяют два типа изделий – ПРП-40 (выдерживают температуру от -40 до + 70 градусов) и ПРП-60 (выдерживают температуру от -60 до + 70 градусов).
  • В зависимости от формы и размеров они также бывают разными. Уплотнительные каучуковые прокладки могут иметь круглое или прямоугольное сечение. Изделия первой категории более востребованы у потребителей. Их диаметр варьируется от 10 до 60 мм.

Также кольцевые уплотнители могут отличаться по другим характеристикам. Это сопротивление сжатию и уровень остаточной деформации, степень водопоглощения, температурный предел хрупкости и т.д. В зависимости от технических характеристик, их делят на модели высшей и I категории качества. Оба вида изделий в широком ассортименте представлены в каталогах специализированных магазинов.

Популярные модели и производители

Выбирая прокладки резиновые межфланцевые уплотнительные, вы можете отдать предпочтение моделям российского и зарубежного производства. Оба вида изделий подходят для герметизации кранов и смесителей, клапанов, насосов, алюминиевых, стальных, полипропиленовых труб систем горячего и холодного водоснабжения. Однако кольца, выпускаемые компаниями «Альфапром», «ФлоуТэк», «Симтек», заводом РТИ «Каучук» и другими российскими производителями, обходятся дешевле зарубежных. А по качеству они не уступают американским и европейским моделям.

Сравнивая продукцию разных производителей, обращайте внимание на заявленные характеристики и стоимость изделий. Также имейте в виду, что компания «ФлоуТэк», например, выпускает плоские уплотнители стандартных и нестандартных размеров. А в ассортименте продукции завода РТИ «Каучук» присутствуют также выпуклые резиновые колечки. Компания «Симтек» использует для производства резиновых прокладок отходы оконных уплотнителей, что делает их особенно привлекательными по цене. В то же время, качество ее товаров подтверждено сертификатами.

Что же касается уплотнителей для труб и сантехники зарубежного производства, из них наибольшее распространение на отечественном рынке получили итальянские модели. Также в некоторых магазинах представлены немецкие или американские резиновые прокладки. Но они менее востребованы, чем российские из-за ограниченного ассортимента и более высокой цены.

Как выбирать конструкции

В ассортименте специализированных магазинов представлен большой выбор резиновых прокладок для уплотнения смесителей, подводов к стиральным машинам, унитазам и т.д. Если хотите купить их, важно правильно подойти к выбору изделий. Основными параметрами, на которые вы должны обратить внимание, являются:

  • Тип сечения. При этом важно учитывать, предназначена ли прокладка для соединения элементов круглого или прямоугольного профиля.
  • Внутренний и наружный диаметр. Она должна обеспечивать плотное прилегание по всему периметру соприкасающихся элементов трубопровода.
  • Толщина. Чтобы обеспечить максимальную герметичность соединения, вы можете использовать плоские или выпуклые кольца разной толщины.
  • Стойкость к высоким и низким температурам. Для работы в контурах горячего и холодного водоснабжения используются разные виды прокладок.
  • Морозостойкость. Если изделие будет устанавливаться на наружном участке трубопровода или в неотапливаемом помещении.
  • Возможность использования в пищевой промышленности. Это важно, если вас интересуют уплотнительные кольца для скороварки, для крана с водоочистительным фильтром и другого кухонного оборудования.

Резиновые прокладки прекрасно уплотняют соединения трубопроводов систем водоснабжения и водоотведения. Но прежде чем купить эти изделия (в наборе или поштучно), нужно убедиться, что они соответствуют параметрам среды, в которой будут работать. Давление в системе не должно превышать 25 МПа. Жидкость не должна быть агрессивной, а ее температура – превышать + 70 градусов (некоторые модели рассчитаны на + 90-95 градусов).

Особенности монтажа и восстановление эластичности изделий

Необходимость установки новых уплотнительных колец возникает как во время монтажа трубопровода и подключения недавно купленной сантехники, так и при выходе из строя старой прокладки. В любом случае, важно, чтобы эта работа была выполнена грамотно.

