Резиновое уплотнительное кольцо: применение, ГОСТ, классификация

Твердость и износоустойчивость

Уплотнительные кольца полиуретановые, обладают такими уникальными свойствами, как эластичность, прочность и отличная износостойкость. Применение таких колец в качестве уплотнительных элементов для многих отраслей современной промышленности, целесообразно и экономически выгодно.

По твердости резины делят в зависимости от показателя твердости, изменяющегося от 0 до 100 (показатель по Шору, А):

от 30 до 50 – твердость мягких резин.

от 50 до 75 – резины средней твердости.

от 76 до 86 – твердые резины.

более 88 – очень твердые резины.

износоустойчивость – одна из определяющих характеристик резины, применяемой для уплотнительных колец. Этот параметр является одним из основных для колец круглого сечения, подвергаемым газоабразивному и водоабразивному воздействию, а также для колец подвижных соединений;

на уплотнительные свойства колец любого сечения влияет снижение уплотнительных свойств резины. Это происходит за счет снижения с течением времени внутреннего напряжения (релаксации напряжения). Этот параметр измеряется кратностью уменьшения исходного значения уплотнительных свойств и максимальным временем, за которое они уменьшатся в указанное число раз;

поскольку уплотнительные кольца подвергаются сжимающим и растягивающим нагрузкам, для них очень важным является такой показатель, как способность восстанавливать первоначальные свойства после снятия сжимающих и растягивающих напряжений. Релаксация определяет время восстановления свойств;

резиновые кольца должны обладать жесткостью (показатель определяется соотношением силы удара и остаточной деформации) и способностью рассеивать механическую энергию после динамического воздействия (демпфирование нагрузки).

Уплотнительные кольца и манжеты широко используются для герметизации соединения неподвижных и подвижных деталей конструкции различных пневматических и гидравлических устройств.

Кольцо уплотнительное

Это могут быть санитарно-технические изделия, или двигатели внутреннего сгорания, детали канализации, насосы и газопроводы: сфера применения достаточно широка.

Применение

Резиновые уплотнители представляют собой кольцо с круговым поперечным сечением. При монтаже обычно оно размещается в специальной посадочной канавке. Изготавливаются такие изделия из резины синтетического происхождения и аналогичных материалов. Герметизирующий эффект достигается за счет как осевого, так и радиального сжатия изделия.

Резиновые уплотнители нашли широкое применение, их используют при монтаже трубопроводов следующих типов:

Канализационные системы;
Ливневые системы отвода талой и дождевой воды;
Водопроводные системы бытового использования. Отметим, что большая часть труб для монтажа этой системы уже оснащена резиновыми уплотнителями;
Для промышленных трубопроводов, монтаж которых производится с применением фланцев;
Для нефте- и газопроводов.

Уплотнение неподвижных соединений

Наиболее распространенным средством уплотнения неподвижных соединений деталей являются прокладки из легко деформируемых материалов: свинца, меди, алюминия, технического картона, плотной бумаги, паронита, асбеста, резины сплошной или с тканевой прослойкой и различных пластмасс (хлорвинила, фторопласта, кожи, фибры) (табл. 1).

Таблица 1. Материалы, применяемые для изготовления прокладок

Материал	Рабочая среда	Температура среды, °С	Рабочее давление среды, кГс/см2
Свинец	Кислоты	–	2
Резина сплошная	Вода, воздух, вакуум	30	3
Картон технический промасленный	Вода, нефть, масло	40	10
Паронит	Воздух	60	50
Резина с парусиновой прослойкой	Вода, воздух	60	6
Резина с металлической сеткой	Вода, воздух	90	10
Полотно армированное	Вода, воздух	150	–
Медь	Пар	250	35
Асбометалл с медной оболочкой	Пар	250	35
Алюминий	Пар	300	20
Алюминий	Нефть, масло	300 – 400	30 – 60
Мягкое железо	Вода, пар	470	100
Нержавеющая сталь	Пар	500	120
Полихлорвинил	Кислоты, бензин	60	40
Паронит УВ	Бензин, керосин, масло	100	75
Паронит Л и ЛВ	Вода, пар	375	40
Асбест	Отработанный пар, горячие газы	450	1,5

При ремонте устройств пневматических и гидравлических систем необходимо следить за тем, чтобы форма прокладок соответствовала прилегающим поверхностям обеих деталей. Выбор толщины и материала прокладки имеет большое значение для герметичности соединения. Необходимо учитывать возможность сжатия материала прокладки (с учетом ее толщины) с тем, чтобы компенсировать отклонение от параллельности уплотняемых плоскостей соединяемых деталей.

