Как достигается герметичность жестких фланцевых соединений

Для герметизации фланцевых соединений используют прокладки, которые помещаются между двумя сопряженными фланцами. От целостности прокладок зависит качество герметизации соединений, поэтому вещество, из которого она изготавливается, должно обладать необходимой стойкостью к нагреву, выдерживать воздействие газов и жидкостей, переносить вибрации и прочие виды нагрузок, возникающие в процессе эксплуатации. Эти прокладки изготавливаются либо вместе с фланцами, либо на месте установки. В первом случае прокладки вырубаются из различных материалов: картона, резины, пробки. Во втором случае прокладка образуется между двух соприкасающихся фланцев: химический уплотнительный материал наносится на одну из поверхностей до сборки. В процессе соединения, уплотнительный материал размещается между фланцами, наполняя при этом зазоры, полости и неровности соединяемых фланцев, после чего затвердевает, образуя плотный герметизирующий слой. Герметизирующий материал выбирается исходя из нескольких факторов. Основной фактор, влияющий на выбор того или иного типа - конструкция фланцевого соединения: она бывает жесткой и эластичной. Наиболее распространенными жесткие фланцевые конструкции. Они применяются для выполнения следующих функций:

• Получение оптимальной жесткости между сопрягаемыми деталями;
• Сокращение смещений фланцев относительно друг друга;
• Передачи усилий от одной детали к другой.

Соответственно, основная задача жестких фланцевых соединений - превратить соединения в единую деталь без микроперемещений касающихся поверхностей, сохранив возможность сборки-разборки соединения.

Жесткие фланцевые соединения делятся на два типа — статические и динамические. Последние представляют собой механические или фрикционные муфты, передающие момент вращающихся валов. Например, промежуточные карданные валы в силовых трансмиссионных системах, коробках передач и приводных механизмах автомобилей. Усилие и крутящий момент в муфтах передается трением, которое возникает между касающихся поверхностей фланцев. Сила этого трения прямо пропорциональна площади поверхностей и давлению, вызванному силой зажима стяжных болтов. При этом микроскопические зазоры способны вызвать микросмещение поверхностей. Полностью устранить зазоры невозможно, и фактическая площадь контакта самых тщательно обработанных и жестко стянутых поверхностей редко бывает больше 25-35%. Вследствие этого жесткие механические соединения подвергаются фреттинг-коррозии. Это преждевременный износ поверхностей, вызванный непрерывным микроперемещениями деталей относительно друг друга. Используя вырубные прокладки, можно оттянуть появление фреттинг-коррозии, но возникают другие проблемы - нагрузки вызывают износ и посадку материала прокладки. Из-за этого возникает люфт и нарушение герметизации. Решением этих проблем является анаэробные клеи, затвердевающие лишь при отсутствии воздуха в зазорах между металлическими деталями. Применение подобного клея позволяет добиться надежной фиксации металлических соединений. Одновременно данный состав является герметиком и антикоррозионным покрытием.

Второй вид жестких фланцевых соединений — статические, применяется в автомобильной технике. Примеры применения таких соединений:

• Корпуса коробок передач;
• Фланцевые соединения блоков цилиндров;
• Водяной насос к блоку цилиндров;
• Литая крышка клапанного механизма к головке блока цилиндров.

Главной функцией герметизирующих прокладок в подобных механизмах является предотвращение утечки или попадания в них технологических жидкостей, газов и грязи. Важным требованием при использовании жесткого фланцевого соединения является достаточная сила затягивания болтов и ее равномерное распределение по всей сопрягаемой поверхности фланцев. Одновременно прокладка принимает на себя основную нагрузку при затяжке болтов. Во время эксплуатации это может вызвать следующие неполадки:

Сжатие. Со временем прокладка начинает терять свою упругость и эластичность. При этом нагрузка и смещение сопрягаемых фланцев влечет стирание прокладки по толщине, что в итоге ведет к разгерметизации.

Деформированная фланцевая поверхность. Самая уязвимая область находится между соседними фланцевыми болтами. Здесь наименьшее усилие прижима и внутреннее давление вызывает в нем максимальный прогиб.

Экструзия. Под воздействием разницы внутреннего и внешнего давления, возникающего в герметичном соединении, прокладки может выдавливаться из фланцевых соединений наружу. Деформация отверстия под болт. Воздействие сильного напряжения под головкой болта иногда вызывает раскол, разрыв, ускоренный износ или выдавливание прокладки.

Оставить заявку или получить обратную связь вы можете написав нам на info@industriation.ru или позвонив по бесплатному номеру 8 800 550-72-52. Специалисты отдела продаж подберут оборудование, проконсультируют по возникшим вопросам и проконтролируют поставку.