Вы можете обратиться к услугам профессионального сантехника или попытаться заменять прокладку самостоятельно. Для этого понадобятся разводной ключ, плоскогубцы и отвертка. Все работы должны выполняться поэтапно:

  1. Сначала следует перекрыть воду.
  2. Демонтировать конструкцию (открутить фланец, снять бочок с унитаза, разобрать кран или др.).
  3. Снять старую прокладку и очистить от загрязнений место, где она стояла. Используйте для этого ветошь.
  4. Установить новую прокладку на место старой и обработать ее поверхность силиконовым герметиком (при необходимости).
  5. Собрать обратно узел трубопровода, закрутить все гайки, добиться полной герметичности соединений.
  6. По прошествии 2 часов (время застывания силиконового герметика) открыть подачу воды.

В некоторых случаях вместо замены старой резиновой прокладки достаточно восстановить ее эластичность. Если сантехникой долгое время не пользовались, и вода не поступала в систему, уплотнитель может пересохнуть. В таком случае нужно снять прокладку и поместить ее в керосин (на 3 часа) или в нашатырный спирт, разведенный с водой в соотношении 1:7 (на полчаса).

Также для восстановления эластичности резины отмочите ее в медицинском спирте, а затем обработайте глицерином. Или нанесите на поверхность изделия касторовое масло, дождитесь, пока оно впитается, и монтируйте снятую прокладку на прежнее место.

Ошибки при установке и методы их предотвращения

Устанавливать уплотнительные кольца в фланцевые и межфланцевые соединения несложно. Главное — избежать типичных ошибок, которые допускают новички. К ним относятся:

  • неправильный выбор размера уплотнителя;
  • неплотное прилегание уплотнителя к соединяемым поверхностям;
  • попадание на поверхность прокладки воды, грязи и ржавчины;
  • повреждение резины во время установки уплотнительного кольца.

Чтобы избежать этих ошибок, будьте внимательны. Выберите прокладку, диаметр которой на 4-5 мм превышает диаметр трубопровода. Аккуратно удалите старую резину и тщательно очистите место, где она была установлена, от загрязнений. А затем высушите обе соединяемых поверхности с помощью ветоши. Установите прокладку на предназначенное для нее место и соберите конструкцию обратно. При этом важно действовать осторожно, чтобы уплотнительное кольцо не сдвинулось.

Резиновые прокладки получили широкое распространение в системах горячего и холодного водоснабжения, водоотведения и отопления. Также они устанавливаются в кондиционерах, бойлерах, скороварках и т.д. Это простые, доступные по цене и надежные инструменты герметизации соединений, выпускаемые производителями в большом ассортименте.

Назначение и применение резиновых уплотнительных колец

Промышленное оборудование имеет множество соединений. Для их герметизации и защиты используется уплотнительное кольцо, представленное в нескольких вариантах с различными параметрами.

Будет полезно:  Инструкция по установке, подключению и регулировке противотуманок на lada priora

Применение

Уплотнительные кольца применяются для герметизации соединений различного оборудования вроде насосов, канализационных систем, газопроводов и т. д. Помимо герметизации данные элементы выполняют функции гашения шума и вибраций и изоляции от пыли, солнца, влаги и т. д.

Параметры

Уплотнительные кольца в целом рассчитаны на воздействие соленой и пресной воды, топлива, смазки и некоторых прочих химически активных веществ. Предельное давление значительно различается для вариантов для подвижных и стационарных соединений. К тому же в первом случае важна скорость движения. Диапазон рабочих температур – от -50 до 130 °C. Отдельные варианты уплотнительных колец характеризуются специфическими значениями названных параметров в зависимости от назначения.

Для уплотнительных колец исходные материалы представлены полиуретаном, NBR-резиной, фтор- и силиконовым каучуком.

Среди названных материалов полиуретан в 2-3 раза по износостойкости превосходит резину. Поэтому уплотнительными кольцами из него нередко заменяют стандартные резиновые элементы. Силикон и фторсодержащая резина также превосходят по долговечности резину.

При этом любой материал для уплотнительных колец должен соответствовать ряду требований.

  • Во-первых, данные элементы должны обладать стойкостью к влиянию химически активных сред.
  • Во-вторых, в некоторых случаях требуется термостойкость.
  • В-третьих, нередко необходима морозостойкость, определяющая сохранение уплотнительными кольцами эластичности до определенного термического порога.
  • В-четвертых, необходимо учитывать воздействие их самих на изделия, с которыми они контактируют, то есть коррозионную активность.
  • В-пятых, данные изделия существенно различаются по твердости в зависимости от назначения.
  • В-шестых, важна износостойкость.

Жесткостью называют возможность сопротивления деформации. Она определяется на основе соотношения остаточной деформации к силе удара. С ней связана способность к возврату в начальное состояние после устранения напряжений.

