Uszczelki kołnierzowe wyjaśnione

Czym są uszczelki kołnierzowe?

Uszczelki są elementami uszczelniającymi montowanymi pomiędzy przylegającymi powierzchniami kołnierzy. Siła ściskająca stosowana podczas łączenia kołnierzy (poprzez dokręcanie śrub) utrzymuje uszczelkę na miejscu pomiędzy dwoma kołnierzami. Uszczelki kołnierzowe dzielą się na trzy główne kategorie.

1. Nie-metalowe / Miękkie – sprasowane włókno bezazbestowe (CNAF), PTFE, guma, włókno ceramiczne.
2. Metalowe / Twarde – pierścień owalny, pierścień ośmiokątny.
3. Półmetalowe / Kompozytowe – spiralnie zwijane, metalowe z płaszczem, camprofile.

Rodzaje kołnierzy

Podoba Ci się ten artykuł? Koniecznie sprawdź nasz kurs wideo o podstawach kołnierzy. Kurs zawiera ponad pięć godzin materiału wideo, 52-stronicowy ilustrowany podręcznik (ten artykuł jest fragmentem podręcznika), quiz, a po ukończeniu kursu otrzymasz certyfikat. Miłej nauki!

Miękkie uszczelki

Miękkie uszczelki (uszczelki nie-metalowe) charakteryzują się dużą powierzchnią uszczelniającą i są odpowiednie tylko do zastosowań niskociśnieniowych. Użycie miękkich uszczelek jest głównie ograniczone do kołnierzy z płaską powierzchnią, chociaż mogą być również stosowane z kołnierzami z podniesioną powierzchnią. Niezależnie od typu kołnierza używanego, miękka uszczelka powinna być zainstalowana na powierzchni kołnierza z rowkami, aby uniknąć słabego uszczelnienia.

Sprasowane włókno bezazbestowe (miękka uszczelka)

Ogólny wygląd większości miękkich uszczelek jest taki, że są cienkie i plastyczne (można je zginać ręcznie); często są dostarczane w rolkach i muszą być rozwijane przed użyciem. Typowe materiały konstrukcyjne dla miękkich uszczelek to:

• Elastomery (naturalna i sztuczna guma), sprasowane włókno bezazbestowe (CNAF), PTFE, guma, włókno ceramiczne, elastyczny grafit.

Miękkie uszczelki są źle przystosowane do zastosowań średnio- i wysokociśnieniowych i rzadko używane przy ciśnieniach systemowych przekraczających 20 bar (290 psi). Ponieważ ten typ uszczelki jest głównie używany w połączeniu z kołnierzami z płaską powierzchnią, jego klasa ciśnienia jest ograniczona do maksymalnie 250.

Miękkie uszczelki są wycinane, aby uwzględniać lub wykluczać otwory na śruby. Jeśli otwory na śruby są wykluczone, uszczelka jest nazywana ‘pierścieniem płaskim’ i powinna być używana z kołnierzem z podniesioną powierzchnią. Jeśli otwory na śruby są uwzględnione, uszczelka jest nazywana ‘pełną powierzchnią’ i powinna być używana z kołnierzem z płaską powierzchnią.

Wskazówka – można użyć miękkiej uszczelki pierścieniowej z kołnierzem pełnej powierzchni, ale należy tego unikać. Powierzchnia uszczelniająca kołnierza pełnej powierzchni jest zaprojektowana tak, aby rozciągać się od wewnętrznej średnicy kołnierza do jego zewnętrznej średnicy. Jeśli użyje się kołnierza pierścieniowego, rzeczywista powierzchnia uszczelniająca jest znacznie mniejsza niż w oryginalnym projekcie, co znacznie zwiększa możliwość wycieku.

Twarde uszczelki

Twarde uszczelki (uszczelki metalowe) mają małą powierzchnię uszczelniającą i są używane do zastosowań średnio- i wysokociśnieniowych. Ponieważ uszczelki metalowe są ‘twarde’, muszą mieć małą powierzchnię uszczelniającą, aby osiągnąć ciśnienie wymagane do odkształcenia uszczelki i uzyskania niezawodnego uszczelnienia. Najczęstszym typem uszczelki metalowej jest pierścień typu RTJ, chociaż istnieją inne, np. pierścień soczewkowy.

Typowe materiały konstrukcyjne dla twardych uszczelek to:

• Różne gatunki stali (z użyciem chromu i/lub molibdenu jako materiału stopowego), miedź, miękkie żelazo.

