Уплотняющая прокладка

Уплотня́ющая прокла́дка — деталь, торцевое уплотнение, заполняющее пространство между двумя или более сопряжёнными поверхностями при сжатии, как правило, используемое для герметизации (предотвращения утечки) на стыке объединённых объектов.

Некоторые варианты прокладок:
1) уплотнительное кольцо круглого сечения
2) волокнистая шайба
3) картонная прокладка
4) прокладка головки блока цилиндров

Виды уплотняющих прокладок

Уплотняющая прокладка из политетрафторэтилена (PTFE)

Уплотняющая прокладка из волокнистого материала

Медные прокладки фланцевых соединений систем сверхвысокого вакуума

Уплотнение неподвижных соединений используется в разнообразных сферах современной науки и техники от точного приборостроения до капитального строительства.

В капитальном строительстве применяют резиновые пористые уплотняющие прокладки (или просто — прокладки), предназначенные для уплотнения стыков сборных элементов ограждающих конструкций зданий.

Классификация

Фланцевые прокладки (уплотнительные прокладки на стыке труб) бывают различных размеров и классифицируются согласно их внутреннему и наружному диаметру. Кроме того, создано великое множество всевозможных стандартов для уплотнительных прокладок фланцевых соединений труб. Таким образом, уплотнительные прокладки для фланцев можно разделить на 4 основные категории:

1. листовые прокладки;
2. гофрированные металлические прокладки;
3. резиновые уплотнительные кольца;
4. спирально-навитые прокладки.

Листовые прокладки

Плоские стыки для обеспечения герметичности чаще всего уплотняют листовыми прокладками из упругого материала. Как правило, уплотняющие прокладки устанавливают на крышки резервуаров, работающих под давлением или вакуумом, фланцы трубопроводов и так далее. Материал для изготовления прокладок выбирают в зависимости от условий работы, величины давления, температурного режима и так далее. Для уплотнения соединений общего назначения, обычно применяют прокладочную бумагу, кабельную бумагу (бумагу, пропитанную бакелитом или другими синтетическими смолами), прокладочный картон, прессшпан, резину и другие материалы. При этом наилучшими свойствами обладают прокладки из синтетических материалов (поливинилхлорид и политрифторэтилен). Для соединений, работающих в условиях высоких температур, применяют прокладочные материалы на основе асбеста (асбестовую бумагу, асбестовый картон и другие). Паропроводы чаще всего уплотняют паронитом (композитом асбеста с натуральной или синтетической резиной), который способен выдерживать температуру до 450 °С. Также при высоких температурах применяют листовые прокладки из пластичных металлов — свинца, алюминиевой и медной фольги и так далее. Однако, такого рода прокладки требуют повышенного усилия затяжки. В случае отсутствия необходимости выдерживания точного взаимного расположения соединяемых частей их собирают на мягких прокладках. При этом редко разбираемые соединения уплотняют материалами, которые расплющиваются в стыках: хлопчатобумажной ниткой, проваренной в масле; резиновыми нитками и шнурами. А для уплотнения соединений, работающих в условиях высоких температур применяют просаленные асбестовые шнуры или проволоку из свинца, алюминия или отожжённой красной меди. Кроме того, используют армированные прокладки, в которых упругий материал (резина, пластик, асбест и другие) заключены в оболочку из мягкого металла, например меди или латуни.

Уплотнение жёстких стыков

Возникающая в машиностроении задача уплотнения стыков типа «металл по металлу» с необходимостью соблюдения точного взаимного расположения сопрягаемых деталей решается по-разному.