Особый тип условий проявляется при использовании уплотнительных колец на границе вакуума и воздуха. В данном случае существенно ускоряются окислительные процессы. Для предохранения изделий от них в состав включают дополнительные компоненты.

Кроме того, при давлении более 10 МПа проявляется кессонный эффект, способный привести к разрушению. Ему хорошо противостоят уплотнительные кольца из плотного и твердого материала.

Выбор уплотнительных колец осуществляют на основе их параметров с учетом условий применения. Так, значение имеют температура и давление. К тому же ввиду того, что рассматриваемые детали подвергаются сжатию и растяжению, важна их способность к возврату в начальное состояние. Также при выборе уплотнительных колец имеет значение размер. Требуемое значение определяется на основе параметров соединения.

Для отображения основных характеристик уплотнительных колец разработана система маркировки. Полное обозначение представлено пятизначной цифровой комбинацией. Первые три числа отражают диаметр: первое – штока, второе – цилиндра (диаметр изделия, на который рассчитан уплотнитель, при этом для плотного прилегания диаметр его самого немного меньше), третье –сечения (*10). Четвертое число означает группу точности, пятое – группу материала (0-3 – бутадиен-нитрильный каучук, 4-6 — фторкаучук).

Нужно учитывать, что вид маркировки определяется типом уплотнительного кольца. Полные маркировки применяются редко.

Классификация

Основным критерием дифференциации уплотнительных колец считают форму сечения. По данному параметру их подразделяют на круглые, прямоугольные, x-образные.

Детали круглого сечения служат в качестве герметизирующих элементов в гидравлических и пневматических устройствах, смазочных и топливных системах. По назначению их классифицируют на варианты для подвижных и статичных соединений и изделия только для подвижных соединений. Размеры рассматриваемых изделий обозначают цифровыми маркировками типа 25х35х10, отражающими только диаметр. Первое значение относится к штоку, второе – к цилиндру, третье – к сечению (*10) в мм. Следует отметить, что иностранные производители используют двузначные маркировки без диаметра цилиндра.

Кольца прямоугольного сечения (R-ring) применяются преимущественно в статичных соединениях. Это обусловлено тем, что в подвижных узлах прямоугольные кромки изнашиваются быстрее вследствие значительно большего трения. Ввиду этого допустимо применение прямоугольных уплотнительных колец в соединениях со скоростью поступательного движения до 0,5 м/с. Кроме того, в некоторых случаях с целью снижения износа сокращают площадь контакта путем снятия фаски. Однако нужно учитывать, что такие варианты подходят для рабочего давления до 1 МПа. Стандартные прямоугольные изделия рассчитаны на давление до 50 МПа. Диапазон рабочих температур определяется материалом: изделия из бутадиен-нитрильного каучука применимы при -50-150 °C, из силиконового каучука – при -60-200 °C, из фторированного каучука – при -25-200 °C. К тому же материал определяет устойчивость изделий к воздействию химически активных сред. Так, фторкаучуковые уплотнительные кольца подходят для спиртов и кетонов, в то время как с бензином и бутаном следует использовать варианты из бутадиен-нитрильного каучука. Для обозначения размеров прямоугольных вариантов используются аналогичные трехзначные маркировки. В данном случае первые два числа определяет диаметр штока и цилиндра соответственно, третье – высоту в мм. Приведенные характеристики обуславливают основные сферы применения прямоугольных уплотнительных колец. В основном их используют в арматурных фланцевых соединениях, в том числе открытых, а также в трубопроводах. Там они выполняют функции герметизации и защиты от влаги и пыли.

Модели квадратного сечения считаются вариантом прямоугольных изделий с равными значениями высоты и толщины. По параметрам и назначению они аналогичны.

Изделия X-образного сечения имеют четыре закругленных края с промежуточными дугообразными выемками в поперечном разрезе. Данная конструкция служит для предотвращения скручивания. Это модели двухстроннего действия, имеющие обширный рабочий диапазон давления. Их производят из трех типов материала: нитрилового (NBR), фтористого (FKM/FPM) и этиленово-пропиленового (EPDM) каучука. Изделия первого типа характеризуются наибольшей твердостью (до 90 по Шору). Варианты из фтористого каучука отличаются наибольшей рабочей температурой (до 200 °C), а модели из EPDM – наименьшей (до -40 °C). X-образные варианты известны также как x-rings и q-rings.

