NAZWA OPIS WYROBU NR STRONY ZASADA DZIAŁANIA 1 BUDOWA 2 ODMIANY KONSTRUKCYJNE WARGI USZCZELNIAJĄCEJ 3 ODMIANY KORPUSÓW 4 MATERIAŁY 5 OZNACZANIE 6 PRĘDKOŚĆ WAŁKA 7 TEMPERATURA 8 TARCIE 9 STRATY MOCY 10 CIŚNIENIE 11 WŁASNOŚCI EKSPLOATACYJNE MATERIAŁÓW ORAZ USZCZELNIEŃ 12 TOLERANCJE WYMIARÓW 13 WARUNKI ZABUDOWY 14 WAŁKI OBROTOWE - WYMAGANIA TECHNICZNE 15 SPOSOBY OSADZANIA USZCZELNIEŃ W GNIEŹDZIE 16 USZCZELNIENIA SPECJALNE TYPU KASETA 17 USZCZELNIENIA SPECJALNE TYPU COMBI 18 USZCZELNIENIA NISKOTARCIOWE 19 GEOMETRYCZNE WARUNKI PRACY 20 SERWIS I MONTAŻ 21 SMAROWANIE 22 USZKODZENIA USZCZELNIEŃ - DIAGNOSTYKA 23 WYTYCZNE DO PROJEKTOWANIA WĘZŁÓW USZCZELNIAJĄCYCH 24 PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ 25 PROCES PRODUKCJI SIMMERINGÓW 26 BADANIE SIMMERINGÓW 27 WYKAZ ZBLIŻONYCH USZCZELNIEŃ WYBRANYCH FIRM 28 Kontakt: Wojciech Wróblewski tel.: +48 667 060 212 e-mail: kontakt@wwprojekt.pl UWAGA: Zabrania się kopiowania stron bez zgody autora! http://wwprojekt.pl/ Aktualizacja: 24-05-2012
1 Mechanizm uszczelniania w ruchu obrotowym Ppr = Pspr + Pgum Pspr = (0,5 do 0,75) x Ppr Rozkład nacisków stykowych pod krawędzią uszczelniającą ZASADA DZIAŁANIA Pierścienie uszczelniające wałki obrotowe (PUWO) lub simmeringi są najbardziej rozpowszechnioną konstrukcją wśród uszczelnień ruchu obrotowego. Składają się z części dynamicznej w kształcie wargi uszczelniającej wykonanej z elastomeru i dociskanej promieniowo do powierzchni wałka za pomocą sprężyny naciągowej. Uszczelnienie pracuje na warstwie smarnej, której wymagana grubość zapewniona jest dzięki równowadze sił promieniowych pochodzących od sprężyny Pspr oraz elastomeru Pgum i siły hydrodynamicznej Ph powstającej w wyniku względnego ruchu obrotowego wałka, a krawędzią uszczelniającą. Pgum czyli zacisk obwodowy od gumy w trakcie eksploatacji znacznie spada w wyniku relaksacji naprężeń spowodowanej głównie temperaturą jak i też działaniem medium uszczelnianego. Pspr czyli zacisk obwodowy od sprężyny w tym czasie zwiększa swój udział. Sprężyna naciągowa jest ciasno zwinięta w związku z czym jest wstępnie naprężona. Siła wywierana przez sprężynę Pspr pochodzi od jej napięcia związanego z rozciągnięciem wargi uszczelniającej na wałku (wykres poniżej). Bardzo istotnym jest założenie optymalnej siły promieniowej, ponieważ zbyt wysoka jej wartość obniża żywotność uszczelnienia, natomiast zbyt niska prowadzi do utraty szczelności (wykres poniżej obok). Wartość nacisków promieniowych na krawędzi uszczelniającej maleje ze wzrostem średnicy wałka (wykres obok). Siła napięcia sprężyny w funkcji jej wydłużenia Przykładowa zależność nacisków promieniowych od średnicy wałka Przykładowy wpływ nacisków promieniowych na żywotność wargi Ppr = Ph Pspr - naciski pochodzące od sprężyny Pgum - naciski pochodzące od gumy Ppr - naciski promieniowe od wargi uszczelniającej Ph - siła hydrodynamiczna powstająca w warstwie smarnej
2 BUDOWA Pierścień uszczelniający z wargą pyłochronną Pierścień uszczelniający kasetowy Pierścienie uszczelniające typu simmering z wargą pyłochronną należą do uszczelnień standardowych. Składają się z wkładu metalowego usztywniającego, do którego zwulkanizowany jest na stałe korpus gumowy. Korpus gumowy składa się z części statycznej zapewniającej prawidłowe osadzenie w gnieździe komory uszczelnianej oraz z części dynamicznej - wargi uszczelniającej współpracującej z wałkiem. Dodatkowo na wardze uszczelniającej osadzona jest sprężyna naciągowa zapewniająca wymagany docisk krawędzi uszczelniającej do powierzchni wałka. Wkład metalowy zapewnia utrzymanie właściwego zacisku gumy znajdującej się pomiędzy jego powierzchnią zewnętrzną a gniazdem osadczym znajdującego się w korpusie węzła uszczelniającego. Pierścienie uszczelniające kasetowe należą do uszczelnień specjalnych. Cechą charakterystyczną tych uszczelnień jest to, że stanowią one zamknięty zespół konstrukcyjny wewnątrz którego występują wargi zaporowe i pyłochronne oraz uszczelniające. Pierścień jest nierozbieralny, a przestrzenie (komory smarne) fabrycznie wypełnione są smarem zaporowym chroniącym przed przedostawaniem się zanieczyszczeń pod krawędź uszczelniającą. Warga uszczelniająca współpracuje bezpośrednio z tuleją ślizgową będącą integralną częścią uszczelnienia kasetowego. Tuleja ślizgowa jest osadzona na wałku za pośrednictwem przywulkanizowanego do niej odpowiednio ukształtowanego elementu gumowego będącego jednocześnie uszczelnieniem statycznym. Uszczelnienia te stosuje się w warunkach bardzo dużego zanieczyszczenia zewnętrznego i w zależności od potrzeb występują różne ich konstrukcje.
3 ODMIANY KONSTRUKCYJNE WARGI USZCZELNIAJĄCEJ LEGENDA S - grubość przegubu wargi h - długość ramienia wargi l - względne położenie sprężyny c - wysokość wargi pod sprężyną Konstrukcja wargi uszczelniającej ma wpływ na parametry techniczne uszczelnienia. Wzajemne relacje wymiarów: s, h, l, c mają wpływ na wytrzymałość wargi na ciśnienie czynnika uszczelnianego, dynamikę uszczelnienia oraz jego stabilność pracy. Poniżej przedstawione są przykładowe konstrukcje wargi uszczelniającej oraz podany jest wpływ ich na parametry pracy oraz zastosowanie uszczelnień. Rodzaj Rysunek Opis Średnica wałka [mm] Przykładowe zaciski obwodowe wargi uszczelniającej na wałku* Zacisk obwodowy C [mm] Warga standardowa Warga specjalna 5 10 0,8±0,2 1,15±0,35 10 18 0,95±0,25 1,35±0,35 18 30 1,1±0,3 1,55±0,35 30 45 1,3±0,3 1,85±0,35 45 70 1,55±0,35 2,25±0,45 70 100 1,75±0,35 2,6±0,5 100 150 2,0±0,4 2,95±0,55 150 200 2,3±0,4 3,4±0,6 200 300 3,15±0,65 3,4±0,6 *Uwaga: producenci uszczelnień stosują zaciski obwodowe wargi na wałku według własnych założeń konstrukcyjnych, a wyżej wymienione wartości należy traktować jako orientacyjne. Odmiany konstrukcyjne wargi uszczelniającej ze względu na sposób jej wykonania Warga cięta Warga na gotowo Standardowa Z dodatkową wargą pyłochronną Wzmocniona Bez sprężyny Teflonowa Podwójna - duo Z kompensacją Hydrodynamiczna Grzebieniowa Uszczelniająco zgarniająca Wargi standardowe w wykonaniu ze zwiększonym kątem od strony powietrznej i i mniejszym. Mogą również być wykonane w wersji ciętej i na gotowo w zależności od zastosowanego systemu formującego podczas wulkanizacji. Warga standardowa z dodatkową wargą pyłochronną zabezpieczającą wargę uszczelniającą przed przedostawaniem się do niej różnego rodzaju brudu z zewnętrznego obszaru węzła uszczelniającego. Wargi wzmocnione poprzez: zwiększony przekrój lub podparciem odpowiednio ukształtowanym wkładem metalowym lub dodatkowym pierścieniem tworzywowym. Przeznaczone do pracy pod wysokim ciśnieniem medium uszczelnianego ze znacznym ograniczeniem prędkości wałka. Warga beż sprężyny dociskowej - przeznaczona do pracy w mało odpowiedzialnych węzłach uszczelniających oraz w ograniczonych warunkach smarowania. Zastosowanie między innymi do silników elektrycznych powszechnego użytku. Warga jest wykonana w wersji gumowej pokrytą warstwą PTFE ze sprężyną lub bez sprężyny z odpowiednio ukształtowaną wargą z PTFE. Rozwiązanie to gwarantuje niższe opory ruchu niż standardowe. Przeznaczone są do uszczelnień o ograniczonych warunkach smarowania np pomp próżniowych lub sprężarek lub do mediów aktywnych chemicznie i produkcji spożywczej. Warga podwójna działająca w systemie odwróconym zapewnia oddzielenie dwóch różnych mediów za pomocą uszczelnienia osadzonego w jednym korpusie. Warga z kompensacją ma zastosowanie w węzłach uszczelniających o dużej mimośrodowości wałka lub wysokim jego biciu dynamicznym. Ma niską możliwość obciążenia ciśnieniem medium uszczelnianego. Warga hydrodynamiczna posiada pochylone rowki na powierzchni po stronie powietrznej umożliwiające tworzenie się warstwy hydrodynamicznej cieczy uszczelnianej, a w konsekwencji większej trwałości krawędzi uszczelniającej przy wyższych parametrach eksploatacyjnych gównie prędkości wałka. Warga bez sprężyny stosowana w warunkach bardzo wysokiego zanieczyszczenia np.: grys, błoto, piasek. Stosowana jest do prędkości obwodowych wałka współpracującego 2,5 m/s max. Przestrzenie międzywargowe winny być wypełnione smarem stałym zapewniającym smarowanie uszczelnienia. Warga przeznaczona do uszczelnień pracujących w ruchu postępowo zwrotnym np. w wszelkiego rodzaju amortyzatorach lub sprężynach gazowych. Wymagana bardzo wysoka szczelność statyczna i dynamiczna.
4 Typ Gumowy Konstrukcja korpusu ODMIANY KORPUSÓW Zadania korpusu: Zapobieganie przeciekaniu na średnicy zewnętrznej uszczelnienia, Nie dopuszczenie do obracania się uszczelnienia wraz wałkiem, Zachowanie odporności chemicznej na medium uszczelniane, Ułatwienie montażu uszczelnienia, Kompensowanie niedokładności wykonania gniazda, Umożliwienie automatycznego montażu uszczelnienia, Umożliwienie odprowadzenia ciepła do korpusu (obudowy). Standardowa Żebrowana Kombinacja metalu i gumy Z uszczelką na krawędzi zewnętrznej Z uszczelką wprowadzającą na krawędzi wewnętrznej Z uszczelką żebrowaną na krawędzi zewnętrznej guma 0,8-3,0 mm dnom blacha 0,63-2,0 mm Dnom Grubość gumy pomiędzy średnicą zewnętrzną uszczelnienia a średnicą zewnętrzną wkładu usztywniającego oraz grubość blachy jest uzależniona od wymiarów gabarytowych pierścienia uszczelniającego dnom i Dnom. Metalowy Standardowa bez gumy Metalowa z kołnierzem bez gumy Odmiany wykonania korpusów metalowych Metalowa z kołnierzem i doszczelnieniem gumowym Tłoczone Wzmocnione Tłoczone na gotowo Szlifowane Warunki Ocena stosowania korpusów Gumowy Typ korpusu Kombinacja metalu i gumy Metalowy Gniazdo wykonane ze stopów lekkich Duża chropowatość gniazda Stosowanie zamienników Odporność na ciśnienie Odporność na korozję Przewodnictwo cieplne Legenda: - bardzo dobry, - dobry, - słaby
5 MATERIAŁY Symbol gumy Nazwa gumy Odporność temperaturowa NBR Guma nitrylowa -30 do +100 o C HNBR Guma nitrylowa uwodorniona -30 do +130 o C MVQ VMQ Guma silikonowa -50 do +200 o C FPM FKM Guma fluorowa -20 do +200 o C ACM Guma akrylowa -15 do +130 o C PTFE+ kompozyty* -100 do +250 o C Odporność na media -oleje i smary mineralne -oleje pochodzenia roślinnego i zwierzęcego -węglowodory alifatyczne -niepalne ciecze hydrauliczne typu HSA i HSB -woda do 100 o C -rozcieńczone roztwory kwasów i zasad do +50 o C -oleje i smary mineralne -oleje pochodzenia roślinnego i zwierzęcego -węglowodory alifatyczne -niepalne ciecze hydrauliczne typu HSA i HSB -woda do 100 o C -rozcieńczone roztwory kwasów i zasad do +50 o C -oleje i smary mineralne -rozcieńczone roztwory soli -alkohole -warunkowo niepalne ciecze hydrauliczne HSD -woda do +100 o C -oleje i smary mineralne -węglowodory alifatyczne i aromatyczne -niepalne ciecze hydrauliczne typu HSA i HSB -oleje syntetyczne HSC -woda do 100 o C -oleje silnikowe i przekładniowe -oleje zawierające dodatki uszlachetniające -płyny hydrauliczne -warunkowo odporny na wodę -odporność na większość mediów chemicznych *kompozyty z włókna szklanego, brązu, grafitu, dwusiarczku molibdenu. Uszczelnienia typu simmering składają się z: - materiału gumowego, z którego wykonany jest korpus uszczelnienia, - stalowego (blacha głębokotłoczna), z którego wykonany jest wkład usztywniający, - drutu sprężynowego stalowego z którego wykonana jest sprężyna naciągowa. Na odporność temperaturową i chemiczną uszczelnień mają wpływ własności gumy, których porównanie przedstawiono poniżej. Istotną własnością materiałów na uszczelnienia jest ich odporność na ścieranie którą należy brać pod uwagę ze względu na warunki pracy węzła uszczelniającego. Dla cieczy małolepkich lub gazów i próżni należy stosować przede wszystkim FKM i PTFE, dla olejów alifatycznych (silnikowych i hydraulicznych) NBR i VMQ.
