
Seria norm ISO 3601 rzeczywiście traktuje pierścienie wspierające jako osobny temat: zakres normy ISO 3601-4 obejmuje pierścienie zapobiegające wypchnięciu / pierścienie wspierające i wymienia pięć kategorii: T1 – typ spiralny, T2 – typ skośny, T3 – typ pełny, T4 – typ skośny wklęsły, T5 – typ pełny wklęsły; te normy dotyczące pierścieni wspierających współpracują razem z normą ISO 3601-1 O-kręg wymiary oraz wymiary rowka zgodne z normą ISO 3601-2. Trelleborg traktuje pierścienie wspierające jako niezależny, statyczny produkt uszczelniający, zaznaczając, że są stosowane razem z O-ringi oraz pierścieniami X w celu zapobiegania wypychaniu przy szczelinach przekraczających 5 MPa / 725 psi w warunkach roboczych i oferuje wersje spiralne, cięte, nacięte oraz wykonane z PTFE i materiałów termoplastycznych.
Pierścień wspierający nie jest „dodatkowym uszczelniaczem” — jest dedykowanym elementem zapobiegającym wypychaniu w systemie uszczelniającym wysokociśnieniowym, który kontroluje szczelinę wypychania.
Jest to pierwszy i najbardziej intuicyjny podział dla klientów.
Typ |
Typowa konstrukcja |
Warunki zastosowania |
Zaprezentuj projekt |
Jednokierunkowy pierścień wspierający |
Uszczelka O-ring umieszczana jest razem z jednym pierścieniem wspierającym po stronie, z której pochodzi ciśnienie — np. jednokierunkowa strona hydrauliczna, jednokierunkowa strona cylindra olejowego, wtyczki statyczne |
Ciśnienie działa długotrwałe z jednego kierunku, np. po stronie niskiego ciśnienia / po stronie przeciwnej do ciśnienia |
Zalecane jest umieszczenie po stronie, z której najprawdopodobniej wystąpi wypchnięcie pierścienia O |
Dwukierunkowy pierścień wspierający |
Pierścień O wyposażony w pierścień wspierający po każdej stronie, np. w dwukierunkowych cylindrach olejowych, zaworach odwracających, impulsach ciśnienia lub narzędziach do otworów naftowych |
Zmiana kierunku działania ciśnienia, np. przy dwukierunkowym sterowaniu lub impulsach ciśnienia |
Szerokość rowka musi zostać zwiększona, aby uniknąć nadmiernego ściśnięcia pierścienia O oraz obu pierścieni wspierających |
Projekt quasi-dwukierunkowy |
Teoretycznie jednokierunkowy, ale po przeciwnej stronie występuje zachowana przepływ zwrotny, uderzenie spadku ciśnienia lub impuls odwrotny |
Maszyny inżynieryjne, pompy i zawory, akumulatory, uszczelnienia statyczne bliskie |
Ocena nie powinna opierać się na „kierunku normalnej pracy”, lecz na najbardziej niekorzystnej ścieżce ciśnienia |
Z punktu widzenia inżynierii umiejscowienie pierścienia wspierającego działającego w jednym kierunku odbywa się po przeciwnej stronie ciśnienia; gdy kierunek ciśnienia zmienia się naprzemiennie, konieczne są dwa pierścienie wspierające.
Ocena, czy wymagany jest pojedynczy czy podwójny pierścień wspierający, nie polega na analizie nazwy produktu, lecz na stwierdzeniu, czy możliwa jest zmiana kierunku działania ciśnienia. Wystarczy obecność przepływu zwrotnego, impulsów ciśnienia lub uderzenia od strony przeciwnej, aby problem traktować jako dwukierunkową ochronę przed wypchnięciem.