Еще одним параметром дифференциации уплотнительных колец является твердость. По данному критерию их классифицируют на мягкие, средней твердости, твердые, очень твердые.

В данной статье рассмотрены преимущественно резиновые уплотнительные кольца. Однако существуют варианты из более твердых материалов.

  • Медные уплотнительные кольца, несмотря на называние, производят как из меди, так и из прочих цветных металлов, их сплавов, а также пластика. Данные изделия служат для герметизации резьбовых соединений топливной аппаратуры, гидравлических механизмов и т. д.
  • Уплотнительные кольца из фторопласта рассчитаны на предотвращения выдавливания в зазор резиновых моделей.
  • Графитовые изделия, служат для герметизации соединений. Их применяют для нефтехимического, энергетического, газового оборудования вместо прокладок и шнуров.
  • Металлорезиновые варианты представлены металлическими шайбами, как и медные, с внутренней износостойкой резиновой вставкой. Используются также для герметизации резьбовых соединений.

По совокупности параметров выделяют несколько видов уплотнительных колец, основными среди которых являются три.

  • Маслобензостойкие кольца производят из нитрил-бутадиенового каучука (резины 0-4 групп). Наиболее широкий диапазон рабочих температур от -45 до 130 °C имеют варианты из резины 4 группы.
  • Термостойкие изделия из фторкаучука (резина 5, 6 групп) рассчитаны на температуры от -20 до 200 °C (резина 6 группы).
  • Силиконовые варианты соответствующего состава (резина 7 группы) имеют диапазон рабочих температур от -50 до 250 °C.

Максимальное рабочее давление для названных типов круглых уплотнительных колец составляет 10 МПа для подвижных соединений и 40 для неподвижных.

Маслобензостойкие варианты, как следует из названия, мало восприимчивы к химическому влиянию нефтяных продуктов, таких как дизельное топливо, мазут, бензин, смазочных веществ, минеральных и синтетических масел, воды, жиров, газов типа бутана и пропана, спирта, кислот (в разбавленном состоянии), солей, 40% ароматических веществ. К тому же они характеризуются высокой эластичностью и небольшой остаточной деформацией. Их также называют бензостойкими (на основе свойств) и кольцами NBR (по исходному материалу).

Термостойкие изделия являются наиболее устойчивыми к воздействиям различного рода (химическим, термическим, механическим) среди уплотнительных колец. Так, они невосприимчивы к влиянию ароматических углеводородов, топливо-смазочных материалов, кислот, щелочей, а также ультрафиолета и радиации. К тому же они характеризуются хорошими диэлектрическими параметрами. Однако рассматриваемые изделия чувствительны к ацетону, муравьиной кислоте и аммиаку. Основным свойством таких уплотнительных колец является устойчивость к термическому влиянию. Приведенными параметрами обусловлена очень обширная сфера их применения, но особо актуальны такие варианты для узлов с высокой рабочей температурой. Они встречаются под названиями FKM, FPM (по исходному материалу), Viton (по названию марки одного из производителей), высокотемпературные (по свойствам).

Силиконовые варианты относятся к экологически чистым изделиям. К тому же они характеризуются очень высокой термической устойчивостью: рассчитаны на температуру от -60 до 260 °C, кратковременно могут выдерживать более 300 °C. Данные варианты устойчивы к воздействию химически активных сред, таких как вода (соленая и пресная), кислоты, фенолы, щелочи, спирты, нефть, смазки, соли, масла, перекись водорода, озон, а также электрических полей ультрафиолета и вакуума. Обладают диэлектрическими свойствами. Названные параметры определяют обширную сферу применения силиконовых уплотнительных колец. Особо актуальны они для отраслей, где требуются экологически чистые материалы.

Как видно, систематика рассматриваемых изделий весьма сложна. Многие варианты соответствуют нескольким классификациям, например, силиконовые уплотнительные кольца прямоугольного сечения, термостойкие круглого сечения и т. д.

ГОСТы

Многие характеристики уплотнительных колец регламентируются ГОСТами. Так, для вариантов круглого сечения создан ГОСТ-18829-2017. Он описывает исходные материалы и их свойства, параметры поверхности, эксплуатационный срок, особенности приемки и испытаний, правила маркировки, упаковки, транспортирования и хранения, гарантию. ГОСТ 9833-73 регламентирует размеры. Кроме того, существует международный ISO 3601 и ряд государственных стандартов (DIN 3771 и др.).

