3. Герметизация неподвижных соединений
3.1. Резинометаллические уплотнения торцовые с тарельчатыми пружинами
Для герметизации торцовых разъемов корпусов, работающих при высоких давлениях и широком диапазоне температур, где обычные уплотнения (кольца, прокладки и др.) не обеспечивают герметизацию на длительный период времени, применяют торцовые резинометаллические уплотнения (РУТ) (рис. 6, а). Они представляют собой тонкостенную резиновую оболочку 2, внутри которой установлены тарельчатые пружины 3 с шайбой 4, которая служит для облегчения подбора пружин с заданной удельной нагрузкой (нагрузка в месте контакта Р = 150 Н/см2) и для ограничения деформации пружин. Защитное кольцо 1 г-образного профиля предотвращает выдавливание резиновой оболочки при динамическом раскрытии стыка соединения до 0,1 мм.
РУТ разработаны для условных диаметров Dу = 4...100 мм. В среде масел типа МГЕ эти уплотнения работоспособны в диапазоне температур от -60° до +130°С при давлении до 63 МПа. Ресурс работы РУТ 10 циклов пульсаций давления до 32 МПа в течение 13,8 лет.
3.2. Герметизация неподвижных соединений с помощью прокладок и прокладочных материалов
К прокладочным уплотнениям относятся уплотнения различных видов, предназначенные для герметизации фланцевых соединений:
- плоские (листовые) прокладки для герметизации разъемов корпусов машин в условиях низкого давления (рис.6);
- плоские кольцевые прокладки, которые могут применяться в различных конструкциях сопряжений: открытых (рис. 6, з), закрытых замком (рис. 6, ж) и закрытых в канавке типа «паз-шип» (рис. 6, е);
- линзовые прокладки (рис. 6, д) для уплотнений линейного контакта конус-сфера;
- гребеньчатые прокладки (рис. 6, г), имеющие острые кольцевые выступы;
- металлические рессорные прокладки, например и Z - и К - образного профиля (рис. 6, в, б), и другие типы прокладок, называемые специальными.
Рис.6. Уплотнения и способ установки уплотнений неподвижных соединений.
В качестве материалов для изготовления прокладок выбирают эластомеры (резина), полимеры и др.
Материалы прокладок выбираются прежде всего исходя из совместимости рабочей и окружающих сред и подразделяются на группы:
- эластомерные (резиновые);
- полимерные;
- композиционные неметаллические на основе бумаги, асбеста и других материалов;
- металлические;
- комбинированные.
Механизм герметизации прокладками всех групп характеризуется наличием в месте контакта уплотнения с фланцем контактного давления или, проще говоря, действием усилия обжатия уплотнения. С точки зрения процессов, которые протекают в зоне контакта, рассмотренные материалы характеризуются модулем упругости, твёрдости, температурным коэффициентом линейного расширения, пористостью и другими параметрами.
3.3. Герметизация резьбовых соединений
На рис. 7 показаны способы уплотнений резьбовых соединений кольцами. Ввиду того, что при завёртывании этих соединений прокладки подвергаются действию сдвига и деформации, материал прокладок должен обладать эластичностью и упругостью.
Рис. 7. Способы герметизации резьбовых соединений с помощью колец.
Самый простой способ уплотнения резьбовых соединений (штуцеров, пробок) - смазывание витков резьбы герметиками - составами, которые при взаимодействии с воздухом полимеризуются и становятся эластичной массой. Однако при этом способе затрудняется демонтаж деталей вследствие «прилипания» герметизирующего состава к резьбе после некоторого периода эксплуатации.
Применяются способы уплотнения резьбовых соединений упругими прокладками, которые выполняются из цветных металлов - алюминия, меди и т.д. В конструкции (рис. 8, а) прокладка подвержена воздействию силы затяжки. Чтобы исключить раздавливание прокладки, её необходимо выполнять из твердого и упругого материала или ограничивать силу затяжки.
В конструкции (рис. 8, б) прокладка заключена в замкнутое кольцевое пространство, образованное выточкой в корпусе. В данном случае допустимо, чтобы материал прокладки деформировался и выдавливался в зазоры данного соединения. Это улучшает герметизацию соединения.
Рис. 8. Способы герметизации резьбовых соединений упругими прокладками.
Резьбовые соединения герметизируются также за счет создания натяга в резьбовом соединении. Существует два варианта. Первый - это изготовление внутренней и наружной цилиндрической резьбы, которые при сборке обеспечивают соединения с натягом. Второй вариант - это коническая резьба по ГОСТ 6111-52, которая обеспечивает натяг за счет своей конструкции (упругая деформация витков резьбы при завинчивании).
Уплотнения легкосъёмных крышек, например крышек смотровых люков, откидных дверок, устанавливаемых на петлях, шарнирах и т.д., имеют некоторые особенности. Сила прижатия в этом случае обычно невелика: затяжка (в особенности у откидных дверок) неравномерна. Такие крышки обычно уплотняют толстыми прокладками из мягких, легко сжимаемых материалов (мягкой резины, пластиков, пробки). Для удобства пользования прокладку укрепляют на одной из соединяемых деталей вулканизацией, на клею или механическими способами.
В конструкциях (рис. 9 а, б) уплотнение достигается толстой прокладкой из мягкой резины, которая приклеена к крышке. На рис. 9. в изображена штампованная крышка. В этом случае прокладка крепится в специальном углублении крышки. Крепление прокладки возможно без клея, но так, чтобы прокладка удерживалась в пазу при снятии крышки. На рис. 9. г. уплотнение крепится к крышке, а на корпусе по периметру выполнены канавка 1 и отверстия 2 для отвода смазки, которая просочилась через уплотнения.
Рис. 9. Способы герметизации легкосъемных крышек.