Pierścienie oporowe

Uszczelki typu O-ring, ze względu na wysokie ciśnienie i wahania temperatury, mogą ulegać uszkodzeniom. Jedną z najczęstszych przyczyn ich zniszczenia jest ekstruzja, czyli wypychanie materiału uszczelki poza szczelinę. Najlepszym rozwiązaniem zapobiegającym temu zjawisku jest montaż pierścieni oporowych, znanych także jako Back-up Rings. Wykonane są one z twardych tworzyw sztucznych (np. PTFE, FKM), odpornych na deformacje i ciśnienie.

Czym są pierścienie oporowe?

Pierścienie oporowe (ang. Back-up Rings), nazywane również pierścieniami zapasowymi lub zabezpieczającymi, to sztywne elementy wykonane z twardszego tworzywa niż sama uszczelka. Są one jednak na tyle elastyczne, aby ulec niewielkiemu odkształceniu pod wpływem nacisku. Pierścień oporowy stosuje się w połączeniu z O-ringami w aplikacjach wysokociśnieniowych. Jego zadaniem jest ciasne dopasowanie się pomiędzy uszczelnieniem a szczeliną, co utrzymuje uszczelkę w odpowiednim miejscu i ogranicza ryzyko jej przemieszczenia lub deformacji.

Do czego służy pierścień oporowy?

Pierścienie oporowe wykorzystywane są zarówno w aplikacjach statycznych, jak i dynamicznych. Chronią one uszczelki O-ring o przekroju okrągłym przed wciśnięciem ich w szczelinę pomiędzy dwoma powierzchniami. Minimalizują ryzyko ekstruzji, która może być spowodowana wysokim ciśnieniem lub zmianami temperatury.

W przypadku, gdy ciśnienie działa z obu stron, stosuje się pierścienie oporowe po dwóch stronach uszczelki. Dla aplikacji jednostronnych wystarczy montaż jednego pierścienia zabezpieczającego po stronie działania ciśnienia.

Z czego wykonane są pierścienie zapasowe?

Pierścienie oporowe produkowane są z różnych tworzyw sztucznych, m.in.:

• PTFE (Teflon) – idealny do zastosowań dynamicznych dzięki bardzo niskiemu współczynnikowi tarcia,

• FKM (Viton) – odporny na chemikalia i wysoką temperaturę,

• NBR – dobry stosunek ceny do wytrzymałości mechanicznej.

Pierścień oporowy pełni funkcję ochronną i wspierającą, a materiał, z którego jest wykonany, cechuje się większą twardością i odpornością na ścieranie niż sama uszczelka.

Jak pierścienie oporowe chronią O-ringi?

Pierścienie oporowe stosowane są w aplikacjach, gdzie występują zmienne ciśnienia – zarówno rosnące, jak i malejące. Ich głównym zadaniem jest ochrona O-ringów przed wciśnięciem w szczelinę konstrukcyjną. Dobrze dobrany pierścień oporowy montowany jest w gnieździe jako dodatkowe wsparcie uszczelnienia, zapobiegając jego nadmiernemu ściśnięciu lub deformacji.

W zależności od kierunku działania ciśnienia:

• gdy ciśnienie działa tylko z jednej strony – pierścień oporowy montuje się od tej strony,

• gdy ciśnienie działa z obu stron – pierścienie montuje się po obu stronach O-ringa.

Twardość materiału, z którego wykonany jest pierścień, zapewnia mu odporność na odkształcenia i umożliwia ścisłe dopasowanie do gniazda uszczelnienia. Może to nieznacznie zwiększyć tarcie, ale jednocześnie znacząco zwiększa trwałość układu uszczelniającego.

Zastosowanie pierścieni oporowych

Zastosowanie pierścieni oporowych Back-up Rings przynosi wiele korzyści i jest szczególnie zalecane w sytuacjach, gdy ciśnienie przekracza 5 MPa (50 barów). W zależności od charakteru działania ciśnienia:

• przy jednostronnym ciśnieniu – montuje się jeden pierścień oporowy,

• przy obustronnym działaniu ciśnienia – konieczne są dwa pierścienie po obu stronach uszczelki.

Dodatkowe wskazania do montażu pierścieni oporowych to:

• silne pulsacje ciśnienia,

• podwyższona temperatura i jej wahania,

• duża prędkość oraz częstotliwość cykli pracy,

• stosowanie O-ringów o niskiej twardości,

• zastosowania z ruchem tłokowym lub obrotowym,

• sytuacje, gdzie guma ma mniejszą twardość niż gniazdo uszczelnienia.

Przykładowe zastosowania pierścieni oporowych:

• siłowniki hydrauliczne,

• zawory wysokociśnieniowe,

• elementy układów hydraulicznych,

• układy dynamiczne z ciśnieniem powyżej 100 bar,

• aplikacje statyczne nawet do 950 bar,

• maszyny rolnicze i budowlane,

• wtryskarki,

• obrabiarki przemysłowe.