Параметры уплотнительных колец прямоугольного сечения определяются ГОСТом 15180-86 для плоских эластичных прокладок. Для элементов квадратного сечения используется тот же ГОСТ. Межгосудартственного стандарта для них не существует. Однако в некоторых случаях используют ТУ 38.105376-92 либо ТУ 2500-37600152106-94.

Фторопластовые изделия описываются ГОСТом 23825-79, графитовые – ТУ 38.314-25-6-91, медные – DIN 7603.

Особенности изделий для труб теплообменников диаметром 45 мм описаны ГОСТ 24191-80. Технические требования для них приведены в ГОСТ 24201-80. ГОСТ 38-52 регламентирует варианты для тормозных рукавов.

В некоторых случаях создают уплотнительные кольца с индивидуальными параметрами под заказ.

Назначение и применение резиновых уплотнительных колец

Промышленное оборудование имеет множество соединений. Для их герметизации и защиты используется уплотнительное кольцо, представленное в нескольких вариантах с различными параметрами.

Будет полезно:  Назначение и классификация двигателей внутреннего сгорания

Применение

Уплотнительные кольца применяются для герметизации соединений различного оборудования вроде насосов, канализационных систем, газопроводов и т. д. Помимо герметизации данные элементы выполняют функции гашения шума и вибраций и изоляции от пыли, солнца, влаги и т. д.

Параметры

Уплотнительные кольца в целом рассчитаны на воздействие соленой и пресной воды, топлива, смазки и некоторых прочих химически активных веществ. Предельное давление значительно различается для вариантов для подвижных и стационарных соединений. К тому же в первом случае важна скорость движения. Диапазон рабочих температур – от -50 до 130 °C. Отдельные варианты уплотнительных колец характеризуются специфическими значениями названных параметров в зависимости от назначения.

Для уплотнительных колец исходные материалы представлены полиуретаном, NBR-резиной, фтор- и силиконовым каучуком.

Среди названных материалов полиуретан в 2-3 раза по износостойкости превосходит резину. Поэтому уплотнительными кольцами из него нередко заменяют стандартные резиновые элементы. Силикон и фторсодержащая резина также превосходят по долговечности резину.

При этом любой материал для уплотнительных колец должен соответствовать ряду требований.

  • Во-первых, данные элементы должны обладать стойкостью к влиянию химически активных сред.
  • Во-вторых, в некоторых случаях требуется термостойкость.
  • В-третьих, нередко необходима морозостойкость, определяющая сохранение уплотнительными кольцами эластичности до определенного термического порога.
  • В-четвертых, необходимо учитывать воздействие их самих на изделия, с которыми они контактируют, то есть коррозионную активность.
  • В-пятых, данные изделия существенно различаются по твердости в зависимости от назначения.
  • В-шестых, важна износостойкость.

Жесткостью называют возможность сопротивления деформации. Она определяется на основе соотношения остаточной деформации к силе удара. С ней связана способность к возврату в начальное состояние после устранения напряжений.

Особый тип условий проявляется при использовании уплотнительных колец на границе вакуума и воздуха. В данном случае существенно ускоряются окислительные процессы. Для предохранения изделий от них в состав включают дополнительные компоненты.

Кроме того, при давлении более 10 МПа проявляется кессонный эффект, способный привести к разрушению. Ему хорошо противостоят уплотнительные кольца из плотного и твердого материала.

Выбор уплотнительных колец осуществляют на основе их параметров с учетом условий применения. Так, значение имеют температура и давление. К тому же ввиду того, что рассматриваемые детали подвергаются сжатию и растяжению, важна их способность к возврату в начальное состояние. Также при выборе уплотнительных колец имеет значение размер. Требуемое значение определяется на основе параметров соединения.

Для отображения основных характеристик уплотнительных колец разработана система маркировки. Полное обозначение представлено пятизначной цифровой комбинацией. Первые три числа отражают диаметр: первое – штока, второе – цилиндра (диаметр изделия, на который рассчитан уплотнитель, при этом для плотного прилегания диаметр его самого немного меньше), третье –сечения (*10). Четвертое число означает группу точности, пятое – группу материала (0-3 – бутадиен-нитрильный каучук, 4-6 — фторкаучук).

Нужно учитывать, что вид маркировки определяется типом уплотнительного кольца. Полные маркировки применяются редко.

