Uszczelnienie w siłowniku hydraulicznym zawodzi niezauważalnie: najpierw pojawia się lekki wyciek przy trzpieniu, potem ciśnienie spada, a węzeł przestaje utrzymywać obciążenie w najgorszym punkcie cyklu roboczego. Gumowy mankiet pod wysokim ciśnieniem jest wyciskany w szczelinę i ulega rozerwaniu, silikonowy nie wytrzymuje zużycia w ogóle. Poliuretanowy uszczelniacz od TIMOL wytrzymuje ciśnienie i ścierniwo, nie extruzuje w szczelinę i służy wielokrotnie dłużej od gumy. Poniżej omówimy, jak działa poliuretanowe uszczelnienie, dlaczego przewyższa inne materiały w liczbach i jak zamówić mankiet pod Twój siłownik.
Czym jest poliuretanowy uszczelniacz i jak działa
Uszczelniacz blokuje drogę cieczy lub gazowi między ruchomymi albo nieruchomymi powierzchniami: nie pozwala płynowi hydraulicznemu wypływać z siłownika, a brudu i wilgoci dostawać się do środka. Robocza krawędź uszczelnienia jest dociskana do trzpienia lub tulei własną sprężystością plus ciśnieniem ośrodka, i właśnie tutaj decydują mechaniczne właściwości materiału.
Poliuretan idealnie nadaje się do uszczelnień, bo łączy elastyczność potrzebną do szczelnego kontaktu z wytrzymałością, która nie pozwala krawędzi wypchnąć się w szczelinę. Opór na rozdzieranie 40-120 kN/m i wytrzymałość na rozrywanie 39-87 MPa oznaczają, że nawet pod wysokim ciśnieniem krawędź utrzymuje geometrię i nie ulega zniszczeniu. To główny powód dominacji poliuretanu w hydraulicznych mankietach.
Profil przekroju uszczelnienia kształtuje jego pracę nie mniej niż materiał. Mankiet z roboczą wargą i sprężystym podparciem samopodciska się ciśnieniem ośrodka: im wyższe ciśnienie, tym mocniej krawędź dociska się do trzpienia. Pierścienie prowadząco-oporowe z poliuretanu przejmują boczne obciążenie i nie pozwalają trzpieniowi dotykać tulei metalem o metal. Te elementy często montuje się w komplecie, a ich wykonanie z jednego materiału jest korzystne ze względu na kompatybilność i zasób.
Z poliuretanu wykonuje się cały asortyment części uszczelniających: mankiety trzpienia i tłoka, zgarniaki brudu, pierścienie prowadząco-oporowe, uszczelnienia siłowników pneumatycznych i hydraulicznych, statyczne uszczelki. Technologię wykonania takich części omówiliśmy szczegółowo w materiale o mankietach poliuretanowych.
Dlaczego poliuretan przewyższa gumę, silikon i teflon
Poliuretan wygrywa z innymi materiałami uszczelniającymi w połączeniu odporności na zużycie, wytrzymałości i odporności na oleje — czyli właśnie tych właściwości, które decydują o zasobie uszczelnienia w rzeczywistym siłowniku. Każda alternatywa jest silna w jednym, lecz przegrywa w bilansie.
Guma NBR jest olejotrwała i tania, lecz mechanicznie słaba: wytrzymałość na rozrywanie 10-25 MPa i opór na rozdzieranie 10-50 kN/m. Pod wysokim ciśnieniem jej krawędź extruzuje w szczelinę między trzpieniem a tuleją i ulega rozerwaniu. Pod względem ścieralności guma też ustępuje: 80-150 mm³ wobec poliuretanowych 38-39 mm³, dlatego w środowisku ściernym mankiet z poliuretanu służy znacznie dłużej.
Guma silikonowa ma szeroki zakres temperatur, lecz do dynamicznych uszczelnień nie nadaje się: jej ścieralność wynosi aż 150-350 mm³, a wytrzymałość na rozrywanie tylko 5-12 MPa. Dobra jest do statycznych uszczelek w gorących węzłach, lecz nie do ruchomego trzpienia. PTFE jest chemicznie inertny i ślizgający, lecz pełza pod obciążeniem i ma najgorszą ścieralność: 200-500 mm³, dlatego jako samodzielna krawędź dynamicznego uszczelnienia też nie wytrzymuje zasobu.
