Шевронные уплотнения (Chevron Vee Packing)

Шевронные уплотнения — это набор компонентов, формирующих многоэлементный уплотнительный узел. В состав узла входят шевронные манжеты, опорное и нажимное кольцо. Шевронный комплект – это полная сборка данных элементов, функционирующая как единое целое для создания герметичного барьера. Эти системы находят свое место в узлах с динамическими нагрузками, где требуется высокая степень герметичности.

Конструкция шевронных уплотнений базируется на принципе постепенного распределения давления. Каждый элемент воспринимает часть усилия, снижая нагрузку на остальные. Такая схема снижает вероятность разрушения при резком скачке компрессии, повышает общую надёжность узла.

Комплектность строго фиксирована: прижимное кольцо, несколько рабочих манжет (всегда в нечётном количестве) и опорное кольцо. Конструкция ориентирована на работу в условиях, когда стандартные одинарные манжеты теряют герметичность из-за вибрации, неравномерного износа или длительной эксплуатации в агрессивной среде.

С этим товаром вместе покупают:

• Кольца круглого сечения
• Опорно-направляющие кольца

Конструкция и принцип работы

Конструкция шевронного уплотнительного узла предусматривает наличие нескольких ключевых элементов, каждый из которых выполняет свою специфическую функцию. Принцип действия основан на радиальном расклинивании V-образных манжет под воздействием давления рабочей среды.

Элементы комплекта

Стандартный шевронный комплект включает:

1. Нажимное (прижимное) кольцо: Этот элемент передает осевое усилие на пакет шевронных манжет, способствуя их предварительному поджатию и начальной герметизации. Оно обычно располагается со стороны низкого давления или со стороны крышки гидроцилиндра.
2. Шевронные манжеты: Это основные уплотняющие элементы. Их количество в комплекте (обычно от 3 до 7) определяет способность узла выдерживать давление и компенсировать износ. Каждая манжета имеет характерную V-образную форму поперечного сечения.
3. Опорное кольцо: Данный элемент воспринимает осевые нагрузки от пакета манжет и предотвращает их выдавливание в зазор со стороны высокого давления. Оно контактирует непосредственно с уплотняемой поверхностью и замыкает уплотнительный пакет.

Все компоненты собирают в определенной последовательности в уплотнительной канавке штока или цилиндра.

Механизм герметизации

При подаче давления рабочая среда воздействует на внутренние поверхности V-образных шевронных манжет. Благодаря их специфической форме, осевое давление преобразуется в радиальное усилие, прижимающее «крылья» манжет к уплотняемым поверхностям штока (или цилиндра) и стенкам канавки.

Чем выше давление в системе, тем сильнее прижатие манжет, что обеспечивает эффект самоуплотнения. Такая многоступенчатая герметизация, создаваемая несколькими манжетами в пакете, позволяет равномерно распределить нагрузку и повысить общую надежность узла. Каждая последующая манжета в направлении высокого давления дополнительно герметизирует возможные микропротечки предыдущей. Это ключевое отличие шевронных уплотнений от одиночных уплотнительных элементов.

Типы комплектов

Шевронные комплекты классифицируются по направлениям давления, количеству рабочих элементов и материалам. Эта классификация важна для корректного подбора конструкции под конкретные условия эксплуатации.

По направлению давления

• Односторонние — рассчитаны на герметизацию с одной стороны.
• Двусторонние — симметричные сборки для условий, где давление может прикладываться с обеих сторон.

По количеству рабочих элементов

• 3–5  манжет — стандартные сборки для среднего давления.
• 6–7 и более — усиленные конструкции для высоконагруженных систем с давлением до 70 МПа.

Чем больше число манжет, тем выше ступенчатость герметизации, а также адаптивность к износу.

По исполнению колец

• Цельные кольца — высокая механическая прочность, применяются при статической сборке.
• Разрезные кольца — облегчённый монтаж в закрытые канавки, особенно в условиях ремонта оборудования на месте.

По материалу

• Резинотканевые — классическое исполнение для стабильных условий.
• Полимерные (PU, PTFE) — для агрессивных сред, высоких скоростей.
• Комбинированные — совмещение термостойкости с прочностью.

Твёрдость шевронных манжет меняется в диапазоне 70–90 единиц по Шору A. Параметр определяет величину радиальной деформации и устойчивость к перепадам давления.

Преимущества

Шевронные комплекты — это не просто уплотнение, а система с динамической адаптацией. В отличие от монолитных решений, здесь каждый элемент принимает участие в герметизации и продлевает общий срок службы.

Технические преимущества

• Многоступенчатая защита: каждый V-элемент компенсирует возможную утечку предыдущего.
• Автоматическая реакция на давление: при росте давления манжеты усиливают контакт.
• Износ компенсируется деформацией: даже при частичной потере толщины герметизация сохраняется.
• Стабильная работа при вибрациях: за счёт гибкой структуры элементов.
• Устойчивость к выдавливанию: особенно в исполнениях с опорными кольцами из металла или армированных полимеров.
• Простота ремонта: можно заменить только манжеты, не трогая корпус.

