Těsnění v hydrocylindru selhává nenápadně: nejprve se objeví lehký únik podél hřídele, poté tlak klesá a uzel přestane udržovat zatížení v nejhorším bodu cyklu. Gumová manžeta pod vysokým tlakem vnikne do mezery a rozervá se, silikonová vůbec nedrží opotřebení. Polyuretanové těsnění od TIMOL vydrží tlak i abrazivum, nevnikne do mezery a slouží násobně déle než guma. Rozebereme, jak polyuretanové těsnění pracuje, proč poráží jiné materiály v číslech a jak objednat manžetu pro váš cylindr.
Co je polyuretanové těsnění a jak funguje
Těsnění uzavírá cestu kapalině nebo plynu mezi pohyblivými nebo nepohyblivými povrchy: zabraňuje vytékání hydraulické kapaliny z cylindru a pronikání nečistot a vlhkosti dovnitř. Pracovní hrana těsnění se přitlačuje k hřídeli nebo pouzdru vlastní pružností plus tlakem prostředí, a právě zde jsou rozhodující mechanické vlastnosti materiálu.
Polyuretan se pro těsnění hodí ideálně, protože kombinuje elasticitu potřebnou pro těsný kontakt s pevností, která nedovolí hraně vniknout do mezery. Odolnost vůči roztržení 40-120 kN/m a pevnost v tahu 39-87 MPa znamenají, že i pod vysokým tlakem hrana drží geometrii a neruší se. To je hlavní důvod, proč polyuretan dominuje v hydraulických manžetách.
Profil průřezu těsnění určuje jeho práci neméně než materiál. Manžeta s pracovní hranou a pružnou opěrou se samočinně dotahuje tlakem prostředí: čím vyšší tlak, tím těsněji se hrana přitlačuje k hřídeli. Opěrno-vodicí kroužky z polyuretanu přebírají boční zatížení a zabraňují dotyku hřídele s pouzdrem kov na kov. Tyto prvky se často osazují v kompletu, a výroba z jednoho materiálu je výhodná z hlediska kompatibility a životnosti.
Z polyuretanu se vyrábí celá řada těsnicích dílů: manžety hřídele a pístu, stírače nečistot, opěrno-vodicí kroužky, těsnění pneumo a hydrocylindrů, statické podložky. Přehled typických výrobků je v katalogu výrobků.
Proč polyuretan poráží gumu, silikon a fluoroplast
Polyuretan vyhrává u jiných těsnicích materiálů kombinací otěruvzdornosti, pevnosti a odolnosti vůči olejům, tedy přesně vlastnostmi, které určují životnost těsnění v reálném cylindru. Každý konkurent je silný v jedné věci, ale prohrává v celku.
Guma NBR je odolná vůči olejům a levná, ale mechanicky slabá: pevnost v tahu 10-25 MPa a odolnost vůči roztržení 10-50 kN/m. Při vysokém tlaku hrana vnikne do mezery mezi hřídelem a pouzdrem a rozervá se. V obrušování guma také zaostává, 80-150 mm³ oproti polyuretanovým 38-39 mm³, proto v abrazivním prostředí manžeta z polyuretanu slouží výrazně déle.
Silikonová guma má široký teplotní rozsah, ale pro dynamická těsnění nevhodná: obrušování až 150-350 mm³ a pevnost v tahu jen 5-12 MPa. Je dobrá pro statické podložky v horkých uzlech, nikoli pro pohyblivý hřídel. Fluoroplast je chemicky inertní a kluzký, ale teče pod zatížením a má nejhorší obrušování, 200-500 mm³, proto jako samostatná hrana dynamického těsnění také nedrží životnost.
