Плоское уплотнительное кольцо: размеры и материал

Плоское кольцо выглядит самой простой деталью узла, и поэтому его чаще всего ставят «какое нашлось». Кольцо из набора с подходящим отверстием садится на штуцер, затягивается, а через неделю под ним появляется подтёк. Причина обычно в одном из трёх параметров: наружный диаметр не совпал с опорным торцом, толщина изменила посадку штуцера или материал не подходит к среде и температуре.

Внутренний диаметр задаёт резьба, наружный задаёт торец гнезда

Плоское кольцо работает без канавки: его сжимают торец штуцера или пробки и плоская опорная поверхность корпуса. Внутренний диаметр должен быть чуть больше наружного диаметра резьбы, чтобы кольцо надевалось свободно, но центрировалось. В таблице DIN 7603 форма A зазор составляет 0,2–0,3 мм: у кольца для M14 внутренний диаметр 14,2 мм (таблица размеров DIN 7603 A на 1001krep.ru).

Наружный диаметр выбирают по меньшей из двух опорных поверхностей: торцу под шестигранником штуцера или плоскости корпуса вокруг отверстия. Кольцо шире опоры свисает и не сжимается по всей ширине, кольцо уже опоры даёт меньшую площадь контакта и на мягком материале выдавливается. Поэтому для одной резьбы в каталогах бывает два-три наружных диаметра, и выбирают их по месту установки.

Размеры плоских колец под метрические резьбы штуцеров

Ниже ряд, который чаще всего встречается на пробках, штуцерах и банджо-соединениях с метрической резьбой. Размеры даны по таблице DIN 7603 форма A для медных колец; для колец из алюминия и фибры тот же ряд, а неметаллические кольца под те же гнёзда обычно делают толще.

Видно, что толщина растёт ступенями: 1 мм до размера 10 × 16, 1,5 мм от 10 × 18 до 22 × 29 и 2 мм от 23 × 28. Если старое кольцо после затяжки стало тоньше, по нему толщину не определить, её берут из этого ряда или из документации на узел.

Какое плоское кольцо нужно на штуцер M14×1,5

На штуцер M14×1,5 ставят плоское кольцо с внутренним диаметром 14,2 мм и наружным 17,9 или 19,9 мм при толщине 1,5 мм, если речь о меди или алюминии по DIN 7603. Наружный диаметр выбирают по ширине торца под шестигранником. Неметаллическое кольцо из паронита или фторопласта под ту же резьбу обычно делают толщиной 1,5–2 мм, а резиновое толще, и посадку штуцера проверяют заново.

Трубная резьба G: кольцо подбирают по миллиметрам резьбы

Обозначение трубной резьбы называет условный проход трубы, диаметр самой резьбы заметно больше. Наружный диаметр резьбы 1/4 равен 13,157 мм, 3/8 равен 16,662 мм, 1/2 равен 20,955 мм, 3/4 равен 26,441 мм, 1 дюйм равен 33,249 мм (ГОСТ 6211-81, табл. 2 на meganorm.ru; у цилиндрической резьбы G по ГОСТ 6357-81 номинальные диаметры те же). Кольцо, подобранное по «половине дюйма», то есть около 12,7 мм, на G1/2 просто не наденется.

Таблица показывает то, чего нет в наборах колец: ряд DIN 7603 составлен под метрические резьбы, и под трубные он садится неровно. У G1/4 и G1 зазор по отверстию меньше 0,1 мм, кольцо надевается туго и может закусываться на заходе резьбы. У G3/4 зазор почти 0,9 мм, и кольцо при затяжке смещается. В обоих случаях для партии разумнее заказать кольцо с отверстием на 0,2–0,3 мм больше резьбы, например 13,5 × 18 мм для G1/4. Для дюймовых резьб UNF на американской технике ряд другой, и такие кольца сверяют по каталогу изготовителя узла.

Какое кольцо подходит под резьбу G1/2

Под резьбу G1/2 подходит плоское кольцо 21 × 26 мм толщиной 1,5 мм: внутренний диаметр 21,2 мм на 0,25 мм больше наружного диаметра резьбы 20,955 мм. Кольцо с отверстием 20 мм не наденется, а с отверстием 22 мм будет смещаться при затяжке. Для паронита и фторопласта размер тот же, толщину выбирают по глубине гнезда.

Толщина кольца меняет посадку штуцера

Медное кольцо толщиной 1,5 мм при затяжке сминается на десятые доли миллиметра, штуцер встаёт почти в то же положение, что и без кольца. Паронит и фторопласт сжимаются сильнее, а резина ещё сильнее. Если под штуцер с ограниченной длиной резьбы поставить кольцо вдвое толще, штуцер не дойдёт до упора или потеряет виток захода.

