33-99No. Муфу И Роуд, район Гулоу, Нанкин, Китай [email protected] | [email protected]
33-99No. Муфу И Роуд, район Гулоу, Нанкин, Китай [email protected] | [email protected]
Серия стандартов ISO 3601 действительно рассматривает уплотнительные кольца как отдельную тему: область применения стандарта ISO 3601-4 — кольца против выдавливания / уплотнительные кольца, в нём перечислено пять категорий: T1 — спиральный тип, T2 — тип с угловым срезом, T3 — цельный тип, T4 — тип с угловым срезом и вогнутой формой, T5 — цельный тип с вогнутой формой; эти стандарты на уплотнительные кольца применяются совместно со стандартом ISO 3601-1 О-кольцо габаритные размеры и размеры канавок по стандарту ISO 3601-2. Компания Trelleborg также рассматривает уплотнительные кольца-упоры как самостоятельный статический уплотнительный элемент, отмечая, что их применяют совместно с О-кольца и кольцами X-типа для предотвращения выдавливания при зазорах более 5 МПа / 725 фунт-сила на кв. дюйм в рабочих условиях; доступны спиральные, разрезанные, неразрезанные версии, а также версии из ПТФЭ и термопластичных материалов.
Уплотнительное кольцо-упор — это не «дополнительная прокладка»: это специализированный элемент защиты от выдавливания в системе высокого давления, предназначенный специально для контроля величины зазора, через который может происходить выдавливание.
Это первая и наиболее интуитивно понятная классификация для заказчиков.
Тип |
Типовая конструкция |
Условие применения |
Акцент на дизайне |
Однонаправленное уплотнительное кольцо-упор |
Установка O-образного кольца с одним уплотнительным кольцом-упором со стороны, откуда постоянно действует давление, например, гидравлическая сторона одностороннего действия, поршневая сторона масляного цилиндра одностороннего действия, пробки статических уплотнений |
Давление длительно действует с одной стороны, например, со стороны низкого давления / противоположной стороне давления |
Рекомендуемое расположение — сторона, на которой кольцо О-образного сечения наиболее вероятно будет выдавлено |
Уплотнительное кольцо-подпорка двустороннего действия |
Кольцо О-образного сечения оснащено уплотнительным кольцом-подпоркой с каждой стороны, например в двусторонних масляных цилиндрах, реверсивных клапанах, при импульсном давлении, в инструментах для нефтяных скважин |
Изменение направления давления, например при двустороннем приводе и импульсном давлении |
Ширину паза необходимо увеличить, чтобы избежать чрезмерного сжатия кольца О-образного сечения и обоих уплотнительных колец-подпорок |
Квазидвусторонняя конструкция |
Теоретически односторонняя, однако с противоположной стороны сохраняется обратный поток, сброс давления или обратный импульс |
Строительная техника, насосы и клапаны, аккумуляторы, герметичные неподвижные соединения |
Оценку следует проводить не по «нормальному рабочему направлению», а по худшему возможному пути давления |
С инженерной точки зрения установка уплотнительного кольца-упорного кольца одностороннего действия производится с противоположной стороны от направления давления; при переменном направлении давления требуются два упорных кольца. В базовом техническом описании уплотнений компании AIR WATER MACH чётко указано: при одновременном воздействии давления с обеих сторон возникает двусторонняя нагрузка, и на обеих сторонах должны быть установлены упорные кольца.
Решение о необходимости применения одного или двух упорных колец определяется не по названию изделия, а по возможности изменения направления давления. Как только присутствует обратный поток, импульсное давление или обратное ударное воздействие, задачу следует рассматривать как проблему двусторонней защиты от выдавливания.
