Как обеспечить работу уплотнительных резиновых колец под высоким давлением?

Уплотнительное резиновое кольцо является наиболее часто используемым уплотнением благодаря простой конструкции, широкой доступности, небольшому размеру и низкой стоимости. Эластичный материал создает уплотняющую силу при сжатии во время установки. Эта сила может выравнивать неровности в местах уплотнения и компенсировать небольшое перемещение между компонентами. Таким образом, можно надежно изолировать широкий спектр сред, от смазок до жидкостей и летучих газов. Когда такая среда находится под давлением, результирующая сила оптимально передается через круглое поперечное сечение на участки уплотнения. Эта сила, создаваемая давлением, сочетается с силой сжатия, присущей эластичному материалу, что приводит к значению, которое всегда превышает давление. Принцип, на котором основана надежная герметизация уплотнительных колец – «давление поддерживает функцию уплотнения».

Уплотнения занимают минимум места и очень экономичны. Стандартные уплотнительные кольца обычно доступны для давлений до 160 бар и диапазона рабочих температур от -50 до 300 ° C. В производстве уплотнительных резиновых колец используются следующие материалы: бутилбутадиен, хлоропрен, EDPM, FPM, нитрил, полиакрилат, полиуретан, SBR, силикон и фторсиликон.

При выборе материала уплотнительного кольца необходимо учитывать минимальную и максимальную рабочую температуру, а также герметизируемую среду и давление в системе. Основные эластомеры можно условно классифицировать по рабочим температурам. Минимальная рабочая температура определяется гибкостью материала на холоде, поскольку эластомеры становятся тверже при низких температурах и теряют свои эластичные свойства. При выборе неправильного материала, уплотнительное кольцо может протечь. По мере повышения температуры эластичность и герметичность возвращаются, поэтому низкие температуры транспортировки или хранения обычно не представляют проблемы.

С другой стороны, очень высокие температуры оказывают длительное воздействие на эластомерные материалы. Эти материалы становятся мягче при высоких температурах и более подвержены повреждениям из-за механических нагрузок, таких как давление среды. Также высокие температуры ускоряют старение материала.  Кроме того, такие вредные воздействия, как наличие воды в гидравлическом масле, могут ускорить старение, особенно при высоких температурах.

Относительно мягкие уплотнения особенно эффективны, но они склонны к повреждению под высоким давлением. И сопрягаемые части редко идеально подходят друг к другу. Вместо этого есть небольшой зазор, который необходимо закрыть, чтобы предотвратить утечку. Поэтому при высоких давлениях мягкое уплотнение сильно деформируется и ведет себя как жидкость, полностью заполняя доступное пространство. Если давление толкает уплотнение в зазор, уплотнение может выйти из строя. Это называется выдавливанием зазора.

Возможно использование более твердого материала, но это может иметь негативные последствия, такие как потеря гибкости, которая увеличивает утечку. Поэтому резиновое уплотнение совмещают с опорным кольцом, которое предотвращает выдавливание. В этом случае уплотнение выполняет исключительно свою уплотнительную функцию в то время, как опорное кольцо выполняет задачу выдерживать давление. Опорное кольцо изготавливается из более твердого материала, что позволяет обеспечить длительный срок службы резиновому уплотнению даже при высоких давлениях и высоких температурах.

Дублирующее опорное кольцо гарантирует, что разрыв остается закрытым. Под давлением уплотнение выталкивает кольцо, закрывая зазор. Даже если само опорное кольцо слегка выдавливается, функция уплотнения будет сохранена, и область герметизации будет оставаться неизменной. Необходимо выполнить правильную установку опорного кольца на нерабочей стороне под давлением. Для двустороннего действия или во избежание неправильной установки необходимы два опорных кольца.

Таким образом, опорное кольцо предотвращает выдавливание, повышает устойчивость к давлению и увеличивает срок службы сильно нагруженных уплотнительных систем.