Металічнае пустое ўшчыльняльнае кольца — гэта круглае ўшчыльняльнае кольца, вырабленае з металічнай трубкі, звычайна з круглым папярочным сячэннем (хаця магчымыя таксама авальныя, прастакутныя і г.д.). Яно функцыянуе, дэфармуючыся пругка пад уздзеяннем сціску, каб запоўніць мікразазоры паміж ушчыльняльнымі паверхнямі, тым самым дасягаючы герметычнасці. У адрозненне ад эластамерных ушчыльняльнікаў, яно спецыяльна распрацавана для вырашэння праблем герметызацыі ў экстрэмальных умовах, звязаных з высокай тэмпературай, высокім ціскам, высокім вакуумам і моцнай карозіяй.
I. Прынцып працы: пругкая дэфармацыя і герметызацыя кантакту лініі
Прынцып герметызацыі металічнага пустога ўшчыльняльнага кольца заснаваны на класічным механізме «лінейнага кантакту», які ўключае наступныя ключавыя этапы:
- Папярэдні нагруз і лінейны кантакт:
- Калі фланцы або злучэнні зацягваюцца балтамі, вечка пазы прыкладае восевую сілу сціску да металічнага пустога ўшчыльняльнага кольца.
- Гэтая сіла прымушае сценку пустога металічнага кольца падвяргацца дэфармацыі.пругкая дэфармацыя(сплюшчванне), шчыльна прыціскаючы сваю вонкавую сценку да дна ўшчыльняльнай пазы і вечка, утвараючы бесперапынную ўшчыльняльную паласу «лінейнага кантакту». Гэты першапачатковы кантакт забяспечвае базавае статычнае ўшчыльненне.
- Герметызацыя пад ціскам сістэмы (эфект самазарадкі):
- Калі ўнутраны ціск у сістэме павялічваецца, ціск асяроддзя ўздзейнічае на ўнутраную частку ўшчыльняльнага кольца альбо праз вентыляцыйныя адтуліны ў аснове пазы, альбо непасрэдна.
- Ціск яшчэ больш прымушае ўшчыльняльнае кольца пашырацца вонкі, шчыльней прыціскаючы яго ўшчыльняльную абзу (кантактны край, утвораны шляхам сплюшчвання) да процілеглай ушчыльняльнай паверхні.Чым вышэй ціск у сістэме, тым большы ціск ушчыльняльнага кантактуГэты «эфект самазарадкі» значна павышае надзейнасць герметызацыі.
Адрозненне ад цвёрдаметалічных ушчыльняльных кольцаў:
- Цвёрдыя металічныя ўшчыльняльныя кольцыУ асноўным абапіраюцца на вялікія сілы сціску для пластычнай дэфармацыі металу і запаўнення зазораў. Яны патрабуюць высокіх сіл герметызацыі і часта не могуць быць выкарыстаны паўторна пасля разборкі.
- Полыя металічныя ўшчыльняльныя кольцыу першую чаргу абапіраюцца на пругкую дэфармацыю сценкі трубы, што патрабуе значна меншых сіл герметызацыі і забяспечвае лепшае пругкае аднаўленне, што прыводзіць да большай магчымасці паўторнага выкарыстання.
II. Асноўныя перавагі
Зыходзячы з прынцыпу працы і металічнага матэрыялу, полыя металічныя ўшчыльняльныя кольцы маюць наступныя выдатныя перавагі:
- Вельмі шырокі дыяпазон тэмператур:Яго найбольш прыкметная перавага. У залежнасці ад выбару матэрыялу (напрыклад, інконель, нержавеючая сталь 316, хастэлой), ён можа вытрымліваць экстрэмальныя тэмпературы адад -250°C да больш за 1000°C, значна пераўзыходзячы любы палімерны герметызацыйны матэрыял.
- Выдатная герметызацыя пры высокім ціску і высокім вакууме:Здольны вытрымліваць звышвысокі ціск у сотні мегапаскаляў (МПа). У высокавакуумных сістэмах вельмі нізкая газапранікальнасць самога металу забяспечвае выдатную вакуумную цэласнасць.
- Выдатная каразійная ўстойлівасць:Спецыяльныя сплавы могуць устойліва ставіцца да розных моцных кіслот, шчолачаў, арганічных растваральнікаў і высокатэмпературных акісляльных асяроддзяў.
- Без паўзучасці і расслаблення, даўгавечнае ўшчыльненне:Металічныя матэрыялы не паўзуць і не старэюць пры высокіх тэмпературах, як пластык або гума, падтрымліваючы стабільную сілу ўшчыльнення на працягу доўгага часу і прадухіляючы ўцечку з-за рэлаксацыі.
- Паўторнае выкарыстанне:Пры правільным праектаванні і мантажы, пакуль не адбудзецца пастаяннага здушвання (перасціскання), яго можна разабраць і выкарыстоўваць паўторна некалькі разоў, што зніжае выдаткі на доўгатэрміновае абслугоўванне.
- Радыяцыйная ўстойлівасць:Падыходзіць для асяроддзяў з уздзеяннем радыяцыі, такіх як ядзерная прамысловасць.