6 OZNACZANIE Profil Opis Standardowa konstrukcja jednowargowa pierścienia uszczelniającego z metalowym wkładem usztywniającym pokrytym gumą. Standardowa konstrukcja pierścienia uszczelniającego z metalowym wkładem usztywniającym pokrytym gumą z dodatkową wargą pyłoochronną. Standardowa konstrukcja jednowargowa z odsłoniętym wkładem metalowym przeznaczonym do bezpośredniego montażu w gnieździe zabudowy. Skutecznie odprowadza ciepło z przestrzeni uszczelnianej. Standardowa konstrukcja z odsłoniętym wkładem metalowym przeznaczonym do bezpośredniego montażu w gnieździe zabudowy z dodatkową wargą ochronną. Skutecznie odprowadza ciepło z przestrzeni uszczelnianej. Konstrukcja jednowargowa ze wzmocnionym, odsłoniętym podwójnym wkładem metalowym, przeznaczona do bezpośredniego montażu w gnieździe. Konstrukcja ze wzmocnionym, odsłoniętym podwójnym wkładem metalowym z dodatkową wargą ochronną, przeznaczona do bezpośredniego montażu w gnieździe. Konstrukcja jednowargowa pierścienia uszczelniającego z wkładem metalowym pokrytym gumą wzmocniona w części wargowej umożliwiającej pracę w podwyższonych ciśnieniach. Konstrukcja pierścienia uszczelniającego z wkładem metalowym pokrytym gumą z dodatkową wargą ochronną - wzmocniona w części wargowej umożliwiającej pracę w podwyższonych ciśnieniach. Niestandardowa konstrukcja bez sprężyny z wkładem metalowym pokrytym gumą. Stosuje się jako uszczelnienie pomocnicze na wodę oraz pył pracujące bezciśnieniowo. Pierścienie uszczelniające wałki obrotowe typu simmering oznaczamy na korpusie gumowym od strony powietrznej podając: - typ konstrukcyjny - wymiary: d - średnica nominalna wałka [mm] D - średnica nominalna gniazda [mm] b - szerokość (wysokość) pierścienia [mm] - symbol materiału - dla NBR nie podaje się - znak (symbol) producenta, dystrybutora Przykład oznaczenia: A - 24 x 45 x 7 VMQ WW-PROJEKT Przykład oznaczenia Firma producent Wykaz typów konstrukcyjnych uszczelnień Profil uszczelnienia / oznaczenie typu konstrukcyjnego NAK/LYO/NOK SC TC SB TB SA TA Goetze 827N 827S 822N 822S 824N 824S Kaco DG DGS DF DFS DFK DFSK INCO A AO B BO - - Garlock 92 94 53 76 68 - ERIKS R Rst M MSt GV GVst Simmerwerke A ASL B BSL C CSL Simrit BA BASL B1 B1SL B2 B2SL SKF HMS4 HMSA7 CRW1 CRWA1 CRWH1 CRWHA1 Stefa CB CC BB BC DB DC Style SC TC SB TB SA TA Trelleborg TRA TRE TRC TRD TRB TRC Dichtomatik WA WAS WB WBS WC WCS Lidering A AS B - C - Parker SC TC SB TB SA TA DIN 3760 A AS B BS C CS
7 PRĘDKOŚĆ WAŁKA Prędkość wałka ma zasadniczy wpływ na dobór materiału gumowego. Graniczne wartości prędkości wałka dla danego materiału zależne są od jego średnicy. Czym większa średnica tym dopuszczalna prędkość wałka rośnie dla małych wartości średnic, a następnie utrzymuje się na stałym poziomie: dla NBR Vmax = 12m/s m/s, ACM Vmax = 22m/s, VMQ i FKM Vmax = 38m/s. Zależności te pokazane są na załączonym wykresie. Zależność prędkości obwodowej od obrotowej wałka występuje według poniższego wzoru: d - średnica wałka [mm] n - prędkość obrotowa wałka [obr/min] V - prędkość obwodowa wałka [m/s] Warga uszczelniająca obracającego się pierścienia względem osi poddawana jest sile odśrodkowej powodującej jej odciążenie wraz z narastającą prędkością obrotową uszczelnienia. Przy wysokich prędkościach obrotowych wałka może nastąpić oderwanie wargi uszczelniającej od wałka a tym samym rozszczelnienie pierścienia. Poniższy wykres pokazuje przykładową zależność prędkości obrotowej pierścienia od średnicy wałka (osi). Charakterystyka ta uzależniona jest od nacisków promieniowych wargi uszczelniającej pochodzącej od sprężyny oraz gumy i jest zależna od konstrukcji pierścienia.
8 TEMPERATURA Temperatura pracy wpływa w znacznym stopniu na skuteczność uszczelniania. Niska temperatura powoduje, że uszczelnienie traci swoją elastyczność, a warga uszczelniająca staje się twarda i krucha, co powoduje obniżenie sprawności uszczelniania. Nadmiernie wysoka temperatura może spowodować przyśpieszone zmiany starzeniowe zwłaszcza na wardze uszczelniającej objawiających się występowaniem mikropęknięć, a co za tym idzie brakiem ciągłości krawędzi uszczelniającej. Na temperaturę na krawędzi wargi uszczelniającej ma wpływ przenoszenie ciepła wzdłuż wału, co wiąże się z warunkami lokalnymi węzła uszczelniającego. Należy unikać umieszczanie uszczelnień w bliskim sąsiedztwie wysoko obciążonych łożysk, oraz kół zębatych. Należy stwarzać możliwość swobodnego przepływu medium wzdłuż wałka uszczelnianego w okolicy wargi uszczelniającej. Poniższy rysunek określa orientacyjne zakresy temperatur pracy materiałów. Istotnym zagadnieniem jest wpływ niskich temperatur na pracę uszczelnienia. W tych warunkach guma sztywnieje, a poniżej określonej temperatury staje się krucha. Podczas rozruchu wałka siły rozciągające pochodzące od wysokiego współczynnika tarcia związanego ze wzrostem lepkości cieczy oraz od ewentualnego bicia promieniowego mogą spowodować pęknięcia wargi uszczelniającej oraz zniszczenie uszczelnienia. Przyrost temperatury na krawędzi uszczelniającej zależy od rodzaju cieczy roboczej, a zwłaszcza jej lepkości i zdolności do odprowadzania ciepła oraz prędkości obrotowej wałka. Czym ciecz jest bardziej lepka tym przyrosty temperatury są większe. Zależność przyrostu temperatury na krawędzi uszczelniającej od rodzaju cieczy uszczelnianej i średnicy wałka dla stałej prędkości obrotowej V=3000obr/min zawarte jest na wykresie poniżej. Dla standardowych cieczy takich jak oleje silnikowe lub hydrauliczne oraz dla ciśnienia pracy pmax=0,05 MPa, przyrost temperatury na krawędzi uszczelniającej wynosi około 20 do 40 o C. Dla olejów przekładniowych przyrost temperatury wynosi 40 do 60 o C, natomiast dla smarów stałych o około 80 do 100 o C. Zastosowanie wargi hydrodynamicznej powoduje obniżenie temperatury na krawędzi uszczelniającej w stosunku do wargi standardowej - przykładowa zależność pokazana jest na wykresie poniżej. Uszczelnienia z wargą pyłochronną powinny być stosowane tam gdzie środowisko jest istotnie zanieczyszczone, ponieważ tarcie tej wargi daje dodatkowy wzrost temperatury o 10 do 15 o C. Wysoka temperatura może też również dotyczyć części spoczynkowej uszczelnienia, zwłaszcza jeżeli gniazdo zabudowy wykonane jest z materiału o dużym współczynniku rozszerzalności temperaturowej np. stopy metali lekkich. W takim wypadku należy stosować uszczelnienia z pofałdowaną zewnętrzną powierzchnią elastomerową lub ze zwiększonym zaciskiem osadzenia w gnieździe.
9 TARCIE W standardowych wykonaniach pierścienie uszczelniające wałki obrotowe, mają zastosowanie do uszczelniania olejów pochodzenia mineralnego, półsyntetycznego, syntetycznego, smarów stałych, płynnych substancji chemicznych oraz wody i jej roztworów. W przypadku zastosowania substancji o niskiej lepkości np. wody lub jej roztworów albo niekiedy sprężonego powietrza często występuje zjawisko pisku, spowodowanego istnieniem niestabilnej warstwy smarnej pomiędzy krawędzią wargi uszczelniającej, a powierzchnią współpracującą wałka. Chwilowej utracie warstwy smarnej, towarzyszy gwałtowne zwiększenie współczynnika tarcia, a w rezultacie sprężyste napięcie obwodowe skierowane zgodnie z obrotem wałka wargi uszczelniającej wraz z jej ramieniem (wychylenie w granicach 10mm) i względnemu zmniejszeniu chwilowej prędkości obrotowej wałka (rysunek 1). To z kolei powoduje szybkie obniżenie współczynnika tarcia i spadek napięcia obwodowego zespołu wargi. Występowanie tego zjawiska w sposób cykliczny w zakresie częstotliwości akustycznych od 100 do 1000 Hz objawia się charakterystycznym piskiem. Aby temu zjawisku zapobiec lub obniżyć jego uciążliwość należy stosować materiały elastomerowe twardsze np. od 80 do 85 o ShA. Obniżenie współczynnika tarcia osiąga się również przez wytwarzanie odpornej warstwy na powierzchni wyrobów gumowych. Przeprowadza się przez wprowadzenie do warstwy powierzchniowej gumy środka chemicznego, na przykład halogenu, który w wyniku reakcji chemicznej łączy się trwale z powierzchnią gumy, bądź przez pokrycie powierzchni gumowej warstwą teflonu. Znane są sposoby polepszania własności mechanicznych gum, polegające na obniżeniu współczynnika tarcia drogą traktowania gumowych wyrobów wodnym roztworem podchlorynu sodowego. Wadą tych sposobów jest pogorszenie własności powierzchni gumy w wyniku utleniającego działania podchlorynu. Inny znany sposób polega na klasycznym chlorowaniu wyrobów gumowych w podwyższonej temperaturze, przy czym sposób ten powoduje otrzymanie produktu o złej przyczepności warstwy modyfikowanej do podłoża. Jako alternatywny środek chlorujący bywa także używany czterochlorek cyny, który jest jednak mniej wygodny w użyciu niż chlor gazowy. Poprawę współczynnika tarcia wyrobów gumowych osiąga się również drogą bromowania i fluorowania, przy użyciu fluoru względnie ciekłego lub gazowego pięciofluorku antymonu. Gumy modyfikowane drogą bromowania mają gorsze własności mechaniczne i fizykochemiczne niż gumy chlorowane czy fluorowane. Znany jest także sposób wytwarzania powłok polegający na pokrywaniu powierzchni wyrobów gumowych warstwą policzterofluoroetylenu (PTFE) o grubości nie przekraczającej 0,1mm - rysunek. Sposób ten zezwala na uzyskanie w warstwie powierzchniowej wyrobów własności chemicznych i mechanicznych zbliżonych do teflonu, zaś cały przedmiot zachowuje mechaniczne własności gumy (rysunek 2). Dodatki obniżające współczynnik tarcia gumy to również np. dwusiarczek molibdenu MoS2, wysoko zdyspersowany PTFE. Dla szczególnych warunków pracy np. (ułożyskowanie bębna pralki automatycznej) stosuje się uszczelnienia typu KOMBI o powiększonej komorze smarowniczej, która zapewnia wystarczającą ilość smaru zaporowego w trakcie pełnego okresu eksploatacji, zapewniając utrzymywanie wymaganej warstwy smarnej pod krawędzią uszczelniającą (rysunek 3). W przypadku uszczelniania mediów gazowych można zastosować uszczelnienie obrotowe z wargą wykonaną z kompozytów PTFE ze sprężyną lub bez (rysunek 4), które mogą pracować bez warstwy smarnej ze względu na zastosowanie materiału o bardzo dobrych własnościach ślizgowych. Rys 1 Rys 2 Rys 3 Rys 4
10 STRATY MOCY Moment oporowy powstający w wyniku współpracy krawędzi uszczelniającej z obracającym się wałkiem są konsekwencją występowania oporów tarcia, które powodują stratę mocy. Wielkość mocy traconej zależy od: - rodzaju czynnika uszczelnianego, - różnicy ciśnień po obu stronach uszczelnienia, - prędkości obrotowej wałka, - średnicy wałka, - temperatury czynnika uszczelnianego, - stanu powierzchni współpracujących, - rodzaju materiału uszczelnienia. Na wykresie wskazano zależność strat mocy, od prędkości obrotowej wałka i jego średnicy. Wielkość mocy traconej zależą również od konstrukcji wargi uszczelniającej. Zastosowanie dodatkowych rowków przy krawędzi uszczelniającej od strony powietrznej sprzyja zawiązywaniu się warstwy smarnej a tym samym zmniejszeniu mocy traconej. Przykłady warg hydrodynamicznych oraz ich wpływ na opory tarcia pokazano na wykresie poniżej. Przykład zastosowania pierścieni z PTFE do uszczelniania węzła sprężarki powietrza o niskich oporach tarcia. R prawy L lewy W obustronny
11 CIŚNIENIE Uszczelnienia standardowe Uszczelnienia wzmocnione Zalezność prędkości obrotowej wałka od ciśnienia i średnicy Ciśnienie medium uszczelnianego ma wpływ na żywotność uszczelnienia. Podwyższone ciśnienie powoduje zwiększenie nacisków stykowych na wardze uszczelniającej, a tym samym zwiększony moment oporowy i podwyższenie temperatury na krawędzi uszczelniającej. Dla standardowych profilów dopuszcza się ciśnienie max 0,05 MPa, a z pierścieniem oporowym do 0,5 MPa. Dla wzmocnionych profilów dopuszcza się ciśnienie max 1MPa. W jednym i drugim przypadku dopuszczalne ciśnienie pracy zależne jest od prędkości wałka - wykres poniżej. Profil pierścienia oporowego jest związany ściśle z profilem wargi uszczelniającej i winien być stosowany w porozumieniu z producentem uszczelnienia. Uszczelnienia wzmocnione cechują się grubszym przegubem S2>S1 wargi uszczelniającej, zwiększonym zaciskiem obwodowym na wardze uszczelniającej Z2>Z1 oraz mniejszym otworem FD2< FD1 w miseczce wkładu usztywniającego. Pierścień uszczelniający standardowy Pierścień uszczelniający wzmocniony FD1 > Fd1 Z1 < Z2 S1 < S2 FD2 < Fd2
12 WŁASNOŚCI EKSPLOATACYJNE MATERIAŁÓW ORAZ USZCZELNIEŃ Wpływ temperatury oraz cieczy roboczej na żywotność uszczelnień Wpływ niskich temperatur na elastyczność gumy TR10 - graniczna wartość niskiej temperatury przy której naciągnięta próbka gumy powraca poniżej 10% jej początkowego rozciągnięcia (wyznacza praktyczną granicę zastosowania uszczelnień w niskich temperaturach) Rodzaj gumy NBR ACM VMQ FKM min ACM śred. ACM max ACM TR10-45 -30-15 -26-47 -17 Dopuszczalne temperatury pracy uszczelnień w mediach eksploatacyjnych Przykładowy wpływ przebiegu silnika samochodowego na zużycie uszczelnień
