Etanșările arborelui sunt utilizate pe arbori rotativi, alternativi și oscilanți pentru a conține ulei și grăsime și a exclude contaminanții. Cunoscut sub numele de ulei sau buză radială

etanșare

Etanșările arborelui sunt utilizate pe arbori rotativi, alternativi și oscilanți pentru a conține ulei și grăsime și a exclude contaminanții. Cunoscute sub numele de garnituri de ulei sau buze radiale, garniturile arborelui pot conține și presiuni sau fluide separate. Au mai multe puncte forte: sunt economice, ușor de instalat și eficiente în multe medii.

O etanșare a arborelui nu este decât o parte a unui sistem din trei părți. O altă parte este arborele în mișcare în sine. (Mișcarea sa poate fi rotire rotundă și rotundă, reciprocitate de intrare și ieșire sau oscilație rotativă înainte și înapoi.) A treia parte a unui sistem de etanșare este carcasa în care este instalată garnitura. FIG. 1 prezintă o etanșare a arborelui instalată într-un alezaj al carcasei.

Orice ansamblu mecanic care conține fluide trebuie proiectat astfel încât aceste substanțe să curgă numai acolo unde sunt intenționate și să nu se scurgă din ansamblu. Etanșările încorporate în proiectele mecanice previn astfel de scurgeri în punctele în care se întâlnesc diferite părți de asamblare; aceste puncte de întâlnire sunt cunoscute sub numele de suprafețe de împerechere, iar spațiul dintre ele se numește spațiu liber. Scopul unui sigiliu este de a bloca spațiul liber, astfel încât să nu treacă nimic prin el.

Etanșările arborelui sunt obișnuite în ansamblurile cutiei de viteze, pompe hidraulice și motoare și aplicații cu piston, ca etanșări ștergătoare.

Materialele sunt primordiale. Pentru a ilustra: sistemele de climatizare auto utilizate pentru a se baza pe R-12, un agent frigorific cu clorofluorocarbon (CFC). Dar, deoarece CFC-urile contribuie la epuizarea ozonului, în anii '90 s-a făcut o presiune pentru a le înlocui cu agenți frigorifici cu hidrofluorocarbon (HFC). R-12 a fost înlocuit cu ceea ce este cunoscut sub numele de R-134a. Totuși, acesta din urmă a necesitat și utilizarea unor diferite lubrifiere. Această nouă lubrifiere, în combinație cu temperaturi de funcționare mai ridicate, a forțat proiectanții de etanșări să caute materiale mai rezistente; acum, nitrilul hidrogenat (HNBR) este utilizat eficient pentru etanșările de aer condiționat.

Evoluția etanșărilor arborelui

Progresele tehnologice au stimulat dezvoltarea sigiliilor radiale din ce în ce mai sofisticate în ultimul secol. În realitate, primele „etanșări ale arborelui” (cum ar fi cele găsite pe axele vagoanelor de frontieră cu viteză redusă) nu erau altceva decât benzi de piele care încercau (de obicei cu un succes foarte limitat) să conțină grăsimea animală folosită ca lubrifiere.

Mai târziu, vehiculele motorizate au înlocuit vagoanele, iar ambalajele de frânghie din in, bumbac și cânepă au înlocuit benzile de piele. Deși încă relativ brut, astfel de ambalaje au funcționat deoarece lubrifianții au avut tendința de a fi foarte vâscoși, viteza de funcționare a fost încă scăzută și temperaturile nu au ajuns niciodată suficient de mari pentru a degrada lubrifianții sau a sigila materialele.

În anii 1920, lubrifianții mai subțiri și mai neprietenoși din punct de vedere al mediului au devenit obișnuiți și sigilarea adecvată a devenit mai dificilă. Ambalajele de frânghie au fost înlocuite de garnituri de piele asamblate - tratate chimic pentru a îmbunătăți rezistența la ulei, apoi fixate într-o carcasă metalică pentru a facilita instalarea și îndepărtarea. Carcasa metalică a permis o etanșare pressfit pentru a preveni scurgerea găurii, iar buza din piele a călărit o regiune a solului arborelui până la o rugozitate prescrisă.

Pe măsură ce utilajele, vehiculele și suprafețele drumului au fost rafinate, viteza arborelui și temperaturile de aplicare au crescut și au fost dezvoltate uleiuri noi pentru a rezista la aceste temperaturi mai ridicate - dar au provocat umflarea și degradarea buzelor de etanșare din piele. Aceste dificultăți au fost depășite în anii 1940, odată cu dezvoltarea polimerilor rezistenți la ulei. Garniturile de cauciuc sintetic asamblate cu buze din nitril (NBR) au devenit norma.

În anii 1950, tehnologia a permis legarea chimică a cauciucului cu metalele. Acest lucru a făcut posibilă o etanșare în care buza de cauciuc a fost legată chimic de carcasă (mai degrabă decât prinsă). Etanșările din anii 1960 au început să prezinte buze din alte materiale decât nitrilii, inclusiv materiale din silicon și poliacrilat pentru sigiliile lipite. Politetrafluoretilena (PTFE) are o mare rezistență chimică și la temperatură în combinație cu proprietăți bune de frecare reduse. Ca urmare, a fost folosit pentru a înlocui materialele din piele și NBR în garniturile de asamblare a buzelor. (Metodele de legare a PTFE la cauciuc sau metal nu existau încă.) Fluoroelastomerul a crescut și în anii 1970. Deși toate aceste materiale alternative au fost utile, ele au fost, de asemenea, mai scumpe decât nitrilul, astfel încât proiectanții de sigilii au căutat modalități de a minimiza utilizarea materialelor și de a reduce costurile. Acest lucru a dus la producerea de sigilii cu zone de lipire reduse.

