Hydraulický válec začíná pouštět kapalinu, když manžeta ztratí pružnost nebo se obrousí o pístnici: tlak klesá, linka se zastaví a oprava se scvrkne na hledání těsnění správného profilu. Standardní pryžová manžeta často není po ruce v potřebné velikosti a její životnost v dynamickém uzlu je malá. Výroba polyuretanových manžet řeší oba problémy: litý polyuretan drží těsnění několikrát déle než pryž a odlévá se na jakýkoli profil podle výkresu. Dále rozeberu, čím je polyuretanová manžeta lepší než pryžová a PTFE, jak zvolit tvrdost, jakou technologií se vyrábí a co je třeba k objednávce v továrně.
Proč polyuretanová manžeta přežije pryžovou
Polyuretan spojuje odolnost proti opotřebení s vysokou pevností v tahu, proto manžeta z něj drží těsnost v pohyblivém uzlu déle než pryžová a lépe odolává vytlačení do mezery pod tlakem. To je hlavní důvod přechodu na polyuretanová těsnění v hydraulice.
Pracovní plocha manžety se neustále tře o pístnici nebo stěnu válce a právě opotřebení určuje životnost. Otěr litého polyuretanu podle DIN 53516 činí 38-39 mm³, zatímco u NBR pryže, nejrozšířenějšího materiálu těsnění, dosahuje 80-150 mm³. Za jinak stejných podmínek se polyuretanová hrana obrušuje několikrát pomaleji. Druhým faktorem je pevnost v tahu: u polyuretanu je 39-87 MPa oproti 10-25 MPa u NBR pryže. Vyšší pevnost znamená, že se manžeta netrhá na hraně a nevytlačuje se do mezery mezi pístnicí a vedením pod pulzujícím tlakem.
Polyuretan také drží oleje a hydraulické kapaliny na úrovni olejovzdorné pryže, ale výrazně ji převyšuje v opotřebení. Pracovní rozsah -60 do +100 °C pokrývá většinu průmyslových hydraulických systémů, od techniky v mrazu po ohřáté uzly.
Další výhodou je odolnost proti dalšímu trhání na hraně. Těsnicí hrana manžety neustále pracuje na hranici a obepíná pístnici při každém zdvihu. Pryž s nízkou pevností v tahu rychle natrhne tuto zónu a manžeta začíná prosakovat tenkým pramínkem i při neporušené hlavní části. Polyuretan se svou vyšší pevností drží hranu celou podstatně déle, proto těsnění selhává postupně a předvídatelně, nikoli náhlým únikem. Pro hydraulické systémy, kde náhlé selhání těsnění znamená havarijní zastavení, je tato předvídatelnost životnosti často důležitější než samotné číslo odolnosti proti opotřebení.
Srovnání materiálů pro manžety v číslech
Pro těsnění jsou důležité tři parametry naráz: odolnost proti opotřebení, pevnost v tahu a odolnost vůči prostředí. Níže jsou shrnuty referenční charakteristiky materiálů, z nichž se nejčastěji vyrábějí manžety a hřídelové těsnicí kroužky.
| Materiál | Otěr (DIN 53516), mm³ | Pracovní teplota, °C | Tvrdost | Pevnost v tahu, MPa | Odolnost vůči olejům |
|---|---|---|---|---|---|
| Polyuretan (TIMOL) | 38-39 | -60…100 | 85A-95A | 39-87 | vynikající |
| Pryž NBR | 80-150 | -30…100 | 40A - 90A | 10-25 | dobrá |
| Silikonová pryž | 150-350 | -60…230 | 20A - 80A | 5-12 | mírná |
| PTFE | 200-500 | -200…260 | 50D - 65D | 15-35 | vynikající |
Čísla vysvětlují, proč polyuretan dominuje v dynamických těsněních. Silikonová pryž snese široký teplotní rozsah, ale její otěr 150-350 mm³ a pevnost pouhých 5-12 MPa ji činí nevhodnou pro zatížené pohyblivé manžety; je to materiál pro statická teplovzdorná těsnění. PTFE je chemicky inertní a pracuje do +260 °C, avšak jeho otěr 200-500 mm³ a tečení pod zatížením omezují životnost v uzlech s třením. NBR pryž je levná a olejovzdorná, ale zaostává za polyuretanem 3 až 4krát v opotřebení a dvojnásobně v pevnosti. Polyuretan dává nejlepší rovnováhu právě pro pohyblivá těsnění pod tlakem.
