Что такое уплотнения для неподвижных соединений?

Применяемость уплотнительных колец классифицируется с точки зрения относительного движения. В соединениях с небольшой подвижностью или его отсутствием уплотнение называется статическим. В соединениях с возвратно-поступательным, вращающимся или колебательным движением, уплотнение называется динамическим.

Давайте погрузимся в мир применения статических уплотнений.

Статические уплотнения применяются при отсутствии движения или смещения между уплотняемыми поверхностями или между поверхностью уплотнения и сопрягаемой поверхностью.

Статические осевые уплотнения

Статическими осевыми уплотнениями называются те, в которых отсутствует движение и уплотнение происходит параллельно осевой линии уплотнителя. Уплотнение происходит на верхней и нижней части уплотнителя, или лицевой части уплотнителя.
Торцевое механическое уплотнение (Рисунок 1), представляет собой разновидность статического осевого уплотнения, используемого во вращающемся оборудовании, для обеспечения герметизации вала, передающего механическую энергию к рабочему органу механизм. Примерами таких механизмов являются насосы, компрессоры, химические реакторы, вакуумные фильтры-сушилки и т. д., то есть там, где необходимо разделить две среды и обеспечить минимальные утечки. Уплотнение в таком случае происходит на поверхности уплотнителя. Паз для него вырезают на плоской поверхности (желтый). Уплотнительное кольцо (красный) помещается в паз, вторая плоская поверхность прижимает кольцо (оранжевый). Уплотнительное кольцо не двигается после установки.

На иллюстрации 1 показана система с внутренним давлением. Давление в системе будет толкать уплотнительное кольцо в направлении внешнего диаметра паза. Внешний диаметр паза должен соответствовать номинальному внешнему диаметру уплотнительного кольца. Это позволит свести к минимуму смещения уплотнительного кольца. Наружный диаметр паза становится заданным параметром, а внутренний диаметр меняется для достижения правильной ширины паза. С другой стороны, когда в системе есть внешнее давление, уплотнительное кольцо будет вталкиваться во внутренний диаметр паза. Внутренний диаметр паза становиться заданной величиной, а внешний диаметр будет шириной уплотнительного кольца.

Статические радиальные уплотнения

Уплотняемые поверхности перпендикулярны к осевой линии уплотнения. Уплотняемые поверхности соприкасаются с поверхностью внутреннего и внешнего диаметра кольца, оно же поперечное сечение уплотнительного кольца. Есть два варианта радиального уплотнения. Одним из них является уплотнение поршня, где канавка расположена на поршне, рисунок справа. Второй представляет собой уплотнение штока, где канавка расположена на цилиндре, рисунок слева.

При использовании уплотнений, прежде всего, следует использовать осевое уплотнение, т.к. глубина паза является единственной переменной при сжатии. Поверхности принято считать параллельными и плоскими, имеющими очень маленький зазор между друг другом. В радиальной конфигурации, есть допуски на диаметр цилиндра, поршня или вала и диаметр паза. Диаметральный зазор между цилиндром и валом или поршнем неизбежен. Низкие допуски приведут к увеличению зазора, что может привести к выдавливанию уплотнительного кольца. Чрезмерные допуски на диаметры цилиндра и пазов будут влиять на сжатие.