III. Канструкцыя мантажнай канаўкі і асноўныя параметры
Канструкцыя пазы мае вырашальнае значэнне для належнага функцыянавання металічных полых ушчыльняльных кольцаў. Асноўная мэта:каб забяспечыць дакладную прастору сціскання для ўшчыльняльнага кольца, адначасова абмяжоўваючы яго бакавы паток.
1. Тыпы паз
- Адкрытая канаўка (найбольш распаўсюджаная):Паз вытачаны на адной паверхні фланца, а другая — гэта плоская ўшчыльняльная паверхня. Падыходзіць для большасці статычных ушчыльненняў высокага ціску.
- Закрытая канаўка (двухчасткавая канаўка):Паза фармуецца шляхам апрацоўкі паўпазы на кожнай паверхні фланца. Гэта спрашчае размяшчэнне і ўстаноўку ўшчыльняльнага кольца, але патрабуе высокай дакладнасці апрацоўкі.
2. Канструкцыя памераў шпонкавай канаўкі
Памеры канаўкі цесна звязаны са свабодным дыяметрам (ЗД) і таўшчынёй сценкі (ТС) ушчыльняльнага кольца. Ніжэй прыведзены асноўныя прынцыпы праектавання полых металічных ушчыльняльных кольцаў круглага папярочнага сячэння (канкрэтныя памеры павінны быць у адпаведнасці са стандартамі або рэкамендацыямі пастаўшчыка):
- Шырыня пазы (W):
- Павінна быць крыху большым за свабодны дыяметр (ЗП) ушчыльняльнага кольца, каб змясціць яго. Як правіла,W ≈ аддалены дыяметр + (10% ~ 20%) аддалены дыяметр.
- Шырыня не павінна быць занадта вялікай, інакш ушчыльняльнае кольца можа пад ціскам празмерна дэфармавацца і выціснуцца ў зазор, што прывядзе да пашкоджанняў.
- Глыбіня пазы (D):
- Гэта —найбольш крытычныпараметр, які непасрэдна вызначае ўшчыльняльнае кольцакаэфіцыент сціску.
- Каэфіцыент сціску = (OD – D) / OD × 100%
- Для статычных ушчыльненняў рэкамендуемая пачатковая ступень сціску звычайна складае ад15% і 30%Занадта нізкае суадносіны можа прывесці да ўцечкі; занадта высокае можа раздушыць ушчыльняльнае кольца, што прывядзе да страты эластычнасці і зробіць яго непрыдатным для паўторнага выкарыстання.
- Глыбіня канаўкі (D) павінна быць меншай за свабодны дыяметр (VO) ўшчыльняльнага кольца.
- Шурпатасць паверхні канаўкі:
- Шурпатасць паверхні ўшчыльняльных кантактных паверхняў мае вырашальнае значэнне. Як правіла,Ra ≤ 0,8 мкмпатрабуецца для забеспячэння добрага кантакту лініі і мінімізацыі шляхоў уцечкі.
- Куты пазы:
- Месца злучэння паміж дном пазы і бакавой сценкай павінна мець адпаведны радыус (невялікую фаску), каб прадухіліць канцэнтрацыю напружання і пашкоджанне ўшчыльняльнага кольца.
3. Кіраванне сцісканнем: працэнт сціскання
Пасля ўстаноўкі вышыня ўшчыльняльнага кольца сціскаецца. Гэтая ступень сціскання вымяраецца «працэнтам сціскання».
- Працэнт сціскання = (Вышыня ў свабодным стане – Вышыня ў сціснутым стане) / Вышыня ў свабодным стане × 100%
- Для стандартных полых металічных ушчыльняльных кольцаў круглага сячэння,кампрэсія 20% – 30%— гэта распаўсюджаны і эфектыўны дыяпазон. Гэта неабходна забяспечыць шляхам дакладнага разліку глыбіні канаўкі і выбару адпаведных пракладак або распорных элементаў.
IV. Тыповыя сферы прымянення
- Аэракасмічная прамысловасць:Рухавікі, паліўныя сістэмы, высокатэмпературныя трубаправоды.
- Нафтахімічная прадукцыя:Высокатэмпературныя рэактары высокага ціску, клапаны, злучэнні труб.
- Атамная прамысловасць:Ядзерныя рэактары і звязанае з імі абсталяванне.
- Вакуумныя печы, паўправадніковае абсталяванне:Ушчыльненні дзвярэй камеры, якія патрабуюць абслугоўвання ў звышвысокім вакууме.
- Абсталяванне для звышкрытычных вадкасцей.
Выснова
Металічнае пустое ўшчыльняльнае кольца - адно з найлепшых рашэнняў для герметызацыі ў экстрэмальных умовах. Яго паспяховае прымяненне ў значнай ступені залежыць ад...правільны выбар матэрыялу(супадзенне асяроддзя і тэмпературы),дакладны дызайн канавок(кіраванне сцісканнем) ічыстая, прафесійная ўстаноўкаПры іх выбары і выкарыстанні настойліва рэкамендуецца падрабязна пракансультавацца з прафесійнымі пастаўшчыкамі або са стандартнымі спецыфікацыямі (напрыклад, серыі AMS), каб забяспечыць надзейную працу.
Час публікацыі: 20 кастрычніка 2025 г.