Неразборные, а также редко разбираемые соединения уплотняют герметизирующими составами (бакелитом, белилами, суриком, жидким стеклом и так далее). В процессе сборки при затяжке соединения избыток герметизирующего состава выдавливается — на стыке образуется тонкая плёнка, которая практически не влияет на точность взаимного расположения сопрягаемых деталей. Следует учитывать, что соединения с использованием герметизирующих составов с трудом поддаются разборке, особенно те, которые собирают вгорячую. Особо точные разъёмные стыки типа «металл по металлу» уплотняют методом тонкой плоскостной обработки (притиркой или шабрением). Притёртые или пришабренные поверхности в процессе сборки покрывают тонким слоем герметизирующей мастики — разведённой на варёной олифе тонкотёртой краски (свинцовые белила, свинцовый сурик, охра и другие), железной пудры или серебристого графита с маслом. Также используют суспензию коллоидального графита в масле. Иногда соединяемые поверхности натирают всухую серебристым графитом.

Также для уплотнения жёстких стыков в канавках, выполненных по всей периферии стыка, устанавливают утопленные упругие прокладки прямоугольного или круглого сечения. При этом в свободном состоянии прокладка выступает над поверхностью стыка на строго определённую величину, которая зависит от материала прокладки и желаемой силы уплотнения. В процессе затяжки стыкуемые поверхности доводят до соприкосновения, при этом материал прокладки деформируется. С целью повышения степени герметичности на уплотняемых поверхностях делают мелкие канавки, в которые проникает деформируемый материал гребенчатой прокладки. Таким образом, при затяжке гребешки прокладки сминаются, образуя ряд канавок, действующих по принципу лабиринтного уплотнения, осуществляя надёжное уплотнение поверхностей.

Уплотнение фланцев

Осуществляют несколькими способами:

• с помощью прокладки из листового материала — подобные торцовые уплотнения заставляют увеличивать размеры фланца за счёт разноса крепёжных болтов в радиальном направлении,
• кольцевым шнуром из упругого материала (резины, пластика), заправленным в выточку на торце фланца или корпуса — однако торцовые уплотнения с канавками в теле фланца ослабляют фланец,
• наиболее удобны конструкции, в которых уплотняющий шнур заводится в выточку в теле фланца, образуя при монтаже с ним единое целое,
• уплотнения рассчитанные на действие избыточного давления основаны на манжетном эффекте: давление уплотняемой полости заставляет шнур перемещаться в суживающееся пространство канавок, тем самым увеличивая силу прижатия шнура к уплотняемым поверхностям.

Уплотнение цилиндрических поверхностей

Цилиндрические соединения, собираемые на посадках с натягом, как правило, не нуждаются в уплотнении ибо натяг сам по себе надёжно уплотняет соединение даже в условиях значительных перепадов давления. К примеру, в местах соединения поршней со штоками подлежат уплотнению соединения, собранные на центрирующих посадках с зазором и подверженные действию давления. В таком случае уплотнение достигается либо установкой торцовых прокладок, либо установкой колец из упругого материала на цилиндрических поверхностях соединения.

Уплотнение легкосъёмных крышек

Некоторыми особенностями обладает технология уплотнения легкосъёмных крышек (например, крышек смотровых люков, откидных дверок, устанавливаемых на петлях, шарнирах и так далее). Как правило, при этом сила прижатия невелика, а затяжка (в особенности у откидных дверок) осуществляется неравномерно. Подобные крышки традиционно уплотняют толстыми прокладками из мягких, легко сжимаемых материалов (мягкой резины, пластиков, пробки), а для удобства пользования прокладку закрепляют на одной из соединяемых деталей методом вулканизации, на клею или механическими способами.

См. также

• Уплотнительное устройство
• Уплотнительное кольцо

Литература

• Орлов П. И. Основы конструирования. В 3-х книгах. М., Машиностроение, 1977.
• Bickford, John H.: An Introduction to the Design and Behavior of Bolted Joints, 3rd ed., Marcel Dekker, 1995, pg. 5.  (англ.)
• Latte, Dr. Jorge and Rossi, Claudio: High Temperature Behavior of Compressed Fiber Gasket Materials, and an Alternative Approach to the Prediction of Gasket Life, FSA presented Paper, 1995, pg. 16.  (англ.)

Ссылки

• ГОСТ 19177-81 Прокладки резиновые пористые уплотняющие
• Datenbank mit aktuellen Kennwerten nach EN 13555 für Flachdichtungen  (нем.)
• Уплотняющие прокладки