Pięć kategorii z normy ISO 3601-4 można łatwo przekształcić w klasyfikację zrozumiałą dla klientów:
Termin ISO/inżynieryjny |
Wyrażenie chińskie |
Zalety |
Słabość |
Typowy scenariusz klienta |
T1 – typ spiralny |
Pierścień wspierający spiralny |
Łatwa instalacja, stosowalna w zamkniętych rowkach, kierunek nawijania, dynamiczne uszczelnienie hydrauliczne na powierzchni czołowej |
Ściskanie może powodować lokalne przetłuszczenie; maszyny inżynieryjne, pompy olejowe, standardowa wymiana, otwieranie rowka w miejscu montażu |
Otwieranie rowka w miejscu montażu |
Typ T2 z cięciem pod kątem |
Pierścień z cięciem pod kątem / pierścień z cięciem otwartym |
Łatwy w montażu, tańszy niż pierścień bez cięcia |
Miejsce cięcia może stanowić lokalny punkt osłabienia |
Materiały wysokiej klasy zastępujące miejsca osłabienia; materiały o wyższym module są lepsze; PEEK odporny na ciśnienie otwarcia |
Typ T3 pełny |
Pełny pierścień wspornikowy / pierścień bez cięcia |
Ciągła, najwyższa odporność na wypchnięcie, brak ryzyka przecięcia |
Wymaga otwartych warunków montażu; zamknięte żłobki utrudniają montaż |
Statyczne uszczelnienie wysokociśnieniowe, kołnierzowe, końcowe lub do ruchu posuwisto-zwrotnego |
Typ T4 – kątowy cięty, wklęsły |
Kątowy cięty, wklęsły / pierścień o specjalnym kształcie z otwartym cięciem |
Powierzchnia wklęsła lepiej dopasowuje się do uszczelki typu O-ring i zapewnia lepsze podparcie |
Wymagania dotyczące kierunku obróbki są bardziej precyzyjne |
Wysokie ciśnienie, większa szczelina wypchnięcia, wahania ciśnienia |
Typ T5 – wklęsły, pełny |
Wklęsły, pełny pierścień wspierający / pierścień pełny o specjalnym kształcie |
Ciągłe wsparcie i połączenie z pierścieniem uszczelniającym typu O-ring, stosowane w wymagających warunkach pracy |
Montaż jest ograniczony, koszt wyższy niż przy wersji z otwartym cięciem |
Przemysł naftowy i gazowy, statyczne uszczelnienie wysokociśnieniowe, kluczowy pierścień wspierający |
Materiały produktów Eclipse klasyfikowane są również pod kątem inżynierskim na stałe, z otwartym cięciem oraz spiralne pierścienie wspierające: stałe pierścienie wspierające nadają się do rowków, w których warunki montażu to pozwalają; pierścienie wspierające z otwartym cięciem mogą być montowane w zamkniętych rowkach poprzez cięcie pod kątem; spiralne pierścienie wspierające mają strukturę nakładających się spirali i są powszechne w materiałach z PTFE.
Kluczowy kryterium oceny: stałe pierścienie wspierające priorytetowo rozwiązują problem „ciągłości ochrony przed wypchnięciem”; pierścienie wspierające z otwartym cięciem priorytetowo rozwiązują problem „możliwości montażu”; spiralne pierścienie wspierające priorytetowo rozwiązują problem „montażu w zamkniętym rowku”; niestandardowe pierścienie wspierające priorytetowo rozwiązują problem „niewystarczającej powierzchni podparcia uszczelki typu O-ring przy wysokim ciśnieniu.”
To, czego naprawdę chcą wymagający klienci pod wysokim ciśnieniem, to nie pytanie «czy pierścień wspierający istnieje, czy nie», lecz czy pierścień wspierający skutecznie zablokuje kanał wypchnięcia.