Отсюда правило замены материала: толщину нового кольца сверяют с длиной резьбы и глубиной гнезда, толщины старого кольца для этого мало. Пример: штуцер с длиной резьбы 12 мм в гнезде глубиной 11 мм с медным кольцом 1,5 мм входит в резьбу примерно на 10,5 мм. Резиновое кольцо 3 мм сократит свинчивание примерно до 9 мм, то есть на виток резьбы с шагом 1,5 мм, и нагрузку возьмёт меньшее число витков. Правила замены медной шайбы и её повторной установки после отжига относятся к медной прокладке.

Материал выбирают по среде, температуре и частоте разборки

Пять материалов закрывают почти все плоские кольца под штуцеры и пробки. Свойства ниже даны как ориентир для марок общего назначения; материал под ваш узел фиксируется в КП.

Для частой разборки на воде, масле и воздухе вместо сплошного кольца ставят обрезиненную шайбу: металлическое кольцо держит усилие затяжки, а резиновая кромка уплотняет. Обрезиненные шайбы подбирают по конструкции соединения. Если на гидравлическом фитинге уплотнение стоит на торце или конусе штуцера, это уже другой тип соединения, и для него нужны кольца для фитингов круглого сечения.

Тираж решает, резать кольца или вырубать штампом

Плоское кольцо из неметалла делают двумя путями. Единицы и десятки штук режут без оснастки: тонкий паронит и резину на плоттере, толстую резину и фторопласт на гидроабразивной резке. Сотни и тысячи одинаковых колец выгоднее вырубать штампом: ленточный штамп стоит от 6 000 ₽, после чего каждое кольцо получается за один удар пресса (ориентировочно, с НДС, точная цена в КП).

Пример расчёта: кольцо 14 × 20 мм имеет два контура общей длиной около 107 мм. При ориентировочной цене гидроабразивного реза от 35 ₽ за погонный метр с НДС рез одного кольца обходится от 3,7 ₽, но к нему добавляются заправка листа и время на мелкие детали. Штамп за 6 000 ₽ на партии 500 колец добавляет к каждому 12 ₽, на партии 3 000 колец 2 ₽. Если кольца расходуются тысячами в год, штамп окупается; если нужно 50 штук разных размеров, выгоднее резка.

Для мелких колец есть и ограничение по точности. Отверстие 10 мм в паронитовом кольце после вырубки получается чётким, а после резки на плоттере может иметь небольшую ступеньку в точке входа ножа. Для колец под резьбу M8–M12 в тираже это ещё один довод в пользу штампа.

Проверка плоского кольца перед заказом партии

Ошибку с размером или материалом проще поймать до запуска, чем после монтажа сотни колец. Схема и список ниже собирают то, что надо сверить, когда кольца заказывают партией под конкретный узел.

• резьба штуцера и её стандарт: метрическая с шагом или трубная G, дюймовая UNF;
• отверстие кольца на 0,2–0,3 мм больше наружного диаметра резьбы;
• диаметр опорного торца под шестигранником и плоскости корпуса;
• толщина старого кольца в неповреждённом месте и глубина гнезда;
• среда, рабочая и максимальная температура, давление;
• как часто узел разбирают;
• нужен ли ограничитель затяжки для мягкого материала;
• количество сейчас и расход за год, чтобы выбрать резку или штамп;
• нужны ли документы на материал, например для пищевого или питьевого контакта.

Если все пункты закрыты, кольцо рассчитывается без образца. Если неизвестен торец или материал, удобнее прислать старое кольцо или фото гнезда с линейкой. Изготовление уплотнительных колец по размеру из паронита, резины и фторопласта начинается с этих данных.

Плоское кольцо течёт по трём причинам

Первая причина в размере: кольцо с завышенным отверстием смещается при затяжке и встаёт на торец краем. Вторая в затяжке: мягкое кольцо пережали, и оно выдавилось наружу, или металлическое недотянули. Третья в поверхности: на торце штуцера или корпуса остались риски, следы старого кольца, заусенец от резьбы.

Замена кольца на «то же самое» без осмотра торцов лечит только первую причину. Если подтёк возвращается, перед заказом новой партии проверяют плоскостность и чистоту опорных поверхностей, а когда узел требует частой разборки, переходят со сплошного кольца на обрезиненную шайбу или кольцо круглого сечения в канавке; между этими типами выбирают по правилам выбора кольцевого уплотнения.