РЕЗЕРВНЫЕ КОЛЬЦА

Описание и свойства защитных колец

Резервные кольца изготавливаются из материала, стойкого к экструзии, в качестве защитных и опорных элементов, обычно прямоугольного поперечного сечения.

Для статических применений резервные кольца используются вместе с эластомерным уплотнением – обычно уплотнительным кольцом-помещенным в канавку. Поскольку между резервным кольцом и отверстием или стержнем имеется плотная посадка, это предотвращает выдавливание уплотнительного кольца в уплотнительный зазор под давлением.

Резервные кольца не имеют функции уплотнения. Их функциональное назначение (Back-Up Rings) следует из их названия — это защита колец класса O-Rings и уплотнительных манжет от вдавливания в уплотняющий зазор при гидроударах или других внешних воздействиях, а значит от разрушения.

Допускаются большие производственные погрешности и уплотнительные зазоры, а значит более экономически выгодные конструкции. Резервные кольца рекомендованы при увеличенных уплотнительных зазорах, температурных колебаниях, больших скоростях, частых перепадах давления (приблизительно на 80 Бар) и гидроударах. Также если в системе присутствуют загрязнения, резервные кольца работают по обеим сторонам кольца O-Ring как скребки частиц загрязнений и таким образом продлевают срок жизни уплотнения.

Резервные кольца используются, когда:

• Рабочее давление или скачки давления превышают сопротивление экструзии уплотнения
• Зазор между экструзией превышает максимальную рекомендацию
• Высокая температура снижает стойкость уплотнения к экструзии и представляет высокий риск экструзии уплотнения
• Цикл перепада температур создает изменения в зазоре экструзии
• Высокое давление вызывает расширение трубки

Преимущества Back-Up Rings

• Использование уплотнительных колец в соединениях при высоком давлении;
• Возможность использования основного уплотнительного кольца с низким коэффициентом упругости;
• Компенсация радиальных уплотнительных зазоров;
• Использовать для внутренних и внешних уплотнений;
• Возможность использования при возвратно-поступательном и роторном движении;
• Защита основного уплотнительного кольца от мусора и перепада температуры;
• Возможность применения как в статических, так и в динамических соединениях

Резервные кольца цельного исполнения являются наилучшим техническим решением в линейке Back-Up Rings. Даже при самых высоких показателях давления, они не могут повредить основное кольцо уплотнения O-Ring, ввиду отсутствия острых граней и выступов. Однако, отметим, что это возможно в случае применения разъемных или спиральных защитных (опорных) колец.

Материал выбирается в зависимости от условий работы. На практике наиболее часто применяется материал PTFE (тефлон), в следствии своих универсальных свойств.

Резервные кольца из чистого PTFE могут выдерживать в зависимости от рабочих условий и исполнения статическую нагрузку до 400 бар, а динамическую приблизительно до 300 бар. Для особо высокого давления от 400 до 1600 бар можно установить опорные кольца из смеси «PTFE + наполнители», а также РОМ или РА.

Для серийного применения резервных колец, для уплотнений снаружи, выгодно выбрать цельные опорные кольца из материала PTSM. Этот материал является особой смесью PTFE, который после монтажа с помощью монтажного приспособления безопасно сжимается к первоначальному размеру.

Материал	Обычный режим работы	Максимальный диапазон температур
PTFE	-60°C дo +100°C, max. 400 бар	-200°C дo +250°C
PTFE с наполнителем	-60°C дo +250°C, max. 500 бар	-200°C дo +250°C
POM	-10°C дo +60°C, max. 800 бар	-40°C дo +110°C

Максимальный уплотняющий зазор F
Давление (бар)	63	160	250	315	400
Макс.зазор F (мм.)	0,8	0,6	0,4	0,3	0,2
Ширина опорного кольца t (мм.)	1,3	1,52	2,0	2,5	3,0-5,0
Рекомендованная толщина O-Ring ds (мм.)	2,62	3,0	3,53	5,33	>=6,99

Профили Back-Up Rings

Монтаж Back-up Rings

Монтаж при уплотнении снаружи требует доступа к осевым канавкам. Исключением являются уже упомянутые резервные кольца из PTSM. Для применения уплотнения изнутри монтаж выполняется без проблем, если внутренний диаметр не слишком малый.

Разъемные резервные кольца Back-up Rings легко монтируются при малых диаметрах штоков и при уплотнении снаружи. И все же значительные колебания температуры могут привести к нахлесту или образованию щели, что одинаково может повредить основное кольцо уплотнения из ряда O-Rings.

Спиральные резервные кольца, как показывает практика, монтируются затруднительно. Кроме того существует опасность, что их стыки могут повредить основное кольцо уплотнения. Если в процессе работы уплотняющий зазор увеличивается, то рекомендуется применение массивных, цельных или профильных опорных колец.

Жесткость является одним из критериев износа уплотнительного кольца круглого сечения при динамическом применении. Наилучшим образом для этих целей подходят компаунды с твердостью от 70 до 80 единиц по шкале Шора А. Более твердые уплотнительные кольца обладают меньшей способностью к компенсации неравномерности поверхностей, что ведет к возникновению вероятности протечки, в частности, при низком давлении или без давления.

Кроме того, трение при запуске более твердых уплотнительных колец выше и, следовательно, такие кольца подвержены более серьезному износу. Уплотнительные кольца с твердостью меньше 70–80 единиц по шкале Шора А вызывают меньше трения при запуске, но они также являются менее стойкими к истиранию.

Более мягкие уплотнительные кольца O-Rings в диапазоне твердости от 70 до 80 единиц по шкале Шора А обладают лучшими уплотнительными свойствами, чем очень твердые уплотнительные кольца, но под большим давлением могут быть повреждены вследствие выдавливания. Применение резервных колец Back-up Rings позволяет безопасно использовать даже более мягкие уплотнительные кольца при высоком давлении.

Обработка поверхности для динамических применений должна выбираться из таблицы ниже. Как правило, срок службы уплотнительных и резервных колец увеличивается в соответствии с качеством обработки поверхности. Шероховатость обработки поверхности никогда не должна быть менее R_max. = 0,5 мкм, так как в противном случае поверхность будет слишком гладкой для прилипания к ней смазочной пленки. Недостаточное количество смазочной пленки может привести к быстрому износу уплотнительного кольца.

По возможности должны устанавливаться два резервных кольца в целях снижения риска неправильной посадки. Если давление подается только с одной стороны и используется только одно резервное  кольцо, то уплотнительное кольцо со стороны направления давления должно устанавливаться перед защитным кольцом. Другими словами, порядок должен быть следующим: давление — уплотнительное кольцо — резервное кольцо (с профилированной поверхностью по направлению к уплотнительному кольцу).