Typ przekroju poprzecznego |
Logika projektu |
Warunki zastosowania |
Prostokątny / płaski pierścień wspierający |
Działa jako sztywna podpora między uszczelką typu O-ring a szczeliną wypchnięcia |
Typowe zastosowania w układach hydraulicznych pod wysokim ciśnieniem oraz standardowe rowki |
Wklęsły pierścień wspierający |
Dopasowuje się ściśle do okrągłej powierzchni uszczelki typu O-ring i zwiększa szerokość obszaru podparcia |
Statyczna uszczelka pod wysokim ciśnieniem; uszczelka typu O-ring o stosunkowo niskiej twardości przy impulsach ciśnienia |
Klinowy pierścień wspierający |
Kompensuje radialnie po załączeniu ciśnienia, aktywnie mostuje warunki nadwyższego ciśnienia oraz duże szczeliny wypchnięcia |
Wiertnica na ropę, metalowe części, których twardości nie można modyfikować |
Dwuskładnikowy kompozytowy pierścień wspierający |
PEEK zapewnia sztywność, PTFE styka się z uszczelką typu O-ring, zmniejszając ryzyko nadmiernego docisku |
Wysokie ciśnienie + ruchomy układ – większe ryzyko wycięcia otwartego |
Wspólne projektowanie pierścienia wspierającego i prowadzącego |
Prowadzenie powoduje nierównomierne tarcie i zużycie; pierścień wspierający kontroluje wypychanie materiału uszczelniającego |
Cylinder olejowy, ciężkie maszyny inżynieryjne, długotrwałe ruchy posuwisto-zwrotne |
Pierścienie wspierające klinowe są szczególnie odpowiednie w przypadkach, gdy oba końce są ściskane. Parker powiązane materiały pierścieni wspierających klinowych: ich struktura klinowa generuje kompensację radialną pod wpływem ściskania; stosowane w dwóch scenariuszach roboczych – w obu kierunkach montuje się osobny zestaw pierścieni wspierających klinowych, co zapobiega wypychaniu elastomeru uszczelki statycznej. Przypadek Eclipse dotyczący wysokiego ciśnienia wykazał, że przy 15 000 psi i temperaturze 300°F przy dużym szczelinie wypychania zastosowanie wypełnionego PTFE pierścienia wspierającego klinowego w połączeniu z pierścieniem wspierającym klinowym z PEEK poprawiło nośność ciśnieniową.

Wybór materiału pierścienia wspierającego pod wysokim ciśnieniem to zasadniczo kompromis między niskim tarciem, twardością, modułem sprężystości, odpornością na temperaturę, odpornością na medium robocze, kosztem oraz łatwością montażu.
Materiał |
Zalety |
Ryzyko/ograniczenie |
Przeznaczenie |
PTFE – politetrafluoroetylen |
Niskie tarcie, dobra odporność chemiczna, odpowiedni do uszczeleń dynamicznych i agresywnych mediów |
Miękki, łatwy do rozwinięcia lub nawinięcia; ograniczona odporność na wypchnięcie; może być wykonywany jako pierścień wspierający z cięciem otwartym lub spiralny |
Uszczelnienie dynamiczne o niskim tarciu przy wysokim ciśnieniu, pompy olejowe i gazowe, uzupełnienie standardowych pierścieni O-ring |
Wypełnionego PTFE |
Wypełniacze takie jak włókno szklane, włókno węglowe i proszek brązowy wpływają na tarcie, zużycie oraz odporność na uderzenia; po wypełnieniu poprawia się odporność na zużycie i uderzenia |
Jakość wypełniacza wpływa na odporność wobec niektórych agresywnych mediów chemicznych |
Odporność na media chemiczne |
PA/nylon |
Twardszy niż PTFE, lepsza odporność na wypychanie, niższy koszt niż PEEK |
Wchłania wodę, co powoduje zmiany wymiarów; nieodpowiedni do maszyn inżynieryjnych pracujących w nadmiernie wysokich temperaturach; stosowany w typowych układach hydraulicznych, cieczach wodno-glikolowych oraz podobnych olejach o wysokim ciśnieniu |
Wyższe ciśnienie niż w typowych projektach |
PEEK – polieteroeteroketon |
Wysoki moduł sprężystości, duża twardość, wysoka odporność na wypychanie; odpowiedni do warunków ekstremalnych |
