Jak dobrać uszczelnienie do medium roboczego?

Dobór uszczelnienia nie powinien zaczynać się wyłącznie od samego wymiaru. W praktyce równie ważne są: medium robocze, temperatura, ciśnienie, prędkość ruchu, rodzaj pracy oraz sposób montażu. To właśnie środowisko pracy w dużej mierze decyduje o tym, czy dany materiał zachowa swoje właściwości, czy szybko ulegnie uszkodzeniu.

Dla oleju hydraulicznego, wody, pary, chemii procesowej, paliw, smarów albo produktów spożywczych stosuje się różne grupy materiałów. Ten sam profil uszczelnienia może pracować poprawnie w jednej aplikacji, a w innej bardzo szybko stracić szczelność, spęcznieć, stwardnieć, popękać albo ulec nadmiernemu zużyciu.

1. Dlaczego medium robocze jest tak ważne?

Medium robocze to substancja, z którą uszczelnienie ma bezpośredni kontakt podczas pracy. Może to być ciecz, gaz, para, smar, olej, paliwo, środek chemiczny, detergent albo produkt spożywczy. Każde z tych środowisk może inaczej oddziaływać na materiał uszczelnienia.

Nieodpowiednio dobrany materiał może zmienić swoje właściwości już po krótkim czasie pracy. Najczęstsze problemy to:

• pęcznienie materiału,
• twardnienie lub utrata elastyczności,
• pękanie powierzchni,
• rozwarstwienie lub wykruszanie,
• przyspieszone ścieranie,
• utrata szczelności,
• wyciskanie uszczelnienia ze szczeliny,
• skrócenie żywotności całego układu.

Z tego powodu przy doborze uszczelnienia należy zawsze określić nie tylko wymiar, ale także warunki chemiczne i fizyczne, w których element będzie pracował.

2. Uszczelnienia do oleju hydraulicznego i smarów

Oleje hydrauliczne i smary należą do najczęściej spotykanych mediów roboczych w układach przemysłowych, maszynach budowlanych, rolniczych, prasach, siłownikach oraz urządzeniach produkcyjnych.

W takich aplikacjach często stosuje się materiały takie jak:

• NBR — popularny materiał do olejów mineralnych i wielu standardowych zastosowań,
• PU — materiał o wysokiej odporności na ścieranie, często stosowany w hydraulice siłowej,
• FKM — materiał wybierany przy wyższej temperaturze lub bardziej wymagającym środowisku,
• PTFE — materiał o niskim współczynniku tarcia, stosowany w bardziej wymagających aplikacjach.

Przy olejach hydraulicznych warto podać rodzaj oleju, temperaturę pracy, ciśnienie, prędkość ruchu oraz informację, czy uszczelnienie pracuje statycznie, posuwiście czy obrotowo.

3. Uszczelnienia do wody i pary wodnej

Woda i para wodna wymagają innego podejścia niż oleje mineralne. W zależności od temperatury, ciśnienia i składu medium dobiera się materiały odporne na wodę, gorącą wodę, parę lub środki stosowane w procesie czyszczenia instalacji.

W aplikacjach wodnych często rozważa się między innymi:

• EPDM — często stosowany do wody, gorącej wody i pary,
• VMQ / silikon — stosowany w wybranych aplikacjach temperaturowych i spożywczych,
• PTFE — wykorzystywany przy wymagających warunkach chemicznych lub temperaturowych,
• FKM — stosowany w wybranych aplikacjach, ale nie zawsze jako pierwszy wybór do pary.

W przypadku pary wodnej szczególnie ważne jest podanie temperatury, ciśnienia oraz tego, czy kontakt z parą jest ciągły, czy okresowy. Inaczej dobiera się materiał do krótkotrwałego kontaktu z gorącą wodą, a inaczej do stałej pracy w parze pod ciśnieniem.

4. Uszczelnienia do chemii procesowej

Przy chemii procesowej ogólne określenia typu „chemia”, „kwas”, „rozpuszczalnik” lub „detergent” często są niewystarczające. Kluczowe znaczenie ma dokładna nazwa substancji, jej stężenie, temperatura oraz czas kontaktu z uszczelnieniem.

Do aplikacji chemicznych mogą być stosowane między innymi:

• FKM — do wielu olejów, paliw i wybranych mediów chemicznych,
• EPDM — do wybranych aplikacji wodnych, parowych i niektórych środków chemicznych,
• PTFE — przy szerokiej odporności chemicznej i niskim tarciu,
• FFKM — w szczególnie wymagających aplikacjach chemicznych i temperaturowych,
• PEEK, POM, PA — jako elementy konstrukcyjne, prowadzące lub podporowe, zależnie od warunków pracy.

W zapytaniu dotyczącym chemii warto podać kartę charakterystyki medium, nazwę handlową środka, stężenie, temperaturę pracy oraz informację, czy uszczelnienie będzie narażone na płukanie, czyszczenie albo zmianę medium w cyklu pracy.

5. Uszczelnienia do paliw i olejów napędowych

Paliwa, olej napędowy, benzyna, dodatki paliwowe i mieszaniny z biokomponentami mogą wpływać na elastomery w różny sposób. Materiał, który dobrze pracuje z olejem hydraulicznym, nie zawsze będzie odpowiedni do paliwa.

W takich aplikacjach często bierze się pod uwagę:

• FKM — często stosowany przy paliwach i wyższych wymaganiach temperaturowych,
• NBR — stosowany w wybranych aplikacjach olejowych i paliwowych, zależnie od warunków,
• PTFE — przy wymaganym niskim tarciu lub wysokiej odporności chemicznej.

Przy zapytaniu warto doprecyzować, czy chodzi o benzynę, olej napędowy, paliwo z dodatkami, olej opałowy, gaz, mieszaninę paliwową lub kontakt z oparami.

6. Uszczelnienia do przemysłu spożywczego

W przemyśle spożywczym oprócz odporności na medium znaczenie mają również wymagania higieniczne, dopuszczenia materiałowe, łatwość czyszczenia oraz odporność na środki myjące.

W takich aplikacjach mogą być stosowane między innymi:

• VMQ / silikon — w wybranych aplikacjach spożywczych i temperaturowych,
• EPDM — często stosowany przy wodzie, parze i procesach czyszczenia,
• FKM — przy tłuszczach, olejach i bardziej wymagających mediach,
• PTFE — przy wysokiej odporności chemicznej i łatwości czyszczenia.

Przy aplikacjach spożywczych należy podać nie tylko rodzaj produktu, ale także temperaturę, sposób mycia instalacji, stosowane detergenty oraz ewentualne wymagania dotyczące kontaktu z żywnością.

7. Temperatura a odporność materiału

Nawet jeżeli materiał jest zgodny z danym medium, temperatura może znacząco zmienić jego trwałość. Wysoka temperatura przyspiesza starzenie materiału, a niska może powodować utratę elastyczności.

W zapytaniu warto podać:

• minimalną temperaturę pracy,
• maksymalną temperaturę pracy,
• temperaturę chwilową,
• czas trwania podwyższonej temperatury,
• częstotliwość zmian temperatury.

Ten sam materiał może sprawdzać się przy krótkim kontakcie z wysoką temperaturą, ale nie być odpowiedni do pracy ciągłej w takich warunkach.

8. Ciśnienie, prędkość i rodzaj ruchu

Medium robocze nie jest jedynym czynnikiem decydującym o doborze uszczelnienia. Znaczenie mają również parametry mechaniczne pracy, szczególnie ciśnienie, prędkość ruchu oraz rodzaj ruchu.

Należy określić, czy uszczelnienie pracuje:

• statycznie,
• w ruchu posuwisto-zwrotnym,
• w ruchu obrotowym,
• w ruchu wahliwym,
• w pracy ciągłej,
• w pracy okresowej.

Przy wysokim ciśnieniu może być konieczne zastosowanie pierścienia podporowego. Przy ruchu dynamicznym większe znaczenie ma odporność na ścieranie, tarcie, smarowanie oraz stan powierzchni współpracującej.

9. Sposób montażu i wymiary zabudowy

Nawet prawidłowo dobrany materiał może nie pracować poprawnie, jeżeli profil uszczelnienia nie pasuje do zabudowy. Dlatego oprócz medium należy podać również wymiary miejsca montażu.

Najważniejsze dane wymiarowe to:

• średnica wałka, tłoczyska lub otworu,
• średnica zewnętrzna gniazda,
• szerokość rowka,
• głębokość rowka,
• wysokość zabudowy,
• luz montażowy,
• informacja o sposobie montażu.

Warto dołączyć rysunek techniczny, zdjęcie zabudowy albo zużyty element. Pomaga to szybciej określić typ profilu i uniknąć błędów wynikających z pomiaru zdeformowanego uszczelnienia.

10. Jakie dane podać przy zapytaniu?

Aby dobrać uszczelnienie do medium roboczego, najlepiej przygotować możliwie pełny zestaw informacji technicznych.

W zapytaniu warto podać:

• rodzaj medium roboczego,
• dokładną nazwę substancji lub preparatu,
• stężenie medium, jeżeli dotyczy,
• temperaturę minimalną i maksymalną,
• ciśnienie robocze i maksymalne,
• rodzaj ruchu,
• prędkość ruchu,
• wymiary zabudowy,
• typ maszyny lub urządzenia,
• informację o pracy ciągłej lub okresowej,
• warunki czyszczenia instalacji,
• wymagania dotyczące kontaktu z żywnością, jeśli występują,
• zdjęcie, rysunek techniczny albo próbkę zużytego elementu.

11. Co zrobić, gdy nie znamy dokładnego medium?

Jeżeli dokładne medium nie jest znane, warto podać wszystkie dostępne informacje: nazwę maszyny, zastosowanie, branżę, opis procesu, temperaturę oraz wygląd zużytego elementu. Czasami już sam charakter uszkodzenia może wskazywać, że materiał nie był odporny na dane środowisko.

Przykładowe objawy niezgodności materiału z medium to:

• wyraźne pęcznienie uszczelnienia,
• zmiękczenie materiału,
• stwardnienie i pękanie,
• zmiana koloru,
• kruszenie się materiału,
• śliska lub lepka powierzchnia,
• szybka utrata szczelności po wymianie.

W takich przypadkach szczególnie przydatne jest zdjęcie uszkodzonego elementu oraz informacja, po jakim czasie od montażu wystąpił problem.

Podsumowanie

Dobór uszczelnienia do medium roboczego wymaga uwzględnienia nie tylko wymiaru, ale także warunków chemicznych, temperaturowych i mechanicznych. Olej hydrauliczny, woda, para, paliwo, chemia procesowa i produkty spożywcze mogą wymagać zupełnie różnych materiałów.

Przy zapytaniu najlepiej podać: medium, temperaturę, ciśnienie, rodzaj ruchu, prędkość pracy, wymiary zabudowy oraz oczekiwaną funkcję uszczelnienia. Im dokładniejsze dane zostaną przekazane, tym łatwiej dobrać materiał i profil, który będzie odporny na środowisko pracy oraz zapewni odpowiednią trwałość.