Картонные и бумажные прокладки не должны иметь вырванных мест и разрывов. Поверхность прокладки должна быть ровной, чистой, без морщин и складок. Неравномерность толщины прокладок допускается не более 0,1–0,15 мм по всей поверхности. Для предохранения от размокания картонные и бумажные прокладки предварительно пропитывают олифой или машинным маслом. Перед пропитыванием прокладки рекомендуется смочить горячей водой и высушить. При этом прокладка набухает, пористость ее увеличивается и она лучше пропитывается горячим маслом (20–30 мин). Картонные и бумажные прокладки применяют для уплотнения стыков деталей, по которым перемещается вода или масло и др. под давлением.

Уплотняемые поверхности должны быть чистыми, без забоин и заусенцев. Отверстия на прокладках и на соединяемых стыках должны совпадать, возможное перекрытие должно быть не более 0,1 диаметра отверстия.

Замкнутые кольцевые канавки на уплотняемых поверхностях деталей улучшают уплотнение, а поперечные резко ухудшают его. Картонные и бумажные прокладки ставят на нитролаке или маслостойком клее.

1.1. Резиновые кольца

Более совершенными уплотнениями подвижных и неподвижных соединений являются резиновые кольца из маслостойкой резины (рис. 1). Начальное уплотнение соединений с круглыми кольцами обеспечивают деформацией кольца в канавке, так как глубину канавки под кольцо делают меньше его диаметра.

Рис. 1. Уплотнение неподвижных соединений деталей: а — прокладка; б — резиновое кольцо или шнур

Ширину канавки делают такой, чтобы кольцо в ней свободно размещалось в сжатом состоянии (при отсутствии начальной деформации кольцо уплотнять не будет). При воздействии давления кольцо расширяется и дополнительно уплотняет зазор. Резиновые кольца применяются для герметизации подвижных и неподвижных соединений, работающих при давлениях до 25 МПа, при давлениях свыше 10 МПа под кольца ставят защитные шайбы из фторопласта. Кольца круглого сечения могут работать при температуре от –50 до +100° С в зоне уплотнения. При монтаже кольца закладываются в прямоугольные канавки с обжатием по поперечному сечению в пределах 5–6%. Срок службы колец круглого сечения зависит от качества обработки поверхностей трения металла детали о резину (обычно не менее 1,25 Ra), сорта, твердости, упругости (эластичности) резины.

Достоинствами колец круглого сечения являются компактность, надежность работы, небольшие потери на трение и нетребовательность в уходе при эксплуатации.

Монтаж трубопровода с использованием уплотнителя

Резиновый уплотнитель может поставляться в комплекте с трубными изделиями или продаваться отдельно

Если вы самостоятельно приобретаете манжету, необходимо уделить особое внимание соответствию диаметров, ведь большое или маленькое резиновое кольцо не даст необходимого уровня герметичности. Установка труб с использованием резиновой манжеты осуществляется следующим образом:

Гладкий конец трубопровода очищается от мусора и загрязнений.
Уплотнительное кольцо вставляется в раструб.
Поверхность манжеты смазывается мыльным раствором.
Свободный конец трубопровода заводится в раструб до отметки.
Производится стыковка труб.

Для чугунных труб подойдут резиновые манжеты стандартного исполнения, в то время как для полиэтиленовых необходимы устойчивые к растягиванию кольца. Это связано с изменением длины трубных изделий при температурной нагрузке.