Классификация

Основным критерием дифференциации уплотнительных колец считают форму сечения. По данному параметру их подразделяют на круглые, прямоугольные, x-образные.

Детали круглого сечения служат в качестве герметизирующих элементов в гидравлических и пневматических устройствах, смазочных и топливных системах. По назначению их классифицируют на варианты для подвижных и статичных соединений и изделия только для подвижных соединений. Размеры рассматриваемых изделий обозначают цифровыми маркировками типа 25х35х10, отражающими только диаметр. Первое значение относится к штоку, второе – к цилиндру, третье – к сечению (*10) в мм. Следует отметить, что иностранные производители используют двузначные маркировки без диаметра цилиндра.

Кольца прямоугольного сечения (R-ring) применяются преимущественно в статичных соединениях. Это обусловлено тем, что в подвижных узлах прямоугольные кромки изнашиваются быстрее вследствие значительно большего трения. Ввиду этого допустимо применение прямоугольных уплотнительных колец в соединениях со скоростью поступательного движения до 0,5 м/с. Кроме того, в некоторых случаях с целью снижения износа сокращают площадь контакта путем снятия фаски. Однако нужно учитывать, что такие варианты подходят для рабочего давления до 1 МПа. Стандартные прямоугольные изделия рассчитаны на давление до 50 МПа. Диапазон рабочих температур определяется материалом: изделия из бутадиен-нитрильного каучука применимы при -50-150 °C, из силиконового каучука – при -60-200 °C, из фторированного каучука – при -25-200 °C. К тому же материал определяет устойчивость изделий к воздействию химически активных сред. Так, фторкаучуковые уплотнительные кольца подходят для спиртов и кетонов, в то время как с бензином и бутаном следует использовать варианты из бутадиен-нитрильного каучука. Для обозначения размеров прямоугольных вариантов используются аналогичные трехзначные маркировки. В данном случае первые два числа определяет диаметр штока и цилиндра соответственно, третье – высоту в мм. Приведенные характеристики обуславливают основные сферы применения прямоугольных уплотнительных колец. В основном их используют в арматурных фланцевых соединениях, в том числе открытых, а также в трубопроводах. Там они выполняют функции герметизации и защиты от влаги и пыли.

Модели квадратного сечения считаются вариантом прямоугольных изделий с равными значениями высоты и толщины. По параметрам и назначению они аналогичны.

Изделия X-образного сечения имеют четыре закругленных края с промежуточными дугообразными выемками в поперечном разрезе. Данная конструкция служит для предотвращения скручивания. Это модели двухстроннего действия, имеющие обширный рабочий диапазон давления. Их производят из трех типов материала: нитрилового (NBR), фтористого (FKM/FPM) и этиленово-пропиленового (EPDM) каучука. Изделия первого типа характеризуются наибольшей твердостью (до 90 по Шору). Варианты из фтористого каучука отличаются наибольшей рабочей температурой (до 200 °C), а модели из EPDM – наименьшей (до -40 °C). X-образные варианты известны также как x-rings и q-rings.

Еще одним параметром дифференциации уплотнительных колец является твердость. По данному критерию их классифицируют на мягкие, средней твердости, твердые, очень твердые.

В данной статье рассмотрены преимущественно резиновые уплотнительные кольца. Однако существуют варианты из более твердых материалов.

  • Медные уплотнительные кольца, несмотря на называние, производят как из меди, так и из прочих цветных металлов, их сплавов, а также пластика. Данные изделия служат для герметизации резьбовых соединений топливной аппаратуры, гидравлических механизмов и т. д.
  • Уплотнительные кольца из фторопласта рассчитаны на предотвращения выдавливания в зазор резиновых моделей.
  • Графитовые изделия, служат для герметизации соединений. Их применяют для нефтехимического, энергетического, газового оборудования вместо прокладок и шнуров.
  • Металлорезиновые варианты представлены металлическими шайбами, как и медные, с внутренней износостойкой резиновой вставкой. Используются также для герметизации резьбовых соединений.

По совокупности параметров выделяют несколько видов уплотнительных колец, основными среди которых являются три.

