Уплотнения служат для предотвращения потерь рабочей среды между смежными полостями, т. е. для запирания рабочей среды, находящейся под давлением, без давления или под вакуумом. Степень герметичности уплотнения характеризуется количеством уплотняемой среды (жидкости или газа), протекающей в единицу времени.

Уплотнения применяют для неподвижных и подвижных соединений. Неподвижные разъемные и неразъемные соединения должны быть достаточно герметичными. Разъемные неподвижные соединения должны допускать удобство монтажа и демонтажа без повреждения уплотняемых поверхностей и материала уплотнения; герметичность их не должна изменяться под влиянием температуры.

Герметизация подвижных уплотнений достигается правильным выбором технологических допусков уплотняемых деталей, применением лабиринтов специальной формы, назначением должных зазоров на уплотняемых деталях, выполненных с соответствующими допусками. Самую надежную герметичность для подвижных соединений обеспечивают контактные уплотнения, но они вызывают значительные потери на трение и при высоком давлении и большом числе оборотов сравнительно быстро изнашиваются. При любой конструкции подвижных соединений полная герметизация их недостижима.

Выбор конструкции и материала для уплотнения производят с учетом следующих основных требований: 1) обеспечение необходимой герметичности при достаточно длительном сроке службы; 2) износостойкость и минимальные потери на трение (для подвижных соединений);

Уплотнения для неподвижных соединений. Большинство химических процессов проходят в жидкой или газообразной среде при повышенном давлении или в вакууме, при высокой или низкой температуре и в агрессивной среде, поэтому герметичность неподвижных соединений имеет важное значение для нормальной и безопасной работы оборудования при эксплуатации. Герметичность неподвижных соединений достигается двумя способами: тщательной подгонкой, пришабровкой, притиркой и шлифовкой поверхностей соединяемых деталей или установкой между ними прокладок из материала более мягкого, чем материал соединяемых деталей.

Первый способ (беспрокладочные уплотнения) в основном применяют для герметизации соединении деталей машин (клапанов, золотников и сальников), штоков с поршнями, разъемных поверхностей корпусов турбомашин и т. п. Принцип действия беспрокладочного уплотнения основан на упругой и частично на остаточной деформациях неровностей на стыкуемых поверхностях.

Степень деформации контактирующей поверхности и ее площадь определяются классом чистоты, параллельностью стыкуемых плоскостей и их твердостью. Чем качественнее обработаны стыкуемые поверхности и чем выше их точность и класс чистоты, тем меньше их деформация.

Второй способ (уплотнения с применением прокладок) применяют для герметизации разъемных соединений химической аппаратуры. Решающее значение при этом имеет правильный выбор материала для прокладки.

Прокладки могут быть металлическими (медь, алюминий, сталь и т. д.), неметаллическими (картон, паронит, резина, асбест, прорезиненная ткань, фибра, кожа) и комбинированными, имеющими металлический каркас с неметаллическим заполнителем. Принцип действия уплотнения посредством прокладки основан на пластической деформации материала прокладки.

До нагрузки рабочим давлением в целях создания герметичности производят предварительное обжатие прокладки. Усилие обжатия зависит в основном от материала прокладки и площади обжатия. При нагрузке давлением плотность уплотнения обеспечивается за счет упругости прокладки. При этом необходимо учитывать, что на герметичность прокладочного соединения в условиях эксплуатации значительное влияние оказывает и соотношение между упругостью прокладки и упругостью болтов и фланцев.

При оценке надежности изделий в процессе их создания и эксплуатации применяется специальная терминология. ГОСТ 13377—67 устанавливает основные термины в области надежности изделий, общие для разных отраслей промышленности, в том числе термины по основным показателям надежности. Под изделием понимают системы и их элементы, в частности сооружения, машины, аппараты, приборы и их части, агрегаты, узлы и детали. Стандарт не исключает применения отраслевых терминов, являющихся дополнением к терминам, устанавливаемым настоящим стандартом и отражающим специфические требования к изделиям отрасли.

Основные термины:

Надежность — свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки. Надежность изделия обусловливается его безотказностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью, а также долговечностью его частей.

Эксплуатационные показатели — показатели производительности, экономичности, рентабельности и пр.

Работоспособность — состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями технической документации. Параметры, характеризующие выполнение функций, обусловливают эксплуатационные показатели изделия.

Отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособности. Признаки (критерии) отказов рекомендуется оговаривать в технической документации на изделия данного типа.

Неисправность — состояние изделия, при котором оно не соответствует хотя бы одному из требований технической документации. Следует различать неисправности, не приводящие к отказам, и неисправности (и их сочетания), вызывающие отказы.

Наработка — продолжительность или объем работы изделия, измеряемые в часах, километрах, гектарах, циклах, кубометрах или в других единицах. В процессе эксплуатации или испытаний можно различать суточную наработку, месячную наработку, наработку до первого отказа, наработку между отказами и др.

Безотказность — свойство изделия сохранять работоспособность в течение некоторой наработки без вынужденных перерывов. Для изделий, неремонтируемых или заменяемых после первого отказа, а также изделий, для которых из условия безопасности отказы недопустимы, показателями безотказности могут служить, например, вероятность безотказной работы, интенсивность отказов. Для ремонтируемых изделий показателями безотказности могут служить наработка на отказ, параметр потока отказов, вероятность безотказной работы.

Долговечность — свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов.

Предельное состояние изделия определяется невозможностью его

дальнейшей эксплуатации, обусловленной снижением эффективности либо требованиями безопасности, и оговаривается в технической документации. Показателями долговечности могут быть, например, ресурс, срок службы.

Ремонтопригодность — свойство изделия, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Под устранением отказов подразумевается восстановление работоспособности. Показателями ремонтопригодности могут служить, например, среднее время восстановления, вероятность выполнения ремонта в заданное время, средняя стоимость технического обслуживания.

Ресурс — наработка изделия до предельного состояния, оговоренного в технической документации. Различают ресурс до первого ремонта, межремонтный ресурс, назначенный ресурс, средний ресурс и др.

Срок службы — календарная продолжительность эксплуатации изделия до момента возникновения предельного состояния, оговоренного в технической документации, или до его списания. Различают срок службы до первого капитального (среднего) ремонта, срок службы между капитальными ремонтами, срок службы до списания, средний срок службы и др.

Наработка на отказ — среднее значение наработки ремонтируемого изделия между отказами. Если наработка выражена в единицах времени, может применяться термин среднее время безотказной работы.

Среднее время восстановления — среднее время вынужденного нерегламентированного простоя, вызванного отыскиванием и устранением одного отказа.

Коэффициент готовности — вероятность того, что изделие будет работоспособно в произвольно выбранный момент времени в промежутках между выполнениями планового технического обслуживания. Коэффициент эксплуатационной надежности — недопустимый термин.

Коэффициент технического использования — отношение наработки изделия в единицах времени за некоторый период эксплуатации к сумме этой наработки и времени всех простоев, вызванных техническим обслуживанием и ремонтами за тот же период эксплуатации.

Вероятность безотказной работы — вероятность того, что в заданном интервале времени или в пределах заданной наработки не возникает отказ изделия.

Интенсивность отказов — вероятность отказа неремонтируемого изделия в единицу времени после данного момента времени при условии, что отказ до этого момента не возник.

Резервирование — метод повышения надежности путем введения резервных частей, являющихся избыточными по отношению к минимальной функциональной структуре изделия, необходимой и достаточной для выполнения им заданных функций.

Сохраняемость — свойство изделия сохранять обусловленные эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения и транспортирования, установленного в технической документации.