Пять категорий по стандарту ISO 3601-4 можно просто преобразовать в классификацию, понятную заказчику:
Термин ISO / инженерный термин |
Выражение на китайском языке |
Преимущества |
Слабость |
Типичный сценарий использования заказчиком |
T1 — спиральный тип |
Спиральное упорное кольцо |
Простая установка, применимо к закрытым пазам, направление намотки, динамическое уплотнение торцевой гидравлической поверхности |
Сжатие может привести к локальному утончению; строительная техника, масляные насосы, стандартная замена, на месте выполняется фрезерование паза |
Фрезерование паза на месте |
Тип Т2 с угловым резом |
Кольцо с угловым резом и открытым разрезом / кольцо с открытым разрезом |
Простота сборки, стоимость ниже, чем у колец без разреза |
Место разреза может стать локальной слабой зоной |
Материалы премиум-класса для устранения слабых мест; материалы с высоким модулем упругости предпочтительнее; PEEK выдерживает высокое давление открытия |
Тип Т3 — сплошное кольцо |
Сплошное упорное кольцо / кольцо без разреза |
Непрерывная, самая высокая стойкость к выдавливанию, отсутствует риск разрезания |
Требуются условия открытой сборки; установка в закрытые канавки затруднена |
Статическое уплотнение при высоком давлении, фланцевое, торцевое или уплотнение для возвратно-поступательного движения |
Тип T4 с угловым вырезом и вогнутой формой |
Кольцо с угловым вырезом и вогнутой формой / кольцо специальной формы с открытым вырезом |
Вогнутая поверхность лучше соответствует уплотнительному кольцу O-образного сечения и обеспечивает более надёжную поддержку |
Требования к направлению механической обработки более точные |
Высокое давление, больший зазор для выдавливания, колебания давления |
Тип T5 — сплошное кольцо с вогнутой формой |
Сплошное вогнутое упорное кольцо / кольцо специальной формы из сплошного материала |
Постоянная поддержка и совместимость с уплотнительным кольцом типа O-образное, применимо в тяжёлых условиях эксплуатации |
Сборка ограничена, стоимость выше, чем у открытых разрезных колец |
Нефть и газ, статическое уплотнение высокого давления, ключевое упорное кольцо |
Материалы изделий Eclipse также классифицируются с инженерной точки зрения на сплошные, открытые разрезные и спиральные упорные кольца: сплошные упорные кольца подходят для канавок, где условия монтажа позволяют их установку; открытые разрезные упорные кольца могут устанавливаться в закрытые канавки за счёт углового разреза; спиральные упорные кольца имеют перекрывающуюся спиральную конструкцию и часто изготавливаются из материала PTFE.
Ключевой критерий выбора: сплошные упорные кольца в первую очередь решают задачу «непрерывности защиты от выдавливания»; открытые разрезные упорные кольца — задачу «возможности сборки»; спиральные упорные кольца — задачу «сборки в закрытой канавке»; упорные кольца специальной формы — задачу «недостаточной площади поддержки O-образного кольца при высоком давлении».
То, что действительно важно для клиентов, работающих с высоким давлением, — это не «наличие или отсутствие уплотнительного кольца-упора», а способность этого кольца-упора перекрывать канал выдавливания.
Тип поперечного сечения |
Логика дизайна |
Условие применения |
Прямоугольное / плоское уплотнительное кольцо-упор |
Выполняет функцию жёсткой опоры между уплотнительным кольцом типа O-образного сечения и зазором выдавливания |
Распространённые гидравлические системы высокого давления, стандартные канавки |
Вогнутое уплотнительное кольцо-упор |
Плотно прилегает к круговой поверхности уплотнительного кольца типа O-образного сечения, увеличивает ширину опоры |
Статическое уплотнение высокого давления, уплотнительное кольцо типа O-образного сечения из относительно мягкого материала, импульсное давление |
Клиновидное уплотнительное кольцо-упор |
Осуществляет радиальную компенсацию после подачи давления, активно перекрывает сверхвысокое давление и большой зазор выдавливания |
Нефтяные скважины, металлические детали, которые нельзя модифицировать по твёрдости |
Двухкомпонентное композитное упорное кольцо |
PEEK обеспечивает жёсткость, PTFE контактирует с уплотнительным кольцом типа O-образного сечения и снижает эффект «жёсткого прикуса» |
Высокое давление + динамические нагрузки, риск открытого разреза выше |
Совместный дизайн упорного и направляющего колец |
Направляющее кольцо компенсирует трение и износ, упорное кольцо предотвращает выдавливание |
Масляный цилиндр, тяжёлая инженерная техника, возвратно-поступательное движение на большой ход |
Упорные клиновые кольца особенно подходят для ситуаций, когда сжатие происходит с обеих сторон ПАРКЕР связанные с этим клиновые упорные кольца из материалов Eclipse требуют особого внимания: их клиновая структура обеспечивает радиальную компенсацию при сжатии и применима в двух рабочих режимах; в каждом направлении устанавливается отдельный комплект клиновых упорных колец, что предотвращает выдавливание статического эластомерного уплотнения. В высоконапорном случае Eclipse показано, что при давлении 15 000 psi и температуре 300 °F в условиях большого зазора для выдавливания применение клинового упорного кольца из наполненного PTFE в сочетании с клиновым упорным кольцом из PEEK повышает несущую способность по давлению
Выбор материала уплотнительного кольца высокого давления по сути представляет собой компромисс между низким коэффициентом трения, твёрдостью, модулем упругости, термостойкостью, стойкостью к рабочей среде, стоимостью и удобством монтажа.