Porównanie materiałów do uszczelnień
| Materiał | Ścieralność DIN 53516, mm³ | Temp. rob., °C | Wytrzymałość na rozrywanie, MPa | Odporność na oleje |
|---|---|---|---|---|
| Poliuretan TIMOL | 38-39 | -60…+100 | 39-87 | doskonała |
| Guma NBR | 80-150 | -30…+100 | 10-25 | dobra |
| Guma silikonowa | 150-350 | -60…+230 | 5-12 | umiarkowana |
| PTFE (Teflon) | 200-500 | -200…+260 | 15-35 | doskonała |
Silikon i PTFE wygrywają górną granicą temperatury, lecz dla dynamicznego uszczelnienia to nie jest decydujące: ich ścieralność jest wielokrotnie gorsza od poliuretanu, a silikon jest jeszcze słaby na rozrywanie. Guma NBR trzyma się lepiej, lecz pod względem wytrzymałości i zużycia i tak ustępuje poliuretanowi dwukrotnie i więcej. Do ruchomych uszczelnień pod ciśnieniem i ścierniwo poliuretan pozostaje optymalnym materiałem, a silikon i PTFE mają sens tylko w wąskich niszach temperaturowych lub chemicznych.
Wskazówka inżyniera: dobierając uszczelnienie, zwróć uwagę nie tylko na rozmiar, lecz na wielkość luzu montażowego między trzpieniem a tuleją. Im większy luz i ciśnienie, tym wyższe ryzyko extruzji krawędzi i tym twardszy poliuretan lub pierścień oporowy jest potrzebny. Przed montażem sprawdź fazki i ostre krawędzie w rowku: zadziór przycina nowy mankiet przy zakładaniu. I nie naciągaj uszczelnienia mocno przy wkładaniu — poliuretan jest sprężysty, lecz zbyt naciągnięta krawędź traci dokładność pasowania.
Gdzie stosuje się poliuretanowe uszczelniacze
Hydraulika i pneumatyka stanowią główny obszar zastosowania poliuretanowych uszczelnień: mankiety trzpieni i tłoków w siłownikach pras, podnośników, sprzętu drogowego i budowlanego pracują pod wysokim ciśnieniem w środowisku olejowym, gdzie poliuretan sprawdza się najlepiej. Zgarniaki brudu chronią trzpień przed zewnętrznym brudem i wilgocią, przedłużając zasób uszczelnienia głównego.
Wyposażenie przemysłowe stosuje poliuretanowe uszczelnienia i uszczelki w węzłach wymagających odporności na wibracje i chemię. Sprzęt budowlany, drogowy i komunalny montuje poliuretanowe mankiety ze względu na stały kontakt ze ścierniwo i brudem, który szybko niszczy gumę. W maszynach rolniczych, gdzie hydraulika pracuje w zapyleniu i pod zmiennym obciążeniem przez cały sezon, trwałość poliuretanowego uszczelnienia wprost wpływa na liczbę przymusowych zatrzymań w polu.
Osobno warto wspomnieć o zgarniacze brudu. W sprzęcie pracującym w błocie zużyty zgarniak przepuszcza ścierniwo na trzpień, który w krótkim czasie niszczy już uszczelnienie główne i poleruje trzpień. Poliuretanowy zgarniak z twardą krawędzią zdejmuje brud efektywniej od gumowego i sam służy dłużej, chroniąc cały węzeł uszczelniający, a nie tylko zamykając zewnętrzny obwód.
Poliuretan TIMOL pracuje w dwunastu branżach przemysłu, i wszędzie tam gdzie jest ciśnienie, olej i zużycie, uszczelnienie z tego materiału daje dłuższy zasób od gumy. Pełny asortyment w katalogu wyrobów, a szczegóły technologiczne w dziale informacji technicznej.
Jak zamówić uszczelniacz pod Twój węzeł
Do wykonania dostarcz wzorzec starego uszczelnienia lub rysunek z wymiarami: średnicę trzpienia lub tłoka, szerokość i głębokość rowka, profil przekroju. Jeśli wzorca nie ma, zdejmij wymiary węzła i opisz warunki pracy: ciśnienie, temperaturę, typ cieczy, obecność ścierniwa. Na podstawie tych danych technolodzy dobiorą twardość i profil krawędzi.
Wykonanie możliwe jest jednostkowo, do naprawy konkretnego siłownika, i partiami dla parku jednotypowego sprzętu. Technologia odlewania swobodnego pozwala odtworzyć nawet wycofany z produkcji lub niestandardowy profil bez kosztownego oprzyrządowania. Po konsultację, dobór i zamówienie skontaktuj się przez kontakty zakładu TIMOL. Inżynierowie dobiorą uszczelnienie pod Twoje ciśnienie i środowisko i wykonają je dokładnie pod geometrię węzła.