Д. К. Зерщиков, директор по развитию ООО «Константа-2» www.constanta-2.ru
Полимерные уплотнения в запорной арматуре эксплуатируются в широком диапазоне внешних воздействий: температурах от -270 до +300оС, давлениях от 0,01 до 50 МПа, скоростях взаимного перемещения сопрягаемых поверхностей до 10 м/сек, в средах различной степени агрессивности.
Используемые в настоящее время эластомерные уплотнения не всегда отвечают данным параметрам эксплуатации. Требования, предъявляемые к изделиям уплотнительной техники, настолько разнообразны и подчас взаимоисключающи, что бывает крайне трудно подобрать подходящий материал для комплекса условий. Одним из классов таких материалов являются материалы слоистого строения, т.к. они сочетают высокий градиент свойств в перпендикулярном направлении к границе уплотнения и, что самое главное, обладают новыми свойствами, дополняющими характеристики слагающих компонентов. Это могут быть как двух-, так и многослойные конструкции с регулируемым градиентом свойств. Примером слоистого уплотнения является резино-фторопластовое кольцо. Применение таких комбинированных резино-фторопластовых уплотнений в узлах арматуры позволяет в значительной степени решить эти задачи и создать комплекс с высоким сопротивлением агрессивному воздействию сред, теплостойкостью, морозостойкостью, низким коэффициентом трения, высокой эластичностью.
ООО «Константа-2» освоено производство резиновых колец во фторопластовой оболочке (РФК) диаметром до 1500 мм, размеры которых соответствуют ГОСТ 9833-73, а также нестандартных размеров. Кольца выпускаются по ТУ 2249-006-37424672-2006. Кольца изготавливаются по запатентованной технологии путем сварки оболочки вокруг резинового сердечника. В отличие от применяемой за рубежом, где используется оболочка толщиной 0.2 – 0.5 мм, разработанная технология позволяет получать кольца с оболочкой практически любой толщины – от 0.1 до 1 мм, что позволяет применять РФК в качестве силового элемента уплотнений. Варьирование твердости резинового сердечника изменяет упруго-деформационные свойства уплотнения, определяя тем самым контактное давление при одинаковых заданных деформациях. Конструкция колец позволяет сочетать высокие эластические свойства, присущие эластомерам, а также теплостойкостью, агрессивостойкостью, антифрикционными свойствами, характерными для фторопласта. Возможность получать уплотнения не только круглого, но и прямоугольного, трапецеидального и других сечений существенно расширяет области применения. РФК применяются для герметизации в подвижных и неподвижных соединениях, работающих при повышенных температурах и давлениях практически в любых средах. На рис.1 показаны образцы колец и варианты сечений уплотнений с фторопластовой оболочкой.
Характерные области применения РФК: торцевые уплотнения оборудования, работающего в сильноагрессивных средах при высоких температурах; уплотнения запорной арматуры, насосов. Также кольца используются в криогенной и космической технике, энергетике, химической и нефтехимической индустрии. Экспериментально определены основные факторы, влияющие на эксплуатационные характеристики. Так, герметизирующая способность колец зависит от сочетания упругих свойств сердечника и оболочки, т.е. необходимо учитывать соотношение толщины оболочки и диаметра резинового сердечника, модули упругости материалов сердечника и оболочки, а также твердость резины сердечника. Исследуется зависимость геометрических размеров колец и посадочных мест для уплотнений РФК и физико-механических свойств материалов на уплотняющую способность, что позволяет осуществлять обоснованный выбор РФК для проектируемых узлов. Показано, что при толщине оболочки не более 0.3 мм и твердости материала сердечника около 60 единиц по Шору А посадочные места для колец можно выбирать в соответствии с ГОСТ 9833-73, учитывая, что деформация кольца в уплотнении должна составлять примерно 20%.
Таким образом, перед проектировщиками открывается возможность ещё на этапе разработки различного вида арматуры закладывать нужные характеристики, пользуясь расчетно-экспериментальными зависимостями.
Опубликовано в журнале "Вестник арматуростроителя" № 7 (35) 2016