  • Маслобензостойкие кольца производят из нитрил-бутадиенового каучука (резины 0-4 групп). Наиболее широкий диапазон рабочих температур от -45 до 130 °C имеют варианты из резины 4 группы.
  • Термостойкие изделия из фторкаучука (резина 5, 6 групп) рассчитаны на температуры от -20 до 200 °C (резина 6 группы).
  • Силиконовые варианты соответствующего состава (резина 7 группы) имеют диапазон рабочих температур от -50 до 250 °C.

Максимальное рабочее давление для названных типов круглых уплотнительных колец составляет 10 МПа для подвижных соединений и 40 для неподвижных.

Маслобензостойкие варианты, как следует из названия, мало восприимчивы к химическому влиянию нефтяных продуктов, таких как дизельное топливо, мазут, бензин, смазочных веществ, минеральных и синтетических масел, воды, жиров, газов типа бутана и пропана, спирта, кислот (в разбавленном состоянии), солей, 40% ароматических веществ. К тому же они характеризуются высокой эластичностью и небольшой остаточной деформацией. Их также называют бензостойкими (на основе свойств) и кольцами NBR (по исходному материалу).

Термостойкие изделия являются наиболее устойчивыми к воздействиям различного рода (химическим, термическим, механическим) среди уплотнительных колец. Так, они невосприимчивы к влиянию ароматических углеводородов, топливо-смазочных материалов, кислот, щелочей, а также ультрафиолета и радиации. К тому же они характеризуются хорошими диэлектрическими параметрами. Однако рассматриваемые изделия чувствительны к ацетону, муравьиной кислоте и аммиаку. Основным свойством таких уплотнительных колец является устойчивость к термическому влиянию. Приведенными параметрами обусловлена очень обширная сфера их применения, но особо актуальны такие варианты для узлов с высокой рабочей температурой. Они встречаются под названиями FKM, FPM (по исходному материалу), Viton (по названию марки одного из производителей), высокотемпературные (по свойствам).

Силиконовые варианты относятся к экологически чистым изделиям. К тому же они характеризуются очень высокой термической устойчивостью: рассчитаны на температуру от -60 до 260 °C, кратковременно могут выдерживать более 300 °C. Данные варианты устойчивы к воздействию химически активных сред, таких как вода (соленая и пресная), кислоты, фенолы, щелочи, спирты, нефть, смазки, соли, масла, перекись водорода, озон, а также электрических полей ультрафиолета и вакуума. Обладают диэлектрическими свойствами. Названные параметры определяют обширную сферу применения силиконовых уплотнительных колец. Особо актуальны они для отраслей, где требуются экологически чистые материалы.

Как видно, систематика рассматриваемых изделий весьма сложна. Многие варианты соответствуют нескольким классификациям, например, силиконовые уплотнительные кольца прямоугольного сечения, термостойкие круглого сечения и т. д.

ГОСТы

Многие характеристики уплотнительных колец регламентируются ГОСТами. Так, для вариантов круглого сечения создан ГОСТ-18829-2017. Он описывает исходные материалы и их свойства, параметры поверхности, эксплуатационный срок, особенности приемки и испытаний, правила маркировки, упаковки, транспортирования и хранения, гарантию. ГОСТ 9833-73 регламентирует размеры. Кроме того, существует международный ISO 3601 и ряд государственных стандартов (DIN 3771 и др.).

Параметры уплотнительных колец прямоугольного сечения определяются ГОСТом 15180-86 для плоских эластичных прокладок. Для элементов квадратного сечения используется тот же ГОСТ. Межгосудартственного стандарта для них не существует. Однако в некоторых случаях используют ТУ 38.105376-92 либо ТУ 2500-37600152106-94.

Фторопластовые изделия описываются ГОСТом 23825-79, графитовые – ТУ 38.314-25-6-91, медные – DIN 7603.

Особенности изделий для труб теплообменников диаметром 45 мм описаны ГОСТ 24191-80. Технические требования для них приведены в ГОСТ 24201-80. ГОСТ 38-52 регламентирует варианты для тормозных рукавов.

В некоторых случаях создают уплотнительные кольца с индивидуальными параметрами под заказ.

Источники:

http://kauchuk.com.ua/o-ring-failure-analysis/

http://santehnicheskij-mir.ru/santexnika/rezinovye-prokladki.html

http://stankiexpert.ru/tehnologicheskaya-osnastka/zapchasti/uplotnitelnoe-kolco.html

http://stankiexpert.ru/tehnologicheskaya-osnastka/zapchasti/uplotnitelnoe-kolco.html

http://www.drive2.ru/b/463793796878959407/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector