Герметизация и утечка всегда идут плечом к плечу, как солнцезащитный крем и солнечный ожог. Однако , если вы не понимаете как правильно уплотнить систему, то не ждите, что её обслуживание будет для вас как день на пляже.
Эффективное уплотнение удерживает жидкости внутри гидравлических систем и компонентов, исключая загрязняющие вещества. В обычном поршневом уплотнении эластомеры приспосабливаются к изменениям размеров, вызванным производственными допусками, боковыми нагрузками и деформациями цилиндра под давлением. Давление в системе сжимает уплотнение в осевом направлении. В результате, оно более плотно прижимает уплотнение к сальнику и улучшает совместимость уплотнения с контактирующими металлическими поверхностями. Упругость резинового материала создает плотное, прочное уплотнение.
В целом, высокое давление улучшает герметичность. Ключом к герметизации под высоким давлением является использование материала или комбинации материалов, которые имеют достаточную прочность на разрыв, твердость и модуль, для предотвращения выдавливания через зазоры. В случае высокого давления, эластомерный уплотнительный элемент должен опираться на материал с высокой жесткостью.
Когда давление достигает 1 379 бар, экструзионный зазор должен быть закрыт, а эластомерное уплотнение - защищено комплексом более твердых и высокомодульных материалов. Правильный комплекс предотвращает выдавливание, разрыв, порез и другую деформацию эластомерного уплотнения и более равномерно распределяет нагрузки на элемент, который перекрывает зазор.
Выбор материала
Эластомерные соединения, используемые в уплотнениях, получены из полимеров, таких как полиуретан, нитрил, фторэластомер и этиленпропилен. Производители уплотнений разрабатывают собственные специальные составы этих базовых полимеров для улучшения или подавления различных химических или физических свойств в соответствии с конкретными требованиями.
Самой важной характеристикой является - способность меняться. Каждое свойство каждого соединения изменяется с возрастом, температурой, жидкостью, давлением и другими факторами. Легче работать с соединениями с наименьшей тенденцией к изменению свойств, так как такое уплотнение имеет множество применений. Количество оцениваемых характеристик зависит от строгости условий. Как правило, они включают упругость и память формы, абразивостойкость, коэффициент трения и совместимость с жидкостями.
Эластичность и память формы относятся к способности соединения возвращаться к первоначальной форме и размерам после устранения деформирующей силы. Устойчивость подразумевает быстрый возврат, память - медленный. Важна также упругость уплотнений, так как она позволяет уплотнению подвижных соединений следить за изменениями поверхности. Применение при низких температурах требует дополнительного внимания.
Абразивостойкость, износостойкость при контакте с движущейся поверхностью - результат других свойств. К ним относятся упругость, твердость, термическая стабильность, совместимость с жидкостями и сопротивление разрыву / порезу. На это также влияет способность соединения удерживать защитную смазку на его поверхности. Твердые составы обычно более устойчивы к износу, поэтому часто используются динамические уплотнения из 85-градусных соединений. Если уплотнения сталкиваются с высокими температурами, то устанавливается еще более твердый материал для смягчающего воздействия тепла. В низкотемпературных применениях предпочтительнее мягкий материал, потому что эластомеры имеют тенденцию затвердевать при падении температуры.
Коэффициент трения зависит от соединения и отличается в статическом и динамическом режиме. Обычно трение выше при статическом режиме работы. Оно увеличивается со временем между циклами. На коэффициент трения влияет температура, смазка и качество поверхности. Старение и действие рабочих жидкостей на соединения также могут влиять на твердость и в свою очередь, как на разрыв, так и на трение в процессе работы. Следует избегать динамического контакта между эластомерными уплотнениями и неподвижными частями, где должен использоваться материал с низким коэффициентом трения, например, из PTFE.
Что касается совместимости жидкости, то жидкость считается несовместимой с соединением, если уменьшает герметизацию и/или сокращает срок службы соединения. Различная химическая структура является ключом к совместимости жидкостей. Для неполярных жидкостей, таких как углеводородное топливо и масла, обычно используются нитрильные, фторуглеродные или фторсиликоновые полимеры. Этиленпропиленовые соединения подходят для полярных жидкостей, таких как гидравлические жидкости на основе фосфатного эфира.
Для применения под высоким давлением пригодны другие материалы. Зачастую выбор материалов уплотнения зависит от текучести среды, рабочих температур системы, стоимости или давления в системе. Потенциально наибольшая эффективность систем высокого давления достигается с небольшой ценовой надбавкой. Уплотнительные материалы для высоких давлений дороже, а конструкции уплотнений зачастую сложнее. Высокие давления увеличивают силу уплотнения и трение. Повышенное трение вызывает быстрый износ и требует регулярной замены уплотнения, но сила трения и скорости износа обычно увеличиваются медленнее, чем давление.
Наглядно о причине утечек из-за износа уплотнений: