cos o uszczelkach.pdf

O uszczelkach i uszczelnianiu

(na podstawie artyku∏u z numeru PP 3/2005)

Uszczelnienia decydujà o niezawodnoÊci dzia∏ania i bezpieczeƒ-

stwie. Wystarczy przypomnieç, ˝e to w∏aÊnie uszczelki by∏y od-

powiedzialne za niejednà awari´, w tym za tak znane jak kata-

strofy rakiet i promów kosmicznych.

Uszczelka jest elementem konstrukcyjnym instalacji, urzàdze-

nia, maszyny, takim jak korpus, wa∏, podpory itp. Jest jedna ce-

cha, która wyró˝nia uszczelki- nie nadajà si´ do ponownego

u˝ycia. Przed podj´ciem decyzji o demonta˝u pompy nale˝y si´

zabezpieczyç przed brakiem uszczelek do ponownego monta˝u.

Nie zawsze muszà to byç uszczelki fabryczne, wi´kszoÊç z nich

mo˝na wykonaç w warunkach warsztatu remontowego. Nale˝y

wiedzieç które, jak i z jakiego materia∏u. I dlatego te˝ podejmu-

jemy temat uszczelniania i uszczelek w pompach.

W pompach mamy do czynienia z wieloma ró˝nymi uszczelnieniami. W stosun-

kowo prostej konstrukcji jednostopniowej pompy wirowej – jak na rysunku 1,

znajdujemy kilka uszczelnieƒ z∏àczy spoczynkowych i uszczelnienia ruchowe wa-

∏u. Zajmijmy si´ tymi pierwszymi, wÊród których dajà si´ wyró˝niç uszczelki p∏a-

skie, uszczelki kszta∏towe i uszczelnienia z∏àczy gwintowych. Na wst´pie nale˝y

podkreÊliç, ˝e podobnie jak przez konstruktora dobrane sà kszta∏ty, wymiar i ma-

teria∏ innych elementów konstrukcyjnych, tak te˝ dobrane sà uszczelki. Nale˝y

wi´c powa˝nie traktowaç to co o uszczelnieniach znajduje si´ w dokumentacji

konstrukcyjnej i DTR (dokumentacji techniczno ruchowej).

Rys 1. Uszczelnienia w kon-

strukcji pompy jednostopnio-

wej.

Kolorem czarnym zaznaczono

uszczelki p∏askie, kolorem zie-

lonym uszczelnienia O-ringami,

a kolorem czerwonym uszczel-

nienia ruchowe

- 15 -

Nie cz´sto si´ zdarza znaleêç uszczelki w kompletach cz´Êci za-

miennych, cz´sto te˝ brak dokumentacji. I to uzasadnia po-

Êwi´cenie uszczelkom szczególnej uwagi.

Zacznijmy wi´c od uszczelek p∏askich. Mówi si´, ˝e uszczelka

„najlepiej trzyma, kiedy jej niema”

To powiedzenie wymyÊlili amatorzy past uszczelniajàcych - stosunkowo m∏odej

techniki uszczelniania, znajdujàcej ju˝ zastosowanie w wielu przypadkach, np. do

uszczelniania powierzchni podzia∏u korpusów pomp dwustrumieniowych. Zaletà

tak uszczelnionego z∏àcza jest uniezale˝nienie od gruboÊci uszczelki. Uzyskanie

szczelnoÊci nie wymaga wysokiej g∏adkoÊci powierzchni. Do uszczelniania stosu-

je si´ tworzywa anaerobowe, które wià˝à w warunkach kontaktu z metalem, bez

dost´pu powietrza. Tworzywo uszczelniajàce nak∏ada si´ na oczyszczone i od-

t∏uszczone powierzchnie. Rysunek 2 pokazuje nietypowy przyk∏ad uszczelniania

z∏àcza ko∏nierzowego przy u˝yciu pasty,

która (jak widaç) nie sp∏ywa z po-

wierzchni pionowej.

Podobnie uszczelnia si´ z∏àcza gwin-

towe, ale o tym póêniej.

Wracajàc do przytoczonego na

wst´pie powiedzenia - odnosi si´ ono

równie˝ do najwy˝szej klasy z∏àcz „me-

tal na metal’ oraz rzutuje na ocen´ gru-

boÊci uszczelek p∏askich.

Rys. 2. Uszczelnienie ko∏nierza (Chester-Mo-

lecular)

Kolejna mo˝liwoÊç uszczelnienia p∏aszczyzn praktycznie „na

styk” to stosowanie uszczelek plastycznych...

... sznurów i taÊm o przekroju prostokàtnym lub ko∏owym, specjalnie do tego ce-

lu produkowanych. Uk∏ada si´ je na jednej z p∏aszczyzn, jak pokazano na rysun-

ku 3 i 4.

Rys 3. Uszczelnienie taÊmà ko∏nierza

Rys. 4. Uszczelnianie taÊmà korpusu dzielone-

go w p∏aszczyênie osi (Gasget)

- 16 -

Niekiedy, zw∏aszcza do uszczelniania z∏àcz mniej dok∏adnych, stosuje si´ sznury

bawe∏niane, w´glowe, grafitowe, z w∏ókien syntetycznych oraz kombinacje tych

w∏ókien. Sznury te kompensujà b∏´dy kszta∏tu i przemieszczeƒ i nie sà to po∏àcze-

nia na styk powierzchni uszczelnianych.

Najcz´Êciej stosowane sà uszczelki z p∏askich

p∏yt uszczelniajàcych.

Zw∏aszcza w z∏àczach ko∏nierzy pomp z rurociàgami i armaturà oraz niektórych

z∏àczach korpusów. Te pierwsze sà z regu∏y dobierane przez instalatora, a drugie

powinna okreÊlaç dokumentacja pompy. jednak wielokrotnie decyzje o materiale

i gruboÊci uszczelki musi podejmowaç monter.

„Polski hydraulik” kocha grube uszczelki.

Grube kocha tylko z∏y hydraulik. Im grubsze uszczelnienie tym wi´ksza po-

wierzchnia boczna, na którà dzia∏a ciÊnienie czynnika i tym wi´ksze prawdopodo-

bieƒstwo „wydmuchania” uszczelnienia z pomi´dzy ko∏nierzy. Im wy˝sze ciÊnie-

nie tym cieƒsza powinna byç uszczelka. Przez grubszà uszczelk´ ∏atwiej penetru-

je czynnik pompowany. Im wi´ksza gruboÊç tym bardziej spada jej odpornoÊç na

zacisk monta˝owy. Im cieƒsza uszczelka tym bardziej mo˝na jà obcià˝yç i tym

wolniej poddaje si´ relaksacji. Poza z∏àczami, którym przypisano szczególne wa-

runki, powszechnie stosuje si´ uszczelki z p∏yt o gruboÊci 1 do 2 mm. Uszczelki

z p∏yt o wi´kszej gruboÊci nale˝à do rzadkoÊci.

Jak wyt∏umaczyç, ˝e gruba nie jest lepsza, gdy trzeba ∏àczyç

przylgi o nie najlepszej g∏adkoÊci?, a jak gdy powierzchnie

przylg nie sà do siebie równoleg∏e?

Sà to pytania typu „jakie dobieraç opony przy braku zbie˝noÊci?” Majà sens

zw∏aszcza w szczególnych, awaryjnych przypadkach, oby by∏o ich jak najmniej

(choç dostawcy uszczelnieƒ nie takie problemy rozwiàzujà).

Innym argumentem za grubymi uszczelkami jest przekonanie

o ich zdolnoÊci do t∏umienia drgaƒ.

Nies∏uszne. Uszczelka, jako element plastyczno-spr´˝ysty, poddana zmiennym

obcià˝eniom mo˝e t∏umiç drgania, jednak dzieje si´ to kosztem dodatkowych ob-

cià˝eƒ powodujàcych odkszta∏cenia. Prowadzà one do pocienienia uszczelki,

a wi´c zredukowania napr´˝eƒ kontaktowych, a w konsekwencji do nieszczelno-

Êci. SkutecznoÊç t∏umienia drgaƒ jest wàtpliwa; przenoszà si´ one choçby przez

Êruby z∏àcza.

Mówiàc o napr´˝eniach kontaktowych przechodzimy do wa˝ne-

go zagadnienia si∏y niezb´dnej do zacisku z∏àcza z uszczelkà.