Srovnání materiálů pro těsnění
Tabulka srovnává polyuretan se třemi rozšířenými těsnicími materiály dle parametrů kritických pro práci pod tlakem.
| Materiál | Obrušování DIN 53516, mm³ | Pracovní t, °C | Pevnost v tahu, MPa | Odolnost vůči olejům |
|---|---|---|---|---|
| Polyuretan TIMOL | 38-39 | -60 do +100 | 39-87 | vynikající |
| Guma NBR | 80-150 | -30 do +100 | 10-25 | dobrá |
| Silikonová guma | 150-350 | -60 do +230 | 5-12 | střední |
| Fluoroplast PTFE | 200-500 | -200 do +260 | 15-35 | vynikající |
Silikon a fluoroplast vyhravují v horní teplotní hranici, ale pro dynamické těsnění to není rozhodující: jejich obrušování je mnohem horší než u polyuretanu a silikon je navíc slabý na tah. Guma NBR se drží lépe, avšak v pevnosti a opotřebení stále zaostává za polyuretanem dvakrát i více. Pro pohyblivá těsnění pod tlakem a abrazivem polyuretan zůstává optimálním materiálem, a silikon s fluoroplastem mají smysl jen v úzkých teplotních nebo chemických nikách.
Rada inženýra: při výběru těsnění se nedívejte jen na rozměr, ale na velikost montážní mezery mezi hřídelem a pouzdrem. Čím větší mezera a tlak, tím vyšší pravděpodobnost vniknutí hrany, a tím tužší polyuretan nebo opěrný kroužek jsou potřeba. Před instalací zkontrolujte fazety a ostré hrany v drážce: zadřenina řeže novou manžetu při montáži. A nenatahujte těsnění prudce při nasazování, polyuretan je pružný, ale přetažená hrana ztrácí přesnost uložení.
Kde se polyuretanová těsnění používají
Hydraulika a pneumatika jsou hlavní oblastí použití polyuretanových těsnění: manžety hřídelů a pístů v cylindrech lisů, zdvihačů, silniční a stavební techniky pracují pod vysokým tlakem a v olejovém prostředí, kde se polyuretan cítí nejlépe. Stírače nečistot chrání hřídel před vnějšími nečistotami a vlhkostí, čímž prodlužují životnost hlavního těsnění.
Průmyslové zařízení používá polyuretanová těsnění a podložky v uzlech, kde je důležitá odolnost vůči vibracím a chemii. Stavební a silniční technika, jakož i komunální stroje, osazují polyuretanové manžety díky trvalému kontaktu s abrazivem a nečistotami, které rychle ničí gumu. V zemědělské technice, kde hydraulika pracuje zaprášená a pod proměnlivým zatížením celou sezónu, trvanlivost polyuretanového těsnění přímo ovlivňuje počet nucených zastávek v poli.
Zvláštní zmínku si zaslouží stírače nečistot. V technice pracující v blátě opotřebovaný stírač propustí abrazivum na hřídel, který za krátkou dobu zničí i hlavní těsnění a nabrousí hřídel. Polyuretanový stírač s tuhší hranou stírá nečistoty efektivněji než gumový a sám slouží déle, proto chrání celý těsnicí uzel, nikoli jen uzavírá vnější obvod.
Polyuretan TIMOL pracuje ve dvanácti odvětvích průmyslu, a všude, kde je tlak, olej a opotřebení, těsnění z tohoto materiálu dává delší životnost než guma. Kompletní sortiment je v katalogu výrobků a technologické podrobnosti v referenční sekci.
Jak objednat těsnění pro váš uzel
Pro výrobu dodejte vzorek starého těsnění nebo výkres s rozměry: průměr hřídele nebo pístu, šířku a hloubku drážky, profil průřezu. Pokud vzorek není k dispozici, zaměřte uzel a popište pracovní podmínky: tlak, teplotu, typ kapaliny, přítomnost abrazivu. Dle těchto dat technologové zvolí tvrdost a profil hrany.
Výroba je možná kusově, pro opravu konkrétního cylindru, i v sériích pro park stejnotypového zařízení. Technologie volného lití umožňuje reprodukovat i stažený z výroby nebo nestandardní profil bez drahého nářadí. Pro konzultaci, výběr a objednávku se obraťte prostřednictvím kontaktů závodu TIMOL. Inženýři zvolí těsnění dle vašeho tlaku a prostředí a vyrobí ho přesně dle geometrie uzlu.