Mechanizmy uszczelniające uszczelki
Wyciek to niepożądane zjawisko przepływu mediów z wnętrza skończonej przestrzeni na zewnątrz lub z zewnątrz do wnętrza skończonej przestrzeni. Wyciek występuje, gdy medium przepływa przez interfejs między przestrzenią wewnętrzną i zewnętrzną, czyli powierzchnię uszczelniającą. Podstawową przyczyną wycieku jest istnienie szczeliny w powierzchni styku, podczas gdy różnica ciśnień między dwiema stronami powierzchni styku, różnica stężeń jest siłą napędową wycieku. Ze względu na kształt powierzchni uszczelniającej i dokładność przetwarzania oraz inne czynniki, w wyniku czego powierzchnia uszczelniająca nie pasuje dokładnie, tj. Na powierzchni uszczelniającej pojawi się szczelina, a zatem nastąpi wyciek. Aby zredukować wyciek, należy zmaksymalizować zagnieżdżenie powierzchni styku, tj. zmniejszyć pole przekroju poprzecznego drogi wycieku i zwiększyć opór wycieku tak, aby był większy niż napór wycieku. Obciążenie ściskające przyłożone do powierzchni uszczelniającej może wytworzyć naprężenie ściskające, które zwiększa stopień styku między powierzchniami uszczelniającymi, a gdy naprężenie wzrasta na tyle, aby spowodować znaczne odkształcenie plastyczne powierzchni, szczelina w powierzchni uszczelniającej może zostać wypełniona do zatkania drogę wycieku. Celem stosowania uszczelek jest użycie materiału uszczelki pod działaniem obciążenia ściskającego, aby łatwiej było uzyskać charakterystykę odkształcenia plastycznego, tak aby wypełniał powierzchnię uszczelniającą kołnierza małego guzka, aby uzyskać uszczelnienie.
W uszczelnionym złączu kołnierzowym siła wywierana przez uszczelkę ściskaną odkształca materiał uszczelki, wypełniając mikroszczelinę między powierzchniami uszczelniającymi kołnierza.
Formy przecieków w połączeniach uszczelnionych
W uszczelnieniach kołnierzowych uszczelka jest głównym elementem uszczelniającym. W przypadku uszczelek niemetalowych uszczelnienie połączenia następuje poprzez dokręcenie śrub, powodując duże naprężenia ściskające na powierzchni styku kołnierza z uszczelką oraz wewnątrz uszczelki, co z jednej strony powoduje ścisłe przyleganie powierzchni uszczelki do powierzchni kołnierza i wypełnia mikroszczelinę na powierzchni kołnierza, az drugiej strony zmniejsza porowatość materiału uszczelki, czyli zmniejsza kanał wycieku uszczelnianej cieczy. Ponieważ nie jest możliwe utworzenie absolutnie gładkiej, idealnej powierzchni żadną metodą obróbki, ani też nie jest możliwe osiągnięcie całkowitego zagnieżdżenia między powierzchniami uszczelniającymi i całkowitego zablokowania porów samej uszczelki, zawsze występują małe szczeliny lub kanały między powierzchnie uszczelniające stykają się ze sobą i wewnątrz uszczelnienia. W rezultacie wyciek jest zawsze nieunikniony w przypadku uszczelek. Gdy medium przepływa przez połączenie śruba-kołnierz pod określonym ciśnieniem, zawsze dochodzi do wycieku w miejscu uszczelnienia. Analiza tego zjawiska ujawnia, że wyciek występuje w dwóch postaciach, a mianowicie „przecieku międzyfazowego” i „przecieku permeacyjnego”.
1. Wyciek międzyfazowy
Niewystarczające naprężenie ściskające uszczelki, chropowata powierzchnia uszczelniająca kołnierza, odkształcenia termiczne, odkształcenia mechaniczne i wibracje rury mogą powodować wycieki z powodu złego dopasowania uszczelki do powierzchni uszczelniającej kołnierza. Ponadto połączenia kołnierzowe w warunkach pracy ze względu na rolę temperatury, ciśnienia, wydłużenia deformacyjnego śruby, relaksacji pełzania uszczelki, sprężystości, starzenia się materiału uszczelki, degradacji itp. będą również powodować nieszczelność między kołnierzem a powierzchnią uszczelniającą kołnierza. Ten rodzaj wycieku między uszczelką a powierzchnią uszczelniającą kołnierza nazywany jest „przeciekiem międzyfazowym”.
2. Wyciek penetracyjny
Uszczelki niemetalowe są zwykle wykonane z włókien roślinnych, zwierzęcych, mineralnych lub chemicznych związanych z gumą lub z materiałów porowatych, takich jak elastyczny grafit. Ze względu na luźną organizację, słabą gęstość i liczne drobne szczeliny między włóknami łatwo przenika przez media, zwłaszcza pod ciśnieniem, przez wewnętrzne pory materiału. Ten rodzaj wycieku występuje wewnątrz materiału uszczelki i jest nazywany „przeciekiem przez penetrację”.