Napr´˝ania kontaktowe, czyli nacisk na uszczelk´ zapewniajàcy, ˝e ciÊnienie na

- 17 -

nià dzia∏ajàce nie pokona si∏y tarcia uszczelki o powierzchnie, mo˝na w przybli-

˝eniu okreÊliç z zale˝noÊci

nacisk = 3 x ciÊnienie + 3 do 4 MPa.

Wynika stàd wymagana si∏a zacisku Êrubami

si∏a = nacisk x powierzchnia czynna uszczelki.

W z∏àczach znormalizowanych uzyskuje si´ odpowiednie naciski po prostu

przez dokr´canie Êrub momentem odpowiadajàcym ich Êrednicy, co zapewniajà

standardowe klucze (bez przed∏u˝eƒ) i doÊwiadczenie montera. JeÊli takie stwier-

dzenie budzi wàtpliwoÊci mo˝na skorzystaç z klucza dynamometrycznego i da-

nych okreÊlajàcych obcià˝enia odpowiednie dla wymiaru i materia∏u Êruby. Nale-

˝y tu zwróciç uwag´ na czystoÊç gwintu. Gwint skorodowany przenosi znacznie

mniejszà si∏´ na ko∏nierze ni˝ gwint czysty i pokryty smarem. Z drugiej strony

w ko∏nierzach znormalizowanych o mniejszych Êrednicach zachodzi obawa p´k-

ni´cia ko∏nierza. Zbyt silny zacisk mo˝e te˝ spowodowaç przekroczenie wartoÊci

nacisku stykowego dopuszczalnego dla materia∏u uszczelki. Wracamy wi´c do...

doÊwiadczenia montera.

Jakich b∏´dów unikaç?

Nierównomiernego napinania Êrub, stosowania Êrub o z∏ym stanie i o niew∏aÊci-

wych wymiarach, uszczelniania powierzchni niedostatecznie oczyszczonych, sma-

rowania powierzchni uszczelek i powierzchni uszczelnianych, dokr´cania Êrub

z∏àcza pod ciÊnieniem oraz… powierzania pracy niefachowym wykonawcom.

Najwa˝niejsze to stosowaç w∏aÊciwe uszczelki.

Najpopularniejsza uszczelka p∏aska to fragment p∏yty uszczelniajàcej dobranej

odpowiednio do warunków pracy.

Dobór materia∏u spoÊród wielu oferowanych przez producentów uszczelnieƒ

dokonuje si´ pod kàtem temperatury, ciÊnienia i standardów bezpieczeƒstwa

oraz odpornoÊci na kontakt z czynnikiem uszczelnianym. Pompy do wody nie sà

wymagajàce; w zakresie ciÊnieƒ do kilku MPa i temperatur do 150° C stosuje si´

p∏yty na bazie w∏ókien aramidowych i kauczuku (np. Gambit AF-152, AF-200

iAF-CD). P∏yty o wy˝szej jakoÊci ( np. Gambit AF-Oil) wykazujà odpornoÊç na

wy˝sze parametry i sà jednoczeÊnie olejoodporne. Podobnie p∏yty Polonit z kau-

czukiem FAEKO, FA150, FA300, FAO z, wszystkie z kauczukiem NBR.

Wspó∏czesne materia∏y uszczelniajàce bazujà na w∏óknach, które zastàpi∏y

azbest - wydawa∏oby si´ niezastàpiony.

Najgorszà uszczelkà jest uszczelka wycinana przez instalatora

z tego co ma pod r´kà, zw∏aszcza z gumy. To o materiale,

a kszta∏t…

Wi´kszoÊç uszczelek p∏askich stosowanych w pompach ma prosty kszta∏t pierÊcie-

nia, bez otworów, o Êrednicach dopasowanych do gniazd. Rol´ gniazd spe∏niajà

- 18 -

np. wypusty na ko∏nierzach lub Êrednice pasowane

elementów ∏àczonych. Ko∏nierze znormalizowane

majà przylgi zapewniajàce prawid∏owe u∏o˝enie

uszczelki i unikni´cie niebezpieczeƒstwa przes∏oni´-

cia przekroju przep∏ywowego wadliwie u∏o˝ona

uszczelkà. Najprostrze, a zarazem najcz´Êciej spoty-

kane w instalacjach rozwiàzanie z uszczelkà o nie-

skomplikowanym kszta∏cie przedstawia - rys 5.