Соединение труб с уплотнительными кольцами

Особое внимание стоит уделить соединению чугунных труб с пластиковыми. Переход такого рода осуществляется путем установки специального комбинированного фитинга, способ соединения при этом раструбный, а герметичность стыков обеспечивается резиновыми манжетами. Этапы проведения монтажных работ:

Этапы проведения монтажных работ:

Пластиковый и металлический раструб очищается от мусора, а края обеззараживаются спиртом или растворителем.
Стенки чугунного раструба смазываются специальным герметиком.
Манжета из резины одевается на чугунный раструб.
На другой конец манжеты наносится сантехническая смазка.
Вставляется свободный конец пластикового трубопровода.
На этом монтаж можно считать завершенным, соединение такого рода является разъемным, т.е. подразумевает возможность многократного демонтажа при необходимости.

Использование специального уплотнителя из резины при монтаже пресс-фитингов позволяет добиться полной герметичности стыков при минимальных затратах времени.

Стыковка труб

Для установки необходимо совершить такие действия:

На трубопровод с обеих сторон одевается гайка, зажимной и прижимной элемент, уплотнитель из резины.
Элементы соединяются, а затем закручивается гайка.
Надежность соединения обеспечивается деформациями резины.

Выбор уплотнительных колец

Уплотнительное кольцо из резины применяется при сооружении:

канализационных трубопроводов с использованием раструбных соединений;
водопроводов бытового назначения. Как правило, резиновые кольца для уплотнения стыков уже имеются в различных видах соединительных фитингов (компрессионные, обжимные и так далее);
промышленных водопроводов, которые собираются при помощи фланцев;
газопроводов разного назначения.

При выборе уплотнителя необходимо руководствоваться следующими параметрами:

видом материала, использованного для изготовления кольца;
формой и размерами прокладки.

Разновидности материалов изготовления

Уплотняющие кольца могут быть изготовлены из следующих видов материалов:

Резины. Такие виды колец отличаются невысокой стоимостью, разнообразием форм и размеров, возможностью использования при прохождении среды с низкой или высокой температурой, а также для трубопроводов, проводящих химически активные вещества, например, нефтепродукты. Уплотнители из резины устанавливаются на различные виды труб: пластиковые, стальные, чугунные и так далее и могут применяться при сооружении канализационных систем, систем водоснабжения, в том числе и питьевого водоснабжения, газоснабжения и так далее.
Силикона. Силиконовые уплотнители преимущественно используются в трубопроводах, проводящих питьевую воду. В отличие от резинового кольца силиконовое никак не влияет на качество питьевой воды, что и обуславливает область его применения. Однако стоимость таких уплотнителей выше, чем у колец из резины.

Уплотнительные кольца, изготовленные из силиконa

Каучук. Основным преимуществом каучуковых колец для уплотнения является низкая стоимость, но такие изделия нельзя устанавливать на канализацию и трубопроводы с активными средами, так как при воздействии химических составов каучук разрушается, что приводит к разгерметизации соединения.

Наибольшей популярностью как на бытовом, так и на промышленном уровне пользуются резиновые уплотнители, так как они являются наиболее универсальными.

Формы и размеры уплотнительных колец

После подбора материала уплотнительного кольца рекомендуется уделить внимание таким параметрам, как форма и диаметр герметизирующего изделия, которые должны полностью соответствовать параметрам трубы. Резиновые уплотнители бывают:. Резиновые уплотнители бывают:

Резиновые уплотнители бывают:

круглого сечения (рисунки выше). Кольца такой формы преимущественно применяются при сооружении безнапорных и напорных водопроводов, а также газопроводов. Кольца именно такой формы устанавливаются в большинство соединительных фитингов;
квадратного или прямоугольного сечения. Такие герметизирующие кольца используются при сооружении фланцевых соединений.

Уплотнители прямоугольной и квадратной формы

Кроме формы кольца уплотнения могут отличаться по толщине. Бывают плоские и объемные уплотнители с разным значением данного параметра. Плоское кольцо надевается на трубу с раструбом в заводских условиях, поэтому приобрести такие уплотнители отдельно, как правило, практически невозможно.

Уплотнитель для раструбного соединения

Отдельным видом уплотнительных колец является резиновая манжета, которая преимущественно применяется для чугунных труб канализационной сети. Манжета представляет собой резиновую насадку и может быть любой формы и любых размеров.

Специальный уплотнитель для канализации

При помощи манжет также можно соединять трубы, изготовленные из разных материалов, и присоединять к канализации сантехнические приборы.

Кольца прямоугольного сечения

Уплотнительные кольца прямоугольного сечения предназначены для воспрепятствования утечкам рабочей среды, а также для защиты от различных загрязнителей и жидкости. Наиболее часто их применяют для герметизации фланцевых соединений. Как правило, уплотнения данного вида используются в неподвижных узлах и агрегатах, однако они могут функционировать и в подвижных. В магазинах компании Вы можете приобрести как данный вид уплотнений, так и кольца круглого сечения ГОСТ 9833-73. Кроме этого, у нас Вы сможете найти кольца круглого сечения импортные и многие другие.

Кольца прямоугольного сечения – основные характеристики и свойства

Конкретные размеры колец данного вида определяются так: d x D x h, где d – это диаметр штока (в миллиметрах); D – это диаметр цилиндра (в миллиметрах); h – это высота кольца прямоугольного сечения (в миллиметрах). К примеру, обозначение: 25х35х10 говорит о том, что диаметр штока составляет 25 миллиметров, диаметр цилиндра равняется 35 миллиметров, а высота кольца – 10 миллиметров.

Диапазон температурных показателей, в котором допустимо функционирование колец прямоугольного сечения, зависит от материала уплотнительного элемента и может составлять от минус 60°С до плюс 200°С.

Уплотнительные кольца прямоугольного сечения изготавливаются из акрилонитрил-бутадиеновых каучуков, фторопласта, полиуретана, фторкаучука, силиконового каучука и других материалов. В зависимости от того, из какого материала изготовлено уплотнение, оно может работать в следующих рабочих средах: спирты, растворы солей, кислотная и щелочная среда, воздух, различные растворители, водяной пар.

Данный вид колец применяется в различном оборудовании, работающем в нефтегазовой отрасли, химической промышленности, в автомобилестроении и других сферах. В торговых точках нашей компании кроме колец прямоугольного сечения, Вы можете заказать и купить кольца нажимные ГОСТ 22704-77.

Условия эксплуатации

Для обеспечения герметичности узла с помощью кольца прямоугольного сечения за счет сжатия уплотнения в процессе сборки, необходимо чтобы радиальное сжатие кольца равнялось 0,1-0,2 миллиметра. При небольших давлениях герметизация происходит из-за смещения уплотнительного элемента под давлением среды. При сборке выбор размера уплотнений и канавок для их установки осуществляется с учетом бокового зазора в границах 0,2-0,25 миллиметра.

Необходимо отметить, что кольца прямоугольного сечения широко используются в качестве опорных колец. Главным образом они применяются для функционирования в подвижных соединениях, защищая при этом уплотнительные элементы. В этом случае кольца прямоугольного сечения фактически сами не являются уплотнениями – они просто препятствуют продавливанию уплотнительных элементов в зазор шток/цилиндр. Для данных целей производятся эти изделия из материалов, наделенных высокой прочностью и твердостью, к примеру, из тефлона.

Для некоторых применений могут использоваться разрезные кольца прямоугольного сечения (прямой разрез или под углом). В агрегатах с двухсторонним давлением уплотнительные элементы могут предохранять два защитных кольца. Для устройств, работающих в условиях высоких давлений, данный вид колец станет эффективным элементом усиления.

Выбор колец прямоугольного сечения следует выполнять в соответствии с химическими и физическими свойствами рабочей среды, которая непосредственно контактирует с уплотнением. Кроме этого, необходимо учитывать технические параметры работы устройств. Наша компания готова осуществить производство изделий любых размеров по эскизам и чертежам.

Параметры

Уплотнительные кольца в целом рассчитаны на воздействие соленой и пресной воды, топлива, смазки и некоторых прочих химически активных веществ. Предельное давление значительно различается для вариантов для подвижных и стационарных соединений. К тому же в первом случае важна скорость движения. Диапазон рабочих температур – от -50 до 130 °C. Отдельные варианты уплотнительных колец характеризуются специфическими значениями названных параметров в зависимости от назначения.