13 TOLERANCJE WYMIARÓW Wymiary średnicy zewnętrznej pierścienia oraz jego szerokości w wykonaniu standard podlegają tolerancji, której wartość zależna jest od typu konstrukcyjnego uszczelnienia oraz wymiarów nominalnych. Nie podlega standaryzacji średnica wewnętrzna pierścienia, która jest uzazależniona od przyjętego przez producenta zacisku obwodowego, na który ma wpływ: twardość gumy, wielkość nacisków stykowych (promieniowych) występujących na krawędzi uszczelniającej itp. D Średnica nominalna zewnętrzna pierścienia [mm] do 50 50-80 80-120 120-180 180-300 300-400 400-500 500-630 630-800 800-1000 1000-1250 +0,30 +0,15 +0,35 +0,20 +0,35 +0,20 +0,45 +0,25 +0,45 +0,25 +0,55 +0,33 +0,55 +0,33 +0,65 +0,35 +0,75 +0,40 +0,85 +0,45 +1,00 +0,55 +0,40 +0,20 +0,45 +0,25 +0,45 +0,25 +0,55 +0,30 +0,55 +0,30 +0,65 +0,35 +0,65 +0,35 +0,75 +0,40 +0,85 +0,45 +0,95 +0,50 +1,10 +0,60 +0,20 +0,10 +0,23 +0,13 +0,25 +0,15 +0,28 +0,18 +0,30 +0,20 +0,35 +0,23 +0,35 +0,23 +0,43 +0,28 +0,48 +0,33 +0,53 +0,38 +0,60 +0,45 b Szerokość pierścienia [mm] do 10 ±0,3 powyżej 10 ±0,4
14 WARUNKI ZABUDOWY Wałek Gniazdo Warunki zabudowy dotyczące wałka Wymiary wyznaczające obszar styku krawędzi uszczelniającej i pyłochronnej z wałkiem Warunki zabudowy dotyczące gniazda d h11 [mm] d1 [mm] <10 d-1,5 10<20 d-2 20<30 d-2,5 30<40 d-3 40<50 d-3,5 50<70 d-4 70<95 d-4,5 95<130 d-5,5 130<240 d-7 240<500 d-11 b Wymiary wyznaczające obszar styku [mm] [mm] e 1 e 2 e 3 e 4 7 3,5 6,1 1,5 7,6 8 3,5 6,8 1,5 8,3 10 4,5 8,5 2 10,5 12 5 10 2 12 15 6 12 3 15 20 9 16,5 3 19,5 b [mm] t1min [mm] t2min [mm] 7 5,95 7,3 8 6,8 8,3 10 8,5 10,3 12 10,3 12,3 15 12,75 15,3 20 17 20,3 R1 [mm] 0,5 0,7
15 WAŁKI OBROTOWE - WYMAGANIA TECHNICZNE Wykonanie wałka jako elementu zabudowy ma zasadniczy wpływ na pracę uszczelnienia. Wałek powinien spełniać następujące wymagania: - materiał powinien być dobrym przewodnikiem ciepła - zaleca się stale konstrukcyjne węglowe lub stopowe - nie zaleca się żeliwa, szkła, porcelany, tworzyw sztucznych: Zalecane warstwy utwardzone Wpływ chropowatości wałka na jego prędkość Materiał wałka Zalecenia Żeliwo Jest możliwa wysoka porowatość powierzchni wałka zależna od jakości odlewu. Jeżeli wielkość por jest większa niż 0,05mm to współpracująca warga nie zapewni wymaganej szczelności. Zaleca się wykonanie lanych wałków z żeliwa sferoidalnego niż z żeliwa szarego. Nie zaleca się stosowania wałków wykonanych z tworzyw sztucznych ponieważ nie można uzyskać wymaganej twardości powierzchni oraz z powodu niskiego przewodzenia ciepła. Tworzywa sztuczne Wałki ceramiczne mają zastosowanie w aparaturze chemicznej jednak nie zaleca się ich stosowania do współpracy z simmeringami ze Ceramika względu na wysoką porowatość powierzchniową co może znacznie przyśpieszyć zużycie wargi. Nie zaleca się stosować na wałki się ze względu Szkło na niski współczynnik przewodzenia ciepła - dla prędkości obwodowej V<5m/s twardość powierzchni wałka min 45 HRC, dla dużych średnic wałów od 30 do 40 HRC - przy prędkościach V>5m/s zalecana jest twardość min 55 HRC. Grubość warstwy utwardzonej po szlifowaniu min 0,3-0,4 mm (rysunek) - wymagana obróbka mechaniczna to szlifowanie, a w obszarze współpracy z uszczelnieniem - dotykowe bez przesuwu poosiowego ściernicy, aby zapobiec występowaniu linii (wyrzutowej) śrubowej - (rysunek) - dopuszczalna prędkość obwodowa wałka jest również uzależniona od jego chropowatości - (wykres) - wałek nie powinien podczas pracy w ruchu obrotowym wykonywać ruchów poosiowych, co ma zapewnić odpowiednie jego ułożyskowanie - (rysunek) Kierunek obróbki mechanicznej Pozycjonowanie wałka Zacisk obwodowy wargi uszczelniającej jest zależny od wielkości pierścienia uszczelniającego (średnicy wałka) i wynosi w zależności od producenta od 0,8 do 3,5 mm dla średnic wałka od 5 do 300mm
16 SPOSOBY OSADZANIA USZCZELNIEŃ W GNIEŹDZIE Gniazda nieprzelotowe Gniazda przelotowe Gniazdo z odsadzeniem Względny zacisk poprzeczny gumy zależny jest od średnicy gniazda oraz grubości gumy pomiędzy powierzchnią gniazda i wkładu usztywniającego (producent). Względny zacisk obwodowy zależny jest od średnicy nominalnej gniazda Gniazdo dzielone
Kaseta typ 1 Kaseta typ 2 Kaseta typ 3 Kaseta typ HS Zależność prędkości od średnicy wałka Typ Budowa Właściwości Prosty profil labiryntu przeciw zanieczyszczaniu Średnica wewnętrzna zrobiona całkowicie z elastomeru Podwójny profil labiryntu przeciw zanieczyszczaniu Średnica wewnętrzna zrobiona całkowicie z elastomeru Potrójny profil labiryntu przeciw zanieczyszczaniu Średnica wewnętrzna zrobiona całkowicie z elastomeru Podwójny profil labiryntu przeciw opiłkom metalu i kurzu Średnica wewnętrzna zrobiona częściowo z elastomeru Niskie tarcie Niska ochrona przeciw brudzeniu się Umiarkowane tarcie Dobra ochrona przeciw kurzowi i zabłoceniu Wysokie tarcie Bardzo dobra ochrona przeciw kurzowi i zabłoceniu Niskie tarcie Dobra ochrona przeciw kurzowi i zabłoceniu Zastosowanie do wysokich prędkości USZCZELNIENIA SPECJALNE TYPU KASETA Typ profilu Uszczelnienia kasetowe pod nazwą Simmering Cassette Seals - Simmering typu Kaseta, służy do uszczelniania wałków obrotowych lub osi w warunkach bardzo wysokiego zanieczyszczenia zewnętrznego. Firma Simrit proponuje trzy typy konstrukcyjne uszczelnień: Typ: 1, 2, 3 oraz HS (high speed) - (profile są załączone na rysunkach obok). Głównym kryterium doboru uszczelnień jest poziom zanieczyszczeń zewnętrznych występujących w węźle uszczelniającym. Typowe zastosowania tych uszczelnień pokazane są w załączonych tabelach. Maszyny rolnicze Zastosowanie Traktory / leśnictwo Zastosowania uszczelnień typ: 1, 2, 3 Maszyny budowlane Typ Typ Zastosowanie 1 2 3 1 2 3 Koparki, wywrotki, betoniarki, dźwigi, żurawie itp. Osie: koła, piasty Osie: koła, piasty Osie, półosie* Osie, półosie* Osie: napędy