Wysoki koszt, ścisłe wymagania dotyczące obróbki i wymiarów; brak kompensacji przepływu zimnego charakterystycznego dla PTFE; PEEK z otwartym cięciem może uszkodzić uszczelkę pierścieniową na krawędzi cięcia |
Przemysł naftowy i gazowy, wysoka temperatura i wysokie ciśnienie, duże luzy wypychające, kluczowe urządzenia |
POM / acetal, TPE itp. |
Może być stosowany jako materiał przeznaczony do konkretnych zastosowań średniego ciśnienia lub niestandardowych rozwiązań |
Wymaga analizy medium, temperatury i ciśnienia |
Nie standardowe uszczelnianie, projekty specjalne dla klientów |
Dane publiczne producenta podają typowe granice materiału jako odniesienie: Advanced EMC opisuje PEEK odpowiedni do wysokiego ciśnienia i wysokiej temperatury, a nylon odpowiedni do produktów o niższych kosztach, np. do 20 000 psi i 500 ° F; PTFE podkreśla niskie tarcie, odpor Freudenberg zauważa również, że PEEK ma odporność chemiczną podobną do PTFE, ale lepsze właściwości mechaniczne, ciągła temperatura pracy może osiągnąć 260 °C i jest często stosowana przy wysokim ciśnieniu pierścienia O.
PEEK nie może być stosowany po prostu zgodnie ze standardowymi wymiarami dla PTFE. Dane firmy Gallagher/Eclipse wskazują, że PEEK ma wysoki moduł sprężystości i nie wykazuje zjawiska przepływu plastycznego w temperaturze otoczenia, które kompensowałoby odchylenia wymiarowe tak jak PTFE, co wymaga dokładniejszych wymiarów, zaokrąglenia krawędzi, pierścienia wspornego przejściowego z PTFE lub zastosowania złożonej struktury; otwarty przekrój PEEK może nadal uszkadzać uszczelkę typu O-ring z powodu ostrej krawędzi tnącej podczas cykli ciśnienia lub pracy dynamicznej.
Awaria uszczelnienia przy wysokim ciśnieniu zwykle nie wynika po prostu z „zbyt wysokiego ciśnienia”, lecz z:
Ciśnienie × szczelina wypychania × twardość uszczelki typu O-ring × moduł materiału × mimośród dynamiczny
Spośród tych czynników szczelinę wypychania najczęściej niedoszacowuje się.
Szczelinę wypychania należy oceniać w najbardziej niekorzystnym stanie.
Nie należy ograniczać się tylko do nominalnego luzu widocznego na rysunku; należy także uwzględnić:
Globalowy przewodnik wyboru uszczelek O-Ring wymienia również ciśnienie, temperaturę, zgodność chemiczną, luz wypychania, warunki pracy dynamiczne/statyczne oraz twardość materiału jako kluczowe czynniki wpływające na dobór pierścieni wspierających; zaznacza także, że większe luzy zwykle wymagają silniejszych i bardziej odpornych pierścieni.
Stan luzu wypychania |
Tendencja projektowa |
Mały luz, umiarkowane ciśnienie |
Wystarczający jest płaski pierścień wspierający z PTFE lub PTFE wypełnionego |
Umiarkowana szczelina, wyższe ciśnienie |
Wypełnione PTFE, PA/nylon, wklęsły pierścień wspierający |
Większa szczelina, wyższe ciśnienie, wyższa temperatura |
PEEK, wklęsły pierścień wspierający, kompozyt PEEK + PTFE |
Bardzo duża szczelina, trudne do modyfikacji sprzęty |
Wedge’owy pierścień wspierający, podzielony na wiele segmentów wedge’owych pierścieni wspierających, funkcja prowadzenia, która w przeciwnym razie byłaby przeciążona |
Wyraźna dynamiczna ekscentryczność |
Należy najpierw zoptymalizować pas prowadzący, a dopiero potem projektować pierścienie wspierające; w przeciwnym razie pierścień wspierający będzie pełnił funkcję prowadzenia |
Pierścienie wspierające nie służą do „kompensowania wszystkich wad rowka”. Projekt uszczelnienia wysokociśnieniowego powinien najpierw ograniczać szczelinę wypychania, a następnie wykorzystywać pierścień wspierający do zwiększenia zapasu bezpieczeństwa.