Среди названных материалов полиуретан в 2-3 раза по износостойкости превосходит резину. Поэтому уплотнительными кольцами из него нередко заменяют стандартные резиновые элементы. Силикон и фторсодержащая резина также превосходят по долговечности резину.

При этом любой материал для уплотнительных колец должен соответствовать ряду требований.

Во-первых, данные элементы должны обладать стойкостью к влиянию химически активных сред.
Во-вторых, в некоторых случаях требуется термостойкость.
В-третьих, нередко необходима морозостойкость, определяющая сохранение уплотнительными кольцами эластичности до определенного термического порога.
В-четвертых, необходимо учитывать воздействие их самих на изделия, с которыми они контактируют, то есть коррозионную активность.
В-пятых, данные изделия существенно различаются по твердости в зависимости от назначения.
В-шестых, важна износостойкость.

Жесткостью называют возможность сопротивления деформации. Она определяется на основе соотношения остаточной деформации к силе удара. С ней связана способность к возврату в начальное состояние после устранения напряжений.

Особый тип условий проявляется при использовании уплотнительных колец на границе вакуума и воздуха. В данном случае существенно ускоряются окислительные процессы. Для предохранения изделий от них в состав включают дополнительные компоненты.

Кроме того, при давлении более 10 МПа проявляется кессонный эффект, способный привести к разрушению. Ему хорошо противостоят уплотнительные кольца из плотного и твердого материала.

Выбор уплотнительных колец осуществляют на основе их параметров с учетом условий применения. Так, значение имеют температура и давление. К тому же ввиду того, что рассматриваемые детали подвергаются сжатию и растяжению, важна их способность к возврату в начальное состояние. Также при выборе уплотнительных колец имеет значение размер. Требуемое значение определяется на основе параметров соединения.

Для отображения основных характеристик уплотнительных колец разработана система маркировки. Полное обозначение представлено пятизначной цифровой комбинацией. Первые три числа отражают диаметр: первое – штока, второе – цилиндра (диаметр изделия, на который рассчитан уплотнитель, при этом для плотного прилегания диаметр его самого немного меньше), третье –сечения (*10). Четвертое число означает группу точности, пятое – группу материала (0-3 – бутадиен-нитрильный каучук, 4-6 — фторкаучук).

Нужно учитывать, что вид маркировки определяется типом уплотнительного кольца. Полные маркировки применяются редко.

Особенности и назначение

Любое соединение, будь то соединение сантехники или же трубок в двигателе нуждается в качественной герметизации. В противном случае есть большой риск появления протечек.

Протечки – это всегда большая проблема. В одних случаях от них больше вреда, чем неудобств. В других появление протечки способно привести к катастрофическим последствиям.

Раньше протечки устранялись двумя способами:

сваркой;
обмазыванием соединение герметиками.

Со сваркой вы наверняка знакомы. Сборка трубопроводов посредством сварки чрезвычайно популярна. Этот способ позволяет из любого количества частиц создать полностью монолитную систему. Сваренные трубы не протекают, не боятся перепадов давлений. Соединив их однажды, вы можете забыть об их обслуживании.

Однако без очевидных минусов тоже не обошлось. Сваривая металл, мы так сказать, отрезаем себе пути отступления. Единожды приваренные трубы уже не разобрать. Их невозможно модифицировать, изменять и ремонтировать.

В случае появления такой необходимости придется буквально вырезать часть трубы, а затем повторять весь процесс заново.

Второй способ – наружная герметизация. Он немного удобнее сварки за счет того, что соединение в итоге все же можно разобрать, однако слой герметика при этом разрушается. То есть от ненужного повторения рабочих этапов уйти не удалось.

Другое дело – применение уплотнительных колец. Их появление на рынке произвело настоящий фурор. Ведь кольцо делало работу сантехников проще и быстрее, а также полностью решало задачу подготовки будущего трубного соединения к герметизации.

Уплотнительное кольцо, не имеет значения где мы его монтируем, хорошо защищает трубы от протечки. По большому счету, установив резиновые или силиконовые кольца единожды, вам больше не придется о них вспоминать.

Процесс разборки соединения тоже упростился до невозможности. В нужный момент кольцо достаточно просто снять.