U manžet pístnic a pístů nesnižujte tvrdost kvůli měkkosti. Příliš měkká hrana se pod tlakem vytlačuje do mezery mezi pístnicí a vedením a rychle se ničí. Pro pohyblivá těsnění berte vyšší hodnoty tvrdosti; to přímo prodlužuje životnost. Měkké značky nechte pro statická kontaktní těsnění s nízkým tlakem.
Technologie výroby manžet volným litím
Manžety z polyuretanu se odlévají technologií volného lití, která nevyžaduje drahou tlakovou formu, a proto je ekonomicky odůvodněná i pro jednotlivý opravárenský výrobek. To je klíčová výhoda, když je potřeba manžeta nestandardního profilu pro konkrétní uzel.
Proces začíná přípravou formy pro potřebný profil manžety: montážní průměr, výšku, tvar těsnicí hrany. Polyuretan zadané tvrdosti se nalije do formy a polymerizuje, načež se výrobek podle potřeby dovede na přesný rozměr. Protože volné lití umožňuje reprodukovat složitou geometrii, továrna vyrábí nejen manžety, ale i hřídelové těsnicí kroužky pro utěsnění hřídelů a tlumicí kroužky pro hydrauliku a pneumatiku. Materiál nezanechává stopy na stykových plochách a nepřitahuje nečistoty, proto uzel zůstává déle čistý. Více o službě výroby si přečtěte v sekci Služby.
Volba tvrdosti ve fázi lití je kritická. Tentýž polyuretan v různé tvrdosti se chová jako různé materiály: měkká hrana lépe přiléhá, ale hůře drží tlak, tvrdá naopak. Proto technolog nastavuje tvrdost podle konkrétních podmínek těsnění.
Volné lití je výhodné i tím, že umožňuje dělat opravárenské rozměry. Když jsou pístnice nebo válec už přebroušeny pro opravu a standardní manžeta nesedí průměrem, forma se připravuje na skutečný rozměr stykových dílů. To zachraňuje opotřebený uzel, který by se jinak musel odepsat kvůli absenci těsnění správné velikosti v katalozích. U starého nebo vzácného zařízení staženého z výroby je výroba manžety na skutečné rozměry často jediným způsobem, jak vrátit stroj do provozu.
Kde se používají polyuretanové manžety a jak objednat
Polyuretanové manžety, hřídelové těsnicí kroužky a těsnicí kroužky pracují v hydraulických a pneumatických zařízeních, lisech, hydraulických čerpadlech, pístnicích válců a uzlech s otáčivými hřídeli. Jejich úkolem je utěsnit spoj, nepropouštět pracovní kapalinu ven a chránit uzel před prachem a vlhkostí zvenčí, přičemž zajišťují volný chod pohyblivých dílů.
Nejpohodlnějším způsobem, jak získat přesnou manžetu, je sejmout rozměry ze starého těsnění a stykových dílů: průměr pístnice nebo pístu, montážní průměr drážky, její šířku a hloubku, a také zaznamenat profil hrany. Pokud se stará manžeta zachovala, stačí ji předat jako vzorek a továrna reprodukuje geometrii bez samostatného výkresu. Když se těsnění ničí často, vyplatí se zároveň prohlédnout i mezeru v uzlu: někdy příčina není v materiálu manžety, ale v opotřebeném vedení, které zvětšuje mezeru a vyvolává vytlačení hrany.
Chcete-li objednat výrobu manžety pro svůj uzel, poskytněte továrně výkres těsnění nebo vzorek staré manžety spolu s podmínkami provozu: typ kapaliny, teplotu, charakter pohybu a potřebnou tvrdost. Podle těchto údajů technolog vybere značku polyuretanu a výroba reprodukuje profil technologií volného lití. Hotové typorozměry těsnění najdete v katalogu, a pro výpočet na nestandardní profil se obracejte na továrnu TIMOL přes stránku Kontakty.