Практические эффекты

• Снижение утечек и аварийных остановок.
• Повышение срока службы цилиндров без демонтажа.
• Стабильное поведение в диапазоне температур –45°C…+200°C.

Комплекты шевронных уплотнений сохраняют герметичность при износе, колебаниях давления и длительной нагрузке.  Их геометрия допускает радиальную деформацию без утраты функциональности. При соблюдении монтажных параметров и стабильных рабочих условиях срок эксплуатации достигает нескольких тысяч часов.

Типовые задачи

Шевронные уплотнения — это не универсальные манжеты, а узкоспециализированные компоненты для тяжёлых условий. Их применяют в тех случаях, где:

• давление превышает 20–25 МПа,
• наблюдаются резкие перепады температур,
• важна компенсация износа без замены всего узла.

Наиболее часто шевронные комплекты встречаются в:

• Гидравлике — особенно в тяжёлой промышленности;
• Карьерах— экскаваторы, буровые установки, где пыль, вибрация, загрязнения убивают обычные манжеты;
• Шахтнах — крепи, домкраты, устройства подъёма с высокой цикличностью работы;
• Оборудовании переработки сырья — где требуется термостойкость, химическая нейтральность;
• Судостроении, тяжёлой технике — из-за вибраций и нестабильных нагрузок.

Узел применения	Давление, бар	Рабочая среда	Материал комплекта	t, °C	Рекомендации по применению
Гидроцилиндр пресса	250–400	Минеральное масло	NBR с тканевым армированием	–40…+120	Ограничитель экструзии обязателен
Привод буровой установки	320–450	Буровой раствор, ПАВ	PTFE + ткань	–30…+180	Усиленный профиль, стойкость к химии
Гидрораспределитель	100–200	Гидравлическое масло	PU (полиуретан)	–45…+90	Компактный комплект без усиления
Цилиндр подъёмника	160–300	Масло + загрязнения	NBR / FKM	–40…+140	С грязесъёмным элементом

Важно: шевронные уплотнения не дублируют функцию уплотнения штока или поршня напрямую. Для этих задач применяются другие конструкции — см. соответствующие страницы.

Шевронные уплотнения по ГОСТ 22704-77

Комплекты по ГОСТ 22704-77 представляют собой стандартные резинотканевые уплотнительные сборки, предназначенные для герметизации штоков и цилиндров гидросистем. Диапазон рабочих диаметров — от 8 до 2000 мм. Конструкция рассчитана на компрессию до 63 МПа и скорость возвратно-поступательного движения до 3 м/с. Рабочая среда — минеральные масла, нефть, пресная и морская вода, эмульсии. Температурный режим: –50…+100°C (кратковременно до +120°C).

Компоновка

В состав каждого комплекта входят:

• прижимное кольцо (КН);
• шевронные манжеты (МШ);
• опорное кольцо (КО).

Шевронные манжеты изготавливаются из резинотканевых материалов двух типов. Состав определяет температурный диапазон и срок службы.

• Тип 1: рассчитаны на 2 года эксплуатации при –30…+70°C.
• Тип 2: до 5 лет при –50…+120°C.

Материалы: резины на базе хлоропренового каучука и СКН, армированные синтетической тканью.

Максимальное количество манжет в сборке — до 7 штук. Это обеспечивает поэтапное распределение давления и устойчивую работу при износе отдельных элементов. Опорное кольцо воспринимает осевую нагрузку и препятствует выдавливанию. А прижимное передаёт усилие и фиксирует манжеты. Материалы: ацеталь, нейлон, фенопласты, армированная резина.

Назначение и стандартизация

ГОСТ 22704-77 регламентирует размеры, конфигурацию и допуски. Это упрощает замену при ремонте и обеспечивает совместимость с отечественными и импортными цилиндрами. Допускаются исполнения для одностороннего и симметричного давления.

Комплекты ГОСТ 22704-77 применяются:

• при изготовлении гидроцилиндров;
• в процессе капитального и текущего ремонта;
• в узлах, работающих при переменных нагрузках и агрессивных средах.

Полный перечень типоразмеров — от 8×20 до 2000×2060 мм приведён в таблице.

Материал:	Армированный тканью нитрил / витон или по запросу
Твердость:	95 ± 2А
Рабочее давление:	40 МПа
Рабочая температура:	-40°C ~ +120°C (нитрил, армированный тканью)
	-20°C ~ +200°C (Витон, армированный тканью)

Подбор и технические параметры

При расчёте необходимо учитывать:

• Геометрию канавки: глубина, радиус скруглений, фаски;
• Материал сопряжённых поверхностей: сталь, хром, латунь — влияет на трение и приработку;
• Режимы работы: импульсная нагрузка, пульсации, длительная статика;
• Рабочие среды: наличие воды, пыли, твёрдых частиц — критично для выбора материала.
• Температурные амплитуды: особенно при уличной установке (–45…+90°C в базовом исполнении, до +200°C в фторсодержащих).