Uszczelka pierścieniowa typu RTJ

Uszczelki kompozytowe

Uszczelki kompozytowe składają się z dwóch lub więcej materiałów. Miękki materiał jest umieszczany pomiędzy powierzchniami uszczelniającymi kołnierza, aby stworzyć wymagane uszczelnienie. Twardy materiał nadaje uszczelce większą sztywność i wytrzymałość, co pomaga miękkiemu materiałowi oprzeć się efektom deformacji, takim jak ściskanie, zginanie i wybuch. Uszczelki kompozytowe są używane w szerokim zakresie ciśnień i temperatur i są dostępne we wszystkich klasach ciśnienia. 

Uszczelka kompozytowa spiralnie zwijana

Uszczelki kompozytowe można podzielić na trzy główne kategorie, są to spiralnie zwijane, metalowe z płaszczem i camprofile. Spośród tych trzech, typ spiralnie zwijany jest zdecydowanie najczęstszy. Uszczelka kompozytowa może być używana z kołnierzem z podniesioną powierzchnią, kołnierzem z rowkiem i językiem lub kołnierzem męskim i żeńskim.

Etykiety uszczelek kompozytowych spiralnie zwijanych

Środki uszczelniające gwinty

Zastosowanie połączeń gwintowanych jest ograniczone do niskiego ciśnienia, małych średnic rur. Ponieważ gwinty często są obrabiane z niedoskonałościami, zazwyczaj stosuje się jakiś środek uszczelniający. Powszechne środki uszczelniające to:

• Uszczelniacz w płynie – forma płynnego smaru często łączona z związkami takimi jak cynk, miedź lub nikiel. Olej lniany jest powszechnym smarem płynnym, ale nadaje się tylko do użycia z gwintami wysokiej jakości.  
• Konopie hydrauliczne i pasta – używane do uszczelniania słabo wykonanych gwintów. Ten typ uszczelniacza jest również nazywany ‘włosie końskie i pasta’. Konopie w dużej mierze zastąpiły użycie włosia końskiego na dzisiejszych rynkach. 
• Taśma uszczelniająca do gwintów – znana również jako ‘taśma hydraulika’ i ‘taśma PTFE’. Taśma jest owijana na gwinty i pełni podobną funkcję jak uszczelka (taśma jest ściskana pomiędzy gwintami męskimi i żeńskimi, tworząc uszczelnienie). Technicznie rzecz biorąc, taśma PTFE jest smarem, a nie klejem, chociaż wiele osób nie jest tego świadomych.
• Dope do rur – połączenie materiału uszczelniającego i rozpuszczalnika. Dope do rur jest nakładane za pomocą pędzla lub szpatułki na gwint męski, a następnie montuje się połączenie. Rozpuszczalnik odparowuje, pozostawiając materiał uszczelniający pomiędzy powierzchniami gwintów męskich i żeńskich. 
• Związki żywiczne anaerobowe – rodzaj uszczelniacza, który utwardza się, gdy nie ma już powietrza; superklej jest rodzajem kleju anaerobowego. 

Każdy rodzaj środka uszczelniającego ma swoje zalety i wady. Niektóre nie nadają się do wysokich temperatur (taśma PTFE) i wysokich ciśnień (wszystkie rodzaje taśm). Inne kurczą się lub pękają podczas procesu utwardzania (dope do rur). Inne są brudne w użyciu (konopie hydrauliczne) lub stosunkowo drogie (związki żywiczne anaerobowe). Do niskich ciśnień i temperatur, takich jak zastosowania hydrauliczne w domach, konopie hydrauliczne i taśma do gwintów są najpopularniejszymi środkami uszczelniającymi. 

Wskazówka - przy nakładaniu taśmy uszczelniającej na gwint, ważne jest, aby taśma była nakładana w tym samym kierunku, w którym gwint żeński będzie nakręcany na gwint męski. Jeśli kierunek nawijania taśmy jest nieprawidłowy, gwint żeński odwinie taśmę podczas nakręcania na gwint męski (w ten sposób nie uzyskuje się uszczelnienia). 

Rodzaje kołnierzy, powierzchnie i powierzchnie - wyjaśnione!

To wideo jest częścią naszego kursu wideo o podstawach kołnierzy

Dodatkowe zasoby

http://www.wermac.org/flanges/flanges_raised-face_flat-face_ring-type-joint.html

https://www.kamleshmetal.com/flanges-faces-types.html

https://www.theprocesspiping.com/introduction-to-flanges