łańcuchowe Osie: napędy łańcuchowe Brony / kosiarki Odbiorniki mocy Zgrabiarki, prasy do słomy Pojazdy użyteczności publicznej (komunalne) Kultywatory Zastosowanie Typ Siewniki 1 2 3 Maszyny do wycinania Pojazdy specjalne, przyczepy Przetrząsacze Osie: koła, piasty Pługi Osie, półosie* Maszyny do gracowania Osie: napędy łańcuchowe Kombajny Uwaga Rozrzutniki do nawozów - zastosowanie * - w przypadku bicia poprzecznego i wzdłużnego Młockarnie wymagana jest specjalna wersja Budowa: Uszczelnienie zawiera dwa zespoły: Simmering i pierścień ślizgowy wraz z labiryntem. Są one połączone fabrycznie, aby zapobiec jakimkolwiek rozłączeniom w trakcie montażu oraz pracy. Simmering zaciskowo jest osadzony w korpusie, a tuleja ślizgowa jest osadzona na wałku lub na osi. Dane techniczne: Typ: 1, 2, 3 Typ HS Temperatura max NBR<+80 o C; FKM<+100 o C FKM<+120 o C; NBR <+80 o C; ACM<+100 o C Temperatura min NBR>-35 o C; FKM>-25 o C Prędkość wałka: Typ 1 Typ 2 Typ 3 Typ HS NBR max=7m/s max=5m/s max=4m/s FKM max=9m/s max=7m/s max=6m/s max=12m/s Typ: 1, 2, 3 - ciśnienie pracy: pmax=0,05 MPa; typ HS - ciśnienie pracy: pmax=0,03mpa 17
18 Typ Budowa Własciwości Zastosowanie Profil Combi standard Średnica zewnętrzna - tylko metal. Deflektor brudu zrobiony z pianki poliuretanowej. Simmering w wykonaniu standardowym. USZCZELNIENIA SPECJALNE TYPU COMBI Głównie dla umiarkowanych i wysokich prędkości obrotowych. Maszyny rolnicze, napędy w rolniczych pojazdach, suchym środowisku i w ogólnym przemyśle. Combi SF5 Średnica zewnętrzna - tylko metal. Deflektor brudu zrobiony z poliuretanu. Simmering w wykonaniu standardowym z dodatkową wargą. Dla umiarkowanych / wysokich prędkości obrotowych, przeciw umiarkowanemu i silnemu zabrudzeniu zewnętrznemu. Maszyny rolnicze, napędy w rolniczych pojazdach, suchym środowisku i w ogólnym przemyśle. Combi SF6 Średnica zewnętrzna - tylko metal. Deflektor brudu zrobiony z gęstego poliuretanu. Simmering w wersji BA-DUO. Średnica zewnętrzna metalowa częściowo pokryta gumą. Deflektor brudu zrobiony z gęstego poliuretanu. Simmering w wersji BA-DUO. Średnica zewnętrzna metalowa częściowo pokryta gumą. Deflektor brudu zrobiony z gęstego poliuretanu + gumowa warga przeciwpyłowa. Simmering w wersji BA-DUO. Dla średnich prędkości obrotowych, przeciw średniemu i silnemu zabrudzeniu zewnętrznemu. Maszyny rolnicze, napędy w rolniczych pojazdach, wilgotnym środowisku i w ogólnym przemyśle. Combi SF8 Jak Combi i uszczelnienie SF6, ze statycznym uszczelnieniem, przeciw średniemu i silnemu zabrudzeniu zewnętrznemu. Maszyny rolnicze, napędy w rolniczych pojazdach, wilgotnym środowisku i w ogólnym przemyśle. Combi SF19 Dla średnich prędkości obrotowych, przeciw bardzo silnemu zabrudzeniu zewnętrznemu. Maszyny rolnicze, napędy w rolniczych i innych pojazdach, wilgotnym środowisku i w ogólnym przemyśle. Zastosowanie w warunkach krytycznie silnego zabrudzenia. Porównanie obszarów stosowania oraz resursu uszczelnień typu Standard, Kaseta i Combi
19 USZCZELNIENIA NISKOTARCIOWE Policzterofluoroetylen (PTFE) był po raz pierwszy został zastosowany na uszczelnienia obrotowe wału korbowego silnika Diesla w 1970 roku z powodu wysokich parametrów temperaturowych oraz prędkości. Dzięki temu producenci rozszerzali i przedłużali okresy gwarancji. Niektóre konstrukcje uszczelnień z PTFE zezwalają na stosowanie ich do prędkości obwodowej wałka 50 m/s. Tą własność uzyskano dzięki bardzo niskiemu współczynnikowi tarcia nawet w warunkach ograniczonego smarowania, co nie może być osiągnięte w przypadku zastosowania gumy. Uszczelnienia wykonywane są w różnych odmianach konstrukcyjnych: w całości wykonane z PTFE lub kompozytu ze sprężyną dociskową lub bez posiadają własności niskotarciowe oraz wysoką odporność chemiczną (1, 2), częściowe wykonanie z PTFE lub kompozytu wzmocnione pierścieniami stalowymi bez sprężyny dociskowej posiadają własności niskotarciowe oraz odporność chemiczną wynikającą z zastosowanego materiału na pierścienie usztywniające (3, 4) oraz zastosowanej gumy (5, 6, 7), częściowe wykonanie z kompozytu PTFE wzmocnione pierścieniami stalowymi z dociskiem wargi uszczelniającej za pomocą O- ringa lub nie (8) - posiadają własności niskotarciowe oraz odporność chemiczną wynikającą z zastosowanego materiału na pierścienie usztywniające oraz O-ring (9), pierścienie gumowe ze sprężyną dociskową oraz wkładem usztywniającym - pokryte na krawędzi uszczelniającej powłoką z PTFE posiadają odporność chemiczną w zależności od zastosowanego materiału gumowego (10, 11), pierścienie wykonane z kompozytów PTFE z mocowaniem kołnierzowym i sprężyną meandrową (12) 1 2 3 4 5 6 Zależność dopuszczalnego ciśnienia od prędkości obwodowej wałka pierścieni uszczelniających typu Radiamatic PTFE oraz Radiamatic HTS II produkcji Freudenberg Simrit Niemcy 7 8 9 10 11 12
20 GEOMETRYCZNE WARUNKI PRACY Niewspółosiowość wałka względem gniazda oznacza maksymalną odległość osi wałka pozostającego w spoczynku od osi obudowy (gniazda) mierzoną w obszarze krawędzi uszczelniającej wargi. Nadmierna niewspółosiowość powoduje miejscowe zużycie krawędzi uszczelniającej. Dopuszczalna niewspółosiowość pokazana jest na wykresie poniżej. Nieprostopadłość powierzchni oporowej gniazda do osi wałka jest to połowa wartości bicia osiowego ścianki tylnej gniazda na wysokości średnicy otworu gniazda. Nadmierna nieprostopadłość gniazda może powodować w wyniku ruchu wałka względem krawędzi uszczelniającej wypompowywanie medium uszczelnianego wzdłuż kanałków powstałych na obwodzie wałka w wyniku obróbki mechanicznej jego powierzchni. Bicie dynamiczne (promieniowe) wałka jest największą odległością skrajnych położeń osi wałka podczas jego obrotu mierzonej w płaszczyźnie prostopadłej do osi otworu na krawędzi uszczelniającej wargi. Przekroczenie dopuszczalnej wartości bicia dynamicznego może spowodować odrywanie się wargi od powierzchni wałka. Zjawisko to pogłębia się wraz z obniżką temperatury węzła uszczelniającego spowodowanego większa histerezą materiału gumowego. Dopuszczalna wartość bicia promieniowego jest pokazana na wykresie poniżej.