Typ klienta |
Obszar zainteresowania |
Zalecane działania |
Klienci systemów hydraulicznych wysokociśnieniowych |
Ciśnienie, prędkość ruchu posuwisto-zwrotnego, zużycie prowadnic, temperatura oleju, ochrona przy montażu |
Zwracamy uwagę na pierścienie wsporcze jednokierunkowe/dwukierunkowe, pierścienie wsporcze z wycięciem otwartym, wypełniony PTFE, PA, PEEK |
Klienci branży naftowej i gazowej |
Wysoka temperatura i ciśnienie, uderzenia ciśnieniowe, medium korozyjne, certyfikacja, niestandardowe rowki |
Zwracamy uwagę na materiał PEEK, pierścienie wsporcze wklęsłe, pierścienie wsporcze dwukierunkowe, pierścienie o nietypowym kształcie, duże luzy wyciskowe |
Klienci branży maszyn inżynieryjnych |
Obciążenia udarowe, zanieczyszczenie błotem i wodą, wygoda konserwacji, koszty |
Skupienie się na pierścieniach pełnych lub z wycięciem otwartym, PA/nylonie, PTFE wypełnionym, zgodności pierścieni prowadzących i wspierających |
Klienci pomp i zaworów |
Uszczelnienie statyczne, dynamiczne na trzpieniu zaworu, częste otwieranie/zamykanie, szczytowe ciśnienia |
Skupienie się na pierścieniach pełnych, PEEK-u, pierścieniach wklęsłych, odporności dwukierunkowej na ciśnienie |
Klienci branży chemicznej |
Zgodność ze środkami roboczymi, temperatura, niskie wycieki |
Skupienie się na odporności chemicznej i stabilności wymiarowej PTFE, PTFE wypełnionego oraz PEEK-u |
Przy przygotowywaniu ofert dla klientów nie pytaj tylko „jakie jest ciśnienie”. Przy wysokociśnieniowych pierścieniach wspierających należy przynajmniej zapytać o następujące dane:
Parametry |
Dlaczego to ważne? |
Ciśnienie robocze / ciśnienie szczytowe |
Określa, czy są potrzebne pierścienie wsporcze pojedyncze czy podwójne oraz czy wymagany jest PEEK |
Kierunek działania ciśnienia |
Określa kierunek działania pierścienia wsporczego: jednokierunkowy lub dwukierunkowy |
Przerwa ekstruzji |
Określa materiał pierścienia wsporczego, jego przekrój poprzeczny oraz liczbę pierścieni |
Zakres temperatur |
Określa, czy nadają się PTFE, PA lub PEEK |
Głoska bezdźwięczna |
Określa zgodność chemiczną materiału |
Uszczelka statyczna/uszczelka dynamiczna |
Określa tarcie, zużycie oraz ryzyko pęknięcia przy otwartym cięciu |
Rodzaj ruchu |
Ruch posuwisto-zwrotny, obrotowy i wahadłowy odpowiadają różnym konfiguracjom pierścieni wsporczych |
Czy rowek jest zamknięty |
Określa, czy można zainstalować pierścień stały, otwarty lub spiralny |
Materiał i twardość uszczelki typu O-ring |
Określa zdolność obiektu wspieranego do odporności na wypchnięcie |
Wymiary i dopuszczalne odchylenia wału/otworu/rowka |
Określa rzeczywistą maksymalną przerwę wypchnięcia |
Czy istnieje pierścień prowadzący |
Wpływ na ekscentryczność i obciążenie boczne |
Czy istnieją wymagania certyfikacyjne |
Przemysł naftowy i gazowy, spożywczy, lotniczy oraz wojskowy mogą wymagać certyfikatów materiałów |