Материал |
Преимущества |
Риск/ограничение |
Применение |
PTFE — политетрафторэтилен |
Низкий коэффициент трения, хорошая химическая стойкость, подходит для динамических уплотнений и агрессивных сред |
Более мягкий материал, легко разрезается или наматывается; ограниченная стойкость к выдавливанию; может изготавливаться в виде разрезных или спиральных уплотнительных колец |
Высоконапорные динамические уплотнения с низким коэффициентом трения, масляные и газовые насосы, дополнение стандартных уплотнительных колец типа O-образного сечения |
Наполненного ПТФЭ |
Стекловолокно, углеволокно и бронзовый наполнитель влияют на коэффициент трения, износостойкость и ударную прочность; после добавления наполнителя повышаются абразивная и ударная стойкость |
Качество наполнителя может влиять на стойкость к некоторым химически агрессивным средам |
Химически стойкие среды |
PA/нейлон |
Твёрдее ПТФЭ, лучше сопротивление выдавливанию, дешевле ПЭЭК |
Поглощает воду, размеры изменяются; не подходит для высокотемпературной инженерной техники, обычных гидравлических систем, водно-гликолевых и аналогичных высоконапорных масел |
Более высокое давление по сравнению с типовыми проектами |
ПЭЭК — полиэфирэфиркетон |
Высокий модуль упругости, высокая твёрдость, высокая стойкость к выдавливанию, подходит для экстремальных условий |
Высокая стоимость, строгие требования к механической обработке и размерам; отсутствует компенсация холодного течения, как у ПТФЭ; ПЭЭК с открытой резаной кромкой может повредить уплотнительное кольцо на краю разреза |
Нефтегазовая отрасль, высокие температура и давление, большой зазор для выдавливания, ключевое оборудование |
ПОМ/ацеталь, ТПЭ и др. |
Может использоваться в качестве материала для конкретных средненапорных или специализированных решений |
Требуется учёт рабочей среды, температуры и давления |
Нестандартное уплотнение, специальные проекты для заказчиков |
Общедоступные данные производителя приводят типовые границы материалов в качестве справочной информации: передовой EMC описывает PEEK как материал, подходящий для высокого давления и высокой температуры, а нейлон — как материал для изделий с более низкой стоимостью; примерный диапазон — до 20 000 psi и 500 °F; ПТФЭ подчёркивает низкое трение, химическую стойкость и более высокие пределы рабочих температур, тогда как модифицированный ПТФЭ обладает лучшей стойкостью к холодной деформации по сравнению с обычным модифицированным ПТФЭ. Freudenberg также отмечает, что PEEK обладает химической стойкостью, аналогичной ПТФЭ, но имеет лучшие механические свойства; его температура непрерывной эксплуатации может достигать 260 °C, и он часто применяется в условиях высокого давления на уплотнительные кольца.
PEEK нельзя просто использовать в соответствии со стандартными размерами для ПТФЭ. Данные Gallagher/Eclipse указывают, что модуль упругости PEEK высокий, и он не способен к холодной деформации для компенсации отклонений размеров, как это делает ПТФЭ; следовательно, требуются более точные размеры, фаски, переходные уплотнительные кольца из ПТФЭ или комбинированные конструктивные решения; при использовании PEEK с открытым срезом кромка среза может по-прежнему повреждать уплотнительное кольцо во время циклов давления или динамической работы.
Отказ уплотнения при высоком давлении обычно вызван не просто «слишком высоким давлением», а следующими факторами:
Давление × зазор выдавливания × твёрдость уплотнительного кольца × модуль упругости материала × динамический эксцентриситет
Среди этих параметров зазор выдавливания чаще всего недооценивают.
Зазор выдавливания следует оценивать в условиях наихудшего случая.
Не ограничивайтесь номинальным зазором, указанным на чертеже; также учитывайте:
В руководстве Global O-Ring по выбору уплотнительных колец также перечислены давление, температура, химическая совместимость, зазор для выдавливания, динамические/статические условия эксплуатации и твёрдость материала как ключевые факторы при выборе опорных колец; отмечено, что при больших зазорах обычно требуются более прочные и надёжные опорные кольца.