21 SERWIS I MONTAŻ Przy wymianie pierścieni uszczelniających na nowe należy stosować następujące zasady: - pierścienie uszczelniające, które zostały wymontowane z zabudowy podczas prac związanych z naprawą maszyny nie powinny być ponownie montowane, - odmiana konstrukcyjna pierścienia wymienianego winna być taka sama, - materiał zastosowany na pierścień wymieniany winien być identyczny lub spełniający te same lub wyższe wymagania temperaturowe i wyższą odporność chemiczną, - warga wymienianego pierścienia nie powinna stykać się z powierzchnią wału w tym samym miejscu, co warga poprzedniego pierścienia (rysunek poniżej), - jeśli nie jest dostępny pierścień tej samej szerokości, można zastosować węższy Zamienniki podstawowych typów konstrukcyjnych pierścieni typu simmering zawiera tabela poniżej - większy zakres zbliżonych uszczelnień wybranych firm zawiera tabela na stronie 28 Montaż uszczelnień ma wpływ na późniejszą ich eksploatację. Istotą montażu jest, aby nie uszkodzić w trakcie tej czynności uszczelnienia, co może spowodować ukryte uszkodzenie krawędzi uszczelniającej lub części statycznej. Ponadto niewłaściwe osadzenie uszczelnienia w gnieździe na przykład nieprostopadłość osi gniazda do krawędzi uszczelniającej może być przyczyną przecieku. Do montażu w gnieździe należy stosować odpowiednie stemple, natomiast tulejki ochronne w przypadku występowania na wałku ostrych krawędzi, wieloklinów, gwintów czy wielowypustów. Do montażu należy stosować praski mechaniczne lub hydrauliczne z ogranicznikami przesuwu (skoku). Siła montażowa pierścieni uszczelniających przy prędkości 100mm/ min przesuwu osiowego stempla Profil uszczelnienia / oznaczenie typu konstrukcyjnego Firma producent NAK/LYO/NAK SC TC SB TB SA TA Goetze 827N 827S 822N 822S 824N 824S Kaco DG DGS DF DFS DFK DFSK INCO A AO B BO - - Garlock 92 94 53 76 68 - ERIKS R Rst M MSt GV GVst Simmerwerke A ASL B BSL C CSL Simrit BA BASL B1 B1SL B2 B2SL SKF HMS4 HMSA7 CRW1 CRWA1 CRWH1 CRWHA1 Stefa CB CC BB BC DB DC Style SC TC SB TB SA TA Trelleborg TRA TRE TRC TRD TRB TRC Dichtomatik WA WAS WB WBS WC WCS Lidering A AS B - C - Parker SC TC SB TB SA TA DIN 3760 A AS B BS C CS
22 SMAROWANIE Wysokotemperaturowy smar zaporowy i montażowy Petamo GHY 133 N firmy Klűber do uszczelnień: simmering, uszczelnień do pneumatyki, hydrauliki, O-ringów, V-ringów, X-ringów i innych wyrobów formowych z materiałów elastomerowych: NBR, ACM, HNBR, FPM, FFPM oraz tworzyw PTFE, PA i POM. Przykładowe zachowanie się smaru w stosunku do elastomerów ukazuje poniższa tabela: Nazwa właściwości Materiał* / temperatura badania 70FPM 175825 150ºC 72NBR 902 100ºC Wyniki badań 70ACM 121433 150ºC Zmiana objętości (%) +5,8 +5,5 +7,0 Zmiana twardości (ShA) -1-1 -8 Zmiana wytrzymałości (%) -8 +11,4-23,3 Zmiana wydłużenia względnego (%) -19 +3,0 +39,8 * dotyczy materiałów elastomerowych firmy SIMRIT Zalety: Simmeringi: Smar Petamo GHY 133N stanowi doskonały długotrwały środek smarujący i zaporowy, przeciwko zanieczyszczeniom zewnętrznym. W odróżnieniu do zwykłych smarów nie wytapia się i nie powoduje wycieków pozornych. Przebadany został w stosunku do elastomerów. Ponadto, redukuje tarcie, zapobiega korozji wału pomiędzy wargami i na ich krawędziach, umożliwia smarowanie podczas rozruchu, zapewnia smarowanie na okres żywotności uszczelnienia. Przestrzeń między wargami uszczelniającymi wypełnić w 40-50% smarem punktowo na całym obwodzie - rysunek. O ile możliwe, unikać nakładania smaru na wargę uszczelniającą. Inne uszczelnienia: jako środek smarujący ułatwiający montaż i redukujący tarcie podczas pracy, oraz jako ochrona zabudów uszczelnień przed korozją. Dodatkowo zmniejsza ryzyko wystąpienia drgań ciernych (stick-slip). Nakładać wyłącznie przy użyciu narzędzi o zaokrąglonych krawędziach. Opis wyrobu: Petamo GHY 133 N jest bardzo wydajnym wysokotemperaturowym smarem stałym. Charakteryzuje się on w szczególności: Obciążlnością temperaturową od: -30ºC do +160ºC Skuteczną ochroną przed zużyciem Dobrą ochroną przed korozją Petamo GHY 133 N jest bardzo wydajnym temperaturowym smarem stałym do łożysk tocznych. Charakteryzuje się on w szczególności: obciążalnością wysoką temperaturą do 160ºC wysoką odpornością na utlenianie skuteczną ochroną przed zużyciem, również w wysokiej temperaturze dobrą ochroną przed korozją dobrą odpornością na wodę Wydajność PETAMO GHY 133 N wynika z optymalnego doboru zagęszczacza polimocznikowego, oleju mineralnego, syntetycznego oleju węglowodorowego i zestawu dodatków, a także z technologii produkcji. Dziedziny zastosowania: Cechy wydajnościowe smaru PETAMO GHY 133 N pozwalają na wiele zastosowań w zakresie smarowania długookresowego i na cały okres żywotności, np. łożyska toczne i uszczelnienia do: silników elektrycznych wentylatorów pracujących w gorącej atmosferze urządzeń suszarniczych maszyn tekstylnych maszyn papierniczych Części pojazdów mechanicznych jak: rolki napinaczy pasków transmisyjnych sprzęgła pompy wodne wentylatory Dane techniczne Nazwa właściwości Jednostki Wartość parametru Olej bazowy / substancja zagęszczająca - Zakres temperatur roboczych DIN 51 825 / DIN 51 821/2 Lepkość oleju podstawowego DIN 51 561 przy 40ºC przy 100ºC Olej mineralny, syntetyczny olej węglowodorowy, polimocznik ºC od -30 do +160 mm²/s mm²/s około 150 około 18 Gęstość DIN 51 757 przy 20ºC g/cm³ 0,88 Kolor - beżowy
23 USZKODZENIA USZCZELNIEŃ - DIAGNOSTYKA Lp. Objawy uszkodzenia Diagnoza Sposób naprawy 1 2 3 4 5 6 Uszczelnienie obraca się w gnieździe wraz z wałkiem Uszczelnienie przesuwa się w gnieździe Podwinięcie wargi uszczelniającej Odkształcony korpus uszczelnienia Rysy na zewnętrznej średnicy uszczelnienia Uszkodzony przegub wargi uszczelniającej Średnica zewnętrzna uszczelnienia jest mniejsza niż średnica gniazda Średnica zewnętrzna uszczelnienia jest mniejsza niż średnica gniazda Ciśnienie w komorze uszczelnianej wysuwa uszczelkę z gniazda Średnica wewnętrzna uszczelnienia jest zbyt mała Zbyt duży kąt pochylenia fazki wprowadzającej wałka Niewłaściwy montaż, brak smaru Za duża chropowatość fazki wprowadzającej Stosowanie w montażu niewłaściwych narzędzi Za duży zacisk na średnicy zewnętrznej Za duża chropowatość gniazda Niewłaściwa fazka montażowa, ostra krawędź wprowadzająca gniazda Za wysokie ciśnienie cieczy uszczelnianej Zastąpić uszczelnienie z właściwym wymiarem zewnętrznym Zastąpić uszczelnienie z właściwym wymiarem zewnętrznym Zabezpieczyć uszczelnienie przed wzdłużnym przesunięciem Skontrolować średnicę wałka Wymagany kąt fazki max 30º Stosować odpowiednie narzędzia montażowe, smarować w montażu Poprawić chropowatość