Ушчыльняльнае кольца Star Seal Ring (X-Ring або Quad-Ring) — гэта высокапрадукцыйны ўшчыльняльны элемент, які шырока выкарыстоўваецца для зваротна-паступальных рухаў у сучасных гідраўлічных і пнеўматычных сістэмах. Яго ўнікальная канструкцыя забяспечвае найлепшую герметычнасць у шматлікіх сферах прымянення.
1. Аналіз асноўнай структуры
Зорнае ўшчыльняльнае кольца атрымала сваю назву ад характарыстык папярочнага сячэння. Як паказана на малюнку 1, яго папярочны сячэнне ўтварае чатыры сіметрычна размеркаваныя ўшчыльняльныя губы, што прыводзіць да выразнай формы «зоркі» або «X». У адрозненне ад простага круглага папярочнага сячэння ўшчыльняльнага кольца, яго структурныя асаблівасці ўключаюць:
- Дызайн з чатырма губамі:Пры ўсталёўцы ў пазу стварае чатыры ўшчыльняльныя кромкі (верхнюю, ніжнюю, левую, правую).
- Унутраная поласць:У цэнтры папярочнага сячэння існуе адносна замкнёная полая структура.
- Сумяшчальнасць з пазамі:Яго канструкцыя сумяшчальная са стандартнымі канаўкамі для ўшчыльняльных кольцаў, што часта дазваляе непасрэдна замяняць іх.
2. Асноўныя перавагі зорнай структуры
Гэтая складаная чатырохгранная канструкцыя забяспечвае значнае паляпшэнне прадукцыйнасці:
- Выключная надзейнасць герметызацыі:
- Рэзервовае ўшчыльненне:Стварае некалькі герметычных бар'ераў; нават калі адна губа пашкоджана або ўтвараецца нязначны шлях уцечкі, астатнія губы захоўваюць эфектыўнасць герметызацыі.
- Выдатнае ўшчыльненне пры нізкім ціску:Унікальнае папярочнае сячэнне забяспечвае больш раўнамернае размеркаванне кантактных напружанняў і лягчэйшае дасягненне пачатковага кантактнага ціску, неабходнага для герметызацыі, выдатна падыходзячы для асяроддзяў нізкага ціску і нават вакууму.
- Выдатна нізкае трэнне і ўстойлівасць да скручвання:
- Раўнамернае размеркаванне напружання:Чатыры абадкі размеркаваюць радыяльныя нагрузкі, што прыводзіць да меншага кантактнага напружання на адзінку плошчы ў параўнанні з аднабаковымі ўшчыльняльнікамі або кольцамі круглага перакрыцця. Унутраная поласць паглынае сціск, прадухіляючы празмернае здушванне.
- Высокая трываласць на скручванне:Сіметрычная канструкцыя забяспечвае высокую ўстойлівасць да скручвання ў дынамічных умовах (напрыклад, нераўнамерныя нагрузкі або радыяльнае адхіленне ў гідраўлічных цыліндрах), што зніжае рызыку паломкі.
- Зніжэнне эфекту прыліпання і слізгацення:Больш плаўныя характарыстыкі трэння дапамагаюць паменшыць «заедлівае праслізгванне» падчас руху на нізкай хуткасці, забяспечваючы больш плыўны рух.
- Добрае ўтрыманне змазкі:
- Унутраная поласць захоўвае невялікую колькасць змазвальнай вадкасці, якая забяспечвае бесперапынную змазку вушэй, што мае вырашальнае значэнне для тэрміну службы дынамічных ушчыльненняў.
- Выдатная зносаўстойлівасць:
- Нагрузка размяркоўваецца паміж некалькімі абадкамі, што зніжае ціск на кожную абадок. У спалучэнні з нізкімі каэфіцыентамі трэння агульны знос ніжэйшы.
- Добрая ўстойлівасць да экструзіі:
- Кампактная, трывалая канструкцыя лепш супраціўляецца экструзіі ў зазоры (экструзійнаму разбурэнню), чым традыцыйныя ўшчыльняльныя кольцы, нават пад высокім ціскам або пры большых зазорах.
3. Параўнанне з іншымі ўшчыльняльнымі канструкцыямі
Асноўныя параўнальныя характарыстыкі паміж ушчыльняльным кольцам Star Seal Ring і распаўсюджанымі ўшчыльняльнымі кольцамі (статычнымі/дынамічнымі) і манжетнымі ўшчыльняльнікамі (у асноўным для дынамічнага ўшчыльнення):
Табліца 1: Зоркападобнае ўшчыльняльнае кольца (зваротна-паступальнае ўшчыльненне) у параўнанні з ушчыльняльным кольцам і манжетным ушчыльненнем (напрыклад, U-вобразнае)
| Паказчык эфектыўнасці | Зорнае ўшчыльняльнае кольца (X-Ring) | Ушчыльняльнае кольца | Тыповае ўшчыльненне (напрыклад, U-вобразнае, Y-вобразнае кольца) |
|---|---|---|---|
| Прынцып герметызацыі | Сіметрычны чатырохгубны кантакт | Радыяльнае кампрэсійнае ўшчыльненне | Асіметрычнае адзінарнае/двухкромнае ўшчыльненне |
| Супраціў трэнню | Нізкі да сярэдняга(Сіметрычнае размеркаванне нагрузкі) | Высокі(Вялікая плошча кантакту) | Нізкі (Кантакт лініі/дыяпазону) |
| Супраціўленне скручванню | Выдатна(Сіметрычны) | Бедны(Схільнасць да спіральнага разбурэння) | Умераны(Можна пераварочваць/зрушваць) |
| Надзейнасць герметызацыі | Высокі(Шматбар'ерны, добры нізкі ціск) | Добра (статычна)/Сярэдне (дынамічна) | Высокі(Высокі кантактны ціск) |
| Зносаўстойлівасць | Выдатна(Размеркаванне нагрузкі) | Умераны (статычны)/Слабы (дынамічны) | Добра(Канцэнтраванае напружанне) |
| Супраціў экструзіі | Добра | Бедны | Выдатна(Распрацавана з рэзервовым кольцам) |
| Прыдатны дыяпазон ціску | Сярэдне-высокі(Патрабуецца рэзервовае кольца для VHP) | Нізкі-сярэдні (дынамічны)/Высокі (статыстычны з BR) | Шырокі(ад нізкага да вельмі высокага ціску) |
| Прыдатная хуткасць | Сярэдне-высокі | Нізкі | Сярэдне-высокі |
| Патрабаванні да прасторы | Падобна на O-кольца | Найменшы | Большы(Дызайн канаўкі мае вырашальнае значэнне) |
| Усталёўка | Асцярожнасць пры арыентацыі вуснаў(Звычайна ненакіраваны) | Просты | Крытычная арыентацыя |
| Кошт | Ад сярэдняга да высокага | Найніжэйшы | Умераны |
Асноўныя недахопы:
- Больш высокі кошт, чым у ўшчыльняльных кольцаў:Складаная канструкцыя павялічвае выдаткі на вытворчасць.
- Патрабуецца ўважлівасць пры ўсталёўцы:Нягледзячы на тое, што яны не рэагуюць на кірунак, як манжавыя ўшчыльняльнікі, неабходна быць асцярожнымі, каб пазбегнуць пашкоджання манжоўкі падчас усталёўкі на вострыя краі (што патрабуе накіроўвалых).
- VHP патрабуе рэзервовага капіявання:Як і ўшчыльняльныя кольцы, рэзервовыя кольцы неабходныя для аптымальнага супраціўлення экструзіі пры вельмі высокім ціску (напрыклад, >70 МПа).
4. Распаўсюджаныя матэрыялы і тыповыя сферы прымянення
Выбар матэрыялу мае вырашальнае значэнне. У асноўным выкарыстоўваюцца ў гідраўлічных/пнеўматычных асяроддзях, сярод распаўсюджаных матэрыялаў ёсць:
- Нітрылавы каўчук (NBR):
- Уласцівасці:Выдатная ўстойлівасць да мінеральнага алею, паліва; добрая зносаўстойлівасць і трываласць; эканамічна выгадны;Максімальная тэмпература: ~100–120°C (у залежнасці ад класа); Мінімальная тэмпература: ~-30 да -40°C (у залежнасці ад класа)умераная ўстойлівасць да азону/атмасферных уздзеянняў.
- Прымяненне: Найбольш распаўсюджаныяматэрыял. Шырока выкарыстоўваецца ў прамысловай гідраўліцы (будаўніцтва, ліццё пад ціскам, станкі), аўтамабільных тармазных сістэмах, пнеўматычным абсталяванні з мінеральным алеем, вадкасцямі HFA/HFB, вадой-гліколем, палівам — дзе тэмпература не мае вырашальнага значэння. >70% выкарыстання X-кольцаў.
- Гідрагенізаваны нітрылавы каўчук (HNBR):
- Уласцівасці:Паляпшае ў параўнанні з NBR: больш высокая цеплаўстойлівасць (+140–150°C), устойлівасць да азону/хімічных рэчываў; лепшая трываласць і зносаўстойлівасць; захоўвае ўстойлівасць да алею NBR; больш высокі кошт, чым NBR.
- Прымяненне:Для больш высокіх тэмператур, якія патрабуюць алеяў (змазачных матэрыялаў з высокім утрыманнем прысадак) або для падоўжанага тэрміну службы. Напрыклад, ушчыльненні аўтамабільных рухавікоў, высокапрадукцыйная гідраўліка, сістэмы гарачага алею.