Состояние зазора для выдавливания |
Тенденция проектирования |
Малый зазор, умеренное давление |
Достаточен плоский упорный кольцевой элемент из ПТФЭ или ПТФЭ с наполнителем |
Умеренный зазор, более высокое давление |
ПТФЭ с наполнителем, полиамид/нейлон, упорный кольцевой элемент вогнутой формы |
Больший зазор, более высокое давление, более высокая температура |
ПЭЭК, упорный кольцевой элемент вогнутой формы, композит ПЭЭК + ПТФЭ |
Очень большой зазор, сложность модификации оборудования |
Клиновой упорный кольцевой элемент, раздельные клиновые упорные кольцевые элементы, функция направляющего элемента, которая в противном случае была бы перегружена |
Очевидная динамическая эксцентричность |
Сначала следует оптимизировать направляющую полосу, а затем проектировать упорные кольцевые элементы; в противном случае упорный кольцевой элемент будет выполнять функцию направляющего элемента |
Упорные кольцевые элементы не используются для «устранения всех проблем паза». При проектировании уплотнений для высокого давления сначала необходимо контролировать зазор выдавливания, а затем применять упорные кольцевые элементы для повышения запаса безопасности.
Тип клиента |
Основной фокус |
Рекомендуемое направление |
Клиенты высокого давления в гидравлических системах |
Давление, скорость возвратно-поступательного движения, износ направляющих, температура масла, защита при монтаже |
Акцент на односторонних/двусторонних упорных кольцах, упорных кольцах с открытым вырезом, заполненном ПТФЭ, полиамиде (PA), полисульфоне (PEEK) |
Клиенты нефтегазовой отрасли |
Высокая температура и высокое давление, ударные нагрузки давления, агрессивные среды, сертификация, нестандартные канавки |
Акцент на полисульфоне (PEEK), вогнутых упорных кольцах, двусторонних упорных кольцах, кольцах нестандартной формы, больших зазорах для экструзии |
Клиенты строительной техники |
Ударные нагрузки, загрязнение грязевой и водяной средой, удобство обслуживания, стоимость |
Акцент на кольцах сплошного или прорезного типа, из полиамида/нейлона, с наполнителем ПТФЭ, совместимость уплотнительных колец и опорных колец |
Покупатели насосов и клапанов |
Статическое уплотнение, динамическое уплотнение штока клапана, частое открытие/закрытие, пиковые давления |
Акцент на сплошных кольцах из ПЭЭК, вогнутых кольцах, двусторонней устойчивости к давлению |
Покупатели химической отрасли |
Совместимость с рабочей средой, температура, низкая утечка |
Акцент на ПТФЭ, ПТФЭ с наполнителем и ПЭЭК: химическая стойкость и размерная стабильность |
При подготовке коммерческого предложения для клиентов не ограничивайтесь вопросом «какое давление». При подборе опорных колец для высокого давления необходимо как минимум уточнить следующие параметры:
Параметры |
Почему это важно |
Рабочее давление / пиковое давление |
Определяет, необходимы ли одинарные или двойные уплотнительные кольца и требуется ли применение PEEK |
Направление давления |
Определяет однонаправленное или двухнаправленное уплотнительное кольцо |
Зазор для экструзии |
Определяет материал уплотнительного кольца, его поперечное сечение и количество |
Диапазон температур |
Определяет применимость ПТФЭ, полиамида (PA) и PEEK |
Медиа |
Определяет химическую совместимость материала |
Статическое уплотнение / динамическое уплотнение |
Определяет трение, износ и риск разреза при открытом разрезе |
Форма движения |
Возвратно-поступательное, вращательное и колебательное движение соответствуют различным конфигурациям уплотнительных колец |
Закрыт ли паз |
Определяет возможность установки сплошного, прорезного или спирального кольца |
Материал уплотнительного кольца и его твёрдость |
Определяет способность поддерживаемого объекта противостоять выдавливанию |
Размеры и допуски вала/отверстия/паза |
Определяет фактический максимальный зазор для выдавливания |
Наличие направляющего кольца |
Влияет на эксцентриситет и боковую нагрузку |
Наличие требований к сертификации |
Нефтегазовая, пищевая, авиационно-космическая и военная отрасли могут требовать сертификаты на материалы |
Добро пожаловать в HOVOO, китайскую фабрику уплотнений. Производство уплотнений из ПУ, резины и ПТФЭ. Уплотнения включают О-кольцо, поршневое уплотнение, валовое уплотнение, серое кольцо и газовое уплотнение.
EN
AR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
IW
ID
LV
SR
SK
VI
HU
MT
TH
TR
FA
MS
GA
CY
IS
KA
UR
LA
TA
MY