Stosować odpowiednie narzędzia montażowe Skontrolować średnicę zewnętrzną uszczelnienia i gniazda Poprawić chropowatość Poprawić fazkę, stępić krawędź Zastosować pierścień oporowy lub uszczelnienie wzmocnione na wyższe ciśnienia Lp. Objawy uszkodzenia Diagnoza Sposób naprawy 7 8 9 10 Uszkodzenie krawędzi uszczelniającej Częściowe wytarcie wargi uszczelniającej Nadmierne zużycie lub stwardnienie wargi Wypadnięcie sprężyny w montażu lub w eksploatacji uszczelnienia Niedostateczne smarowanie Za duża chropowatość wałka Zanieczyszczenia zewnętrzne Niewłaściwy montaż, brak smaru Niekocentryczne zamontowanie uszczelnienia Za duża niewspółosiowość wałka Za wysokie ciśnienie medium uszczelnianego lub za duża prędkość wałka Niedostateczne smarowanie Niewłaściwie dobrana guma do cieczy uszczelnianej Zbyt duży kąt pochylenia fazki wprowadzającej wałka Niepoprawny montaż Za mała głębokość rowka osadczego na wardze pod sprężynę Za duże bicie dynamiczne wałka Doprowadzić smar do uszczelnienia Poprawić chropowatość wałka Zastosować pierścień z wargą pyłochronną Stosować odpowiednie narzędzia montażowe, smarować Stosować odpowiednie narzędzia montażowe Zastosować pierścień z kompensacją Dobrać właściwy materiał do prędkości wałka lub zastosować konstrukcję uszczelnienia na wysokie ciśnienia Doprowadzić smar do uszczelnienia Dobrać właściwą gumę Wymagany kąt fazki max 30º Stosować odpowiednie narzędzia montażowe Zastosować inną konstrukcję pierścienia uszczelniającego Zastosować pierścień z kompensacją
24 WYTYCZNE DO PROJEKTOWANIA WĘZŁÓW USZCZELNIAJĄCYCH Rys 1 Rys 2 Przy projektowaniu węzłów uszczelniających należy przestrzegać następujących zasad: - minimalizowanie niekorzystnych dla uszczelnienia zjawisk np. obniżanie temperatury (zastosowanie odpowiedniego łożyskowania lub stworzenie dodatkowego obiegu cieczy uszczelnianej) rys 1, - minimalizacja ciepła tarcia przez zastosowanie dodatkowego smarowania, wybór odpowiedniej chropowatości wałka, zastosowanie pierścieni z wargą hydrodynamiczną rys 2, 3, 7 - zwiększenie ciepła odprowadzanego z obszaru tarcia, poprzez zastosowanie odpowiednio chłodzonego wałka rys 2, - stosowanie odpowiednich odrzutników oleju w przypadku gwałtownego kontaktu z cieczą uszczelnianą (silne smarowanie rozbryzgowe) w celu zapobiegania występowania erozji wargi rys 5, - stosowanie dodatkowej ochrony wargi uszczelniającej w przypadku uszczelniania cieczy zanieczyszczonych rys 3, 8, - stosowanie drenażu tj. odprowadzenia przecieków w przypadku zastosowania dwóch uszczelnień w układzie odwróconym rys 4. - dobranie odpowiedniego uszczelnienia dla gniazd wykonanych ze stopów lekkich pracujących w wysokich temperaturach ok +200 o C rys 6. Rys 3 Rys 4 Rys 5 Rys 6 Rys 7 Rys 8
25 PRZYKŁADY ZASTOSOWAŃ Przyklady uszczelniania w warunkach wysokiego zanieczyszczenia zewnętrznego Zastosowanie uszczenień pokrywkowych A G-ring B G-ring Kaseta Uszczelnienie pokrywkowe Przykłady separacji dwóch różnych mediów Kanal upustowy A-Duo Uszczelnianie mediów chemicznie agresywnych Uszczelnienia z warga z PTFE Medium 1 A A Medium 2 Medium 1 Medium 2 Kanal upustowy Przykłady uszczelniania próżni Kanal upustowy Kanal smarujacy Proznia A A Proznia AH A Proznia AH A
26 Fazy procesu formowania i wulkanizacji MIKSER PROCES PRODUKCJI SIMMERINGÓW PRASA HYDRAULICZNA WYTŁACZARKA KOMORA KLEJOWA PRASA WULKANIZACYJNA OBCINARKA AUTOMAT DO MONTOWANIA SPRĘŻYN I PAKOWANIA
27 BADANIE SIMMERINGÓW Badania pierścieni uszczelniających wałków obrotowych według PN-81/M-86960 obejmuje: a/ sprawdzenie wymiarów sprowadza się do pomiaru średnicy zewnętrznej oraz szerokości pierścienia (rysunek 1), b/ sprawdzenie odchyłki współosiowości między obwodem zewnętrznym i wewnętrznym pierścienia bez sprężyny sprowadza się do pomiaru współosiowości średnicy zewnętrznej względem średnicy wewnętrznej (rysunek 1), c/ sprawdzenie trwałego odkształcenia średnicy wewnętrznej sprowadza się do określenia przyrostu średnicy wewnętrznej po nałożeniu na trzpień o wymiarze nominalnym po wygrzaniu w ciągu 70 godzin w temperaturze maksymalnej odpowiadającej gumie z której wykonane jest uszczelnienie, d/ sprawdzenie odporności na niskie temperatury sprowadza się do próby w specjalnym przyrządzie schłodzonym wraz z uszczelnieniem badanym do najniższej temperatury odpowiadającej materiałowi z którego jest wykonany. W wyniku obrotu mimośrodowego wałka przyrządu sprawdza się wytrzymałość mechaniczną wargi uszczelniającej badanego uszczelnienia, Rys 1 Rys 2 e/ sprawdzenie wykonania polega na ocenie jakości krawędzi uszczelniającej oraz powierzchni równej 1/3 szerokości wargi uszczelniającej (rysunek 2), f/ sprawdzenie szczelności pierścienia sprowadza się do poddania uszczelnienia próbie 200 godzinnej w następujących warunkach: temperatura odpowiadająca maksymalnej dla danego materiału gumowego prędkości obrotowej wałka odpowiadającej jego średnicy i rodzajowi gumy z którego zostało wykonane uszczelnienie według wykresu - strona 5, ciecz badawcza olej Selektol Specjal SD SAE 10W/30,.badanie jest prowadzone w przyrządzie według rysunku 3 przesunięcie (niewspółosiowość) wałka do gniazda 0,075mm ciśnienie oleju 0,003MPa Dopuszczalny wyciek podczas pełnej próby może wynosić 3cm³ max. Rys 3
28 WYKAZ ZBLIŻONYCH USZCZELNIEŃ WYBRANYCH FIRM Firma producent Profil uszczelnienia / oznaczenie typu konstrukcyjnego NAK/LYO/NOK SC TC VC SB TB SA TA SCN TCN DC ST, AP - Pioneer Weston ERIKS R Rst RZV M MSt GV GVst - RST-D R-Duo Cassette WR Goetze 827N 827S 827NO 822N 822S 824N 824S - - - - - Kaco DG DGS DE DF DFS DFK DFSK - - - - - INCO A AO - B BO - - AH AOH AE - - Garlock 92 94 91 53 76 68 - - - - - - ERIKS R Rst RZV M MSt GV GVst - RST-D R-Duo Cassette WR Paulstra HUTCHINSON IE IEL IO EE EEL - CESL - - IELR - - Simmerwerke A ASL - B BSL C CSL - - - - - Simrit BA BASL BAOF B1 B1SL B2 B2SL - BABSL BADUO Cassette Typ: 1, 2, 3 Radiamatic R: 35, 36, 37, 58 SKF HMS4 HMSA7 HM1 CRW1 CRWA1 CRWH1 CRWHA1 - CRWAR5 - MUD HSF Stefa CB CC CD BB BC DB DC - - - - - Style SC TC VC SB TB SA TA - - - - - Trelleborg TRA TRE TRK TRC TRD TRB TRC - TRQ-D - TC - Dichtomatik WA WAS WAO WB WBS WC WCS WAY WASY WAD Cassette WE France Joint BECA 850 BECA 852 BECA 854 BECA 870 BECA 872 BECA 886 BECA 887 - BECA 852TCHP BECA 858 BECA 859, 969C Laska Technika UW-A UW-AS UW-AO UW-B UW-BS UW-C UW-CS UW-AY UW-ASY UW-AP - UW-E Przemysłowa Lidering A AS DINA B - C - - AS P A DUO - D5 Parker SC TC VC SB TB SA TA NSC4 NTC4 DC KOYO MHS MHSA MH HMS HMSA HMSH HMSAH - MHSA...P MHSD D - TIMKEN 350 320 340 330, 480 470 450 410 - - - - - Norma DIN 3760 A AS - B BS C CS - - - - - CB, CL, CH - LUP, LPD, LDS