Оно не повреждается (исключение составляют экземпляры, что длительное время находились в агрессивной среде, типа канализации, но даже в этом случае коэффициент разрушения минимален) то есть его допустимо использовать снова и снова, столько раз, сколько это необходимо.

Сферы применения

Сфера применения уплотнительных колец очень широка. Не стоит заблуждаться, отдавай предпочтение одной только канализации или системам водоснабжения. Мобильные уплотнения, коими кольца и являются, необходимы и в машиностроении, авиационной промышленности и т.д.

Без уплотнителей никак не обойтись при постройке инструментов, работающих на системах передачи жидкости. Самый очевидный пример – гидравлика.

Гидравлические системы передачи усилий известны всем. Они встречаются в различных инструментах, в особенности распространены в строительстве.

Здесь гидравлические насосы задействуют для гибки труб, поднятия тяжестей, сверления, обжимания и т.д.

Гидравлический насос тоже надо герметизировать, однако делается это так, чтобы в любой момент у человека имелась возможность разобрать насос, почистить его, сменить жидкость и т.д. Аналогичным образом дела обстоят в машиностроении.

Впрочем, обычный человек с модифицированием движка внутреннего сгорания или гидравлического насоса практически не сталкивается. Чего не скажешь о системах канализации и водоснабжения. А ведь в них набор уплотнительных колец выполняет не менее важные функции.

Их наклеивают внутрь на раструбные соединения. Таким образом, принцип скрепления канализации упрощается до невозможности.

Для канализации также рекомендуется покупать набор колец из материала, что не поддается воздействию агрессивной среды. При этом нет нужды переплачивать за безвредные для человека уплотнители, например, силиконовые. Обычная промышленная резина тоже подойдет.

С системами водоснабжения ситуация немного иная. Здесь сами по себе уплотнительные манжеты и кольца не столь популярны.

Сантехник не будет отдельно покупать набор колец, так как большинство из них уже встроены в готовые фитинги. В частности, практически все обжимные и компрессионные фитинги содержат в себе резиновые или силиконовые уплотнители.

В промышленных трубопроводах набор уплотнителей применяется при сборке фланцевых соединений. По большому счету, во фланцах без колец вообще никак не обойтись, потому как обычное стягивание болтами не дает нужного качества герметичности.

Для герметизации фланцев покупают набор колец специального размера. Необходимо выбрать уплотнитель, что точно подходит под канавку или прорезь внутри фланца. Все размеры канавок и уплотнителей легко определяются через ГОСТы.

Материал изготовления

Кольца могут быть произведены из материалов разного типа:

Резина. Самый широко распространенный тип используемого материала. Это объясняется большим ассортиментом форм и диаметров. Они могут быть применены для полипропиленовых, стальных и чугунных труб, для организации канализации, водо- и газоснабжения. Резина выдерживает даже длительное воздействие высоких и низких температур, именно поэтому резиновые кольца обычно применяются для организации горячего водоснабжения. Материал отличается длительным сроком службы. Кроме того, резина переносит воздействие ряда химически активных веществ, а значит, такие изделия могут применяться для специализированных трубопроводов. Кроме того, еще один положительный нюанс – стоимость таких прокладок относительно невысока;
Силикон. Материал, применяемый куда реже. Обычно он используется в системах, где предъявляются высокие требования к качеству подаваемой питьевой воды. Стоят такие кольца значительно дороже;
Каучук. Материал недорогой, но плохо взаимодействует с химически активной средой, именно поэтому кольца из каучука не применяются при монтаже, например, канализационных систем.

Обратите внимание, некоторые производители предлагают изделия из пластифицированного поливинилхлорида. Внешне он схож с резиной, однако, имеет низкий показатель эластичности и отличается высокой усадкой при сжимающем воздействии. ППВХ – неподходящий материал для изготовления уплотнителя, поскольку со временем полностью теряет эластичность, что приводит к появлению протечек

ППВХ – неподходящий материал для изготовления уплотнителя, поскольку со временем полностью теряет эластичность, что приводит к появлению протечек.

Назначение и применение резиновых уплотнительных колец

Твердость и износоустойчивость

Применение