- Фтораэластамер (FKM, Viton®):
- Уласцівасці: Выдатная тэрмаўстойлівасць (+200–230°C), найвышэйшая хімічная ўстойлівасць(алеі, паліва, мінеральныя кіслоты, растваральнікі); выдатная азонастойкасць/атмасфераахоўнасць;дрэнная нізкая тэмпература (ад -20 да -30°C); высокі коштраскладаецца ў гарачай вадзе/пары.
- Прымяненне:Высокатэмпературныя асяроддзі (рухавікі, турбіны), агрэсіўнае паліва, сінтэтычныя эфірныя змазкі (напрыклад, авіяцыйная вадкасць), кіслоты/шчолачы (не едкія), спецыяльныя хімікаты. Стандарт для высокатэмпературных вадкасцей, такіх як фасфатныя эфіры.
- Паліурэтанавая гума (AU/EU):
- Уласцівасці: Вельмі высокая механічная трываласць, выключная зносаўстойлівасцьдобрая ўстойлівасць да экструзіі; добрая ўстойлівасць да алеяў (мінералаў/паліва);дрэнная ўстойлівасць да гідролізу, асабліва ў гарачых/вільготных умовах;Максімальная тэмпература: ~80–110°C (у залежнасці ад тыпу).
- Прымяненне:У першую чаргу длявысокі ціск, вялікія зазоры, нізкачастотныя/ўдарныя нагрузкі з мінеральным алеем/паліўным асяроддзем.Напрыклад, ушчыльненні поршняў вялікіх цыліндраў, сістэмы водазабеспячэння пад высокім ціскам (кароткатэрмінова). Выкарыстоўвайце асцярожна ў водна-глікольнай сумесі з-за гідролізу.
- Этыленпрапілендыенавы манамер (EPDM):
- Уласцівасці: Выдатная ўстойлівасць да гарачай вады, пары, вады-гліколю, фосфатных эфіраў, фторуглеродных вадкасцей, разведзеных кіслот/шчолачаў; выдатная ўстойлівасць да азону/атмасферных уздзеянняў; добрая ўстойлівасць да палярных растваральнікаў; нізкая ўстойлівасць да мінеральных алеяў/паліва; Максімальная тэмпература: ~150°C.
- Прымяненне: Герметычная вада, вада-гліколь, гідраўлічныя вадкасці на аснове HFC, фасфатныя эфіры, пара, хладагенты, тармазная вадкасць (DOT) – палярныя вадкасці. Напрыклад, харчовая прамысловасць, марская гідраўліка, спецыяльнае прамысловае абсталяванне.
- Сумесі ПТФЭ:
- Уласцівасці:Выкарыстоўвае PTFEвыдатная хімічная інертнасць, надзвычай нізкае трэнне, выдатная тэрмаўстойлівасць (>260°C)Напаўняльнікі (бронза, шкловалакно, графіт, вуглярод) павышаюць трываласць/праводнасць;нізкая эластычнасць, складаная ўстаноўка, схільнасць да цякучасці/паўзучасці ў халодным стане.
- Прымяненне: Экстрэмальныя ўмовы:Звышвысокія/нізкія тэмпературы/ціск, агрэсіўныя хімічныя рэчывы, высокачыстыя асяроддзі (паўправаднікі, хімікаты), звышнізкае трэнне (высокахуткасная пнеўматыка). Часта выкарыстоўваюцца ў якасці апорных кольцаў для ўшчыльняльных кольцаў; чыстыя PTFE-хрыбетнікавыя кольцы рэдкія/дарагія.
Выснова
Унікальная сіметрычная структура з чатырма кромкамі ўшчыльняльнага кольца Star Seal Ring забяспечвае выдатны баланс трэння, надзейнасці герметызацыі і супраціўлення скручванню ў зваротна-паступальных ушчыльняльніках. Яна захоўвае кампактнасць і сумяшчальнасць O-вобразнага кольца з канаўкамі, значна пераўзыходзячы яго па трэнні, супраціўленні скручванню і герметызацыі пры нізкім ціску. У параўнанні з больш складанымі асіметрычнымі кромкавымі ўшчыльняльнікамі (напрыклад, U/Y-вобразнымі кольцамі), яно мае выбітную супраціўляльнасць скручванню пры сіметрычных нагрузках і прастату ўстаноўкі. Розныя варыянты матэрыялаў ахопліваюць розныя сферы прымянення, ад стандартных прамысловых да экстрэмальных умоў. Выбар патрабуе ўліку сумяшчальнасці з асяроддзем, дыяпазону тэмператур, ціску, хуткасці і кошту, каб забяспечыць надзейнае доўгатэрміновае ўшчыльненне.
Час публікацыі: 04 жніўня 2025 г.