De asemenea, proiectanții sigiliilor au început să caute dincolo de sigiliu modalități de a îmbunătăți în continuare performanța și de a extinde fiabilitatea. Ei și-au îndreptat atenția asupra suprafeței de etanșare în sine și, prin anii 1980, sigiliile care încorporează suprafețe de rulare au devenit comune. Aceste garnituri de casetă elimină pregătirea suprafețelor de rulare pe arbore.

Acum, cimenturile îmbunătățite permit etanșări compozite din PTFE lipite de cauciuc. Proiectanții sigiliilor le combină cu alte componente din zona de etanșare, cum ar fi filtre, inserții de armare și excludere.

Etanșări cutie de viteze

Garniturile de etanșare sunt utilizate în mod obișnuit în cutiile de viteze, care convertesc intrarea de mare viteză de la un motor electric în turații mici, care acționează diferite mașini sau transportoare. O imagine decupată a unui ansamblu cutie de viteze este prezentată în FIG. 2.

Aplicațiile tipice ale cutiei de viteze au două stiluri de etanșare a arborelui: unul pentru etanșarea de intrare și unul pentru etanșarea sau etanșările de ieșire. Etanșarea de intrare este o etanșare cu viteză mai mare (de obicei 1.750 rpm). Deoarece atât contaminarea externă, cât și cea internă pot constitui o problemă în ansamblurile cutiei de viteze, garniturile de nouă generație ale cutiei de viteze încorporează excluderea suplimentară a contaminării, atât intern cât și extern. Etanșarea de intrare este adesea un design TC sau TCW realizat cu fluorelastomer. Sigiliul de intrare indicat în FIG. 3 combină un design TCW cu o buză de excludere a contaminării pe partea de ulei pentru a preveni murdăria și particulele de metal din ulei să ajungă la buza de etanșare primară.

În plus față de etanșarea de intrare, există și una (sau mai multe) locații ale arborelui de ieșire. Etanșarea de ieșire funcționează de obicei la viteze mai mici decât cea de intrare. Din acest motiv, diferite secțiuni transversale - modele care ar genera prea multă frecare ca etanșări de intrare - pot fi utilizate ca etanșări de ieșire.

Secțiunea transversală a unei etanșări tipice de ieșire este prezentată în FIG. 4. Rețineți că este conceput pentru a exclude contaminarea puternică.

Garnituri de etanșare a fluidelor

Garniturile de etanșare utilizate ca pompe hidraulice și garniturile de motor pot întâlni atât viteze mari (8.000 rpm), cât și presiuni (1.500 psi), astfel încât sunt necesare proiecte speciale. O opțiune este un sigiliu PTFE sertizat pentru utilizarea la motoarele hidraulice de înaltă presiune, cu două buze ținute în poziție în interiorul carcasei de distanțieri metalice. O garnitură de cauciuc cu un inel de sprijin încorporat în secțiunea transversală poate fi, de asemenea, utilizată pentru aplicații de înaltă presiune.

Aplicațiile hidraulice și pneumatice folosesc adesea produse speciale WP etanșările arborelui sunt concepute ca etanșări ale ștergătorului. Aceste modele utilizează buze de etanșare îngroșate (fără arcuri pentru jartiere) destinate ștergerii prafului și a murdăriei (sau răzuirea) în aplicațiile cu cilindri hidraulici și pneumatici alternativi. Este posibilă o mare varietate de configurații ale buzelor, cu OD-uri din metal sau cauciuc. Ștergătoarele sunt fabricate de obicei din nitril sau poliuretan de 90 de durometri.

Etanșările mașinii de spălat

Etanșarea unei căzi a mașinii de spălat este o aplicație solicitantă. Apa trebuie conținută, dar apa, înălbitorii, detergenții și alte produse de spălat pot coroda cu ușurință porțiunile metalice ale sigiliului - carcasa și izvorul.

Ceea ce permite unei etanșări de cadă să funcționeze eficient are totul de-a face cu designul buzelor. O comparație între punctul de contact al unui sigiliu normal și cel al unui sigiliu al cuvei este prezentat în Fig. 5 a și b. Rețineți că unghiurile de contact și R valoarea de pe buza arcuită a garniturii cuvei este inversată. Acesta este ceea ce permite unei etanșări a cuvei să împiedice pătrunderea apei și a masei în rulmenții plini de grăsime ai mașinii. Fig. 6 a și b afișează două modele diferite de etanșare a cuvei. Chiar dacă menține apa în afară, buza aruncată ajută, de asemenea, să păstreze grăsimea. Unghiurile de contact inversate și R valoare plasează, de asemenea, arcul jartierei pe partea aeriană a aplicației, astfel încât apa nu poate ajunge la el. Acest lucru ajută la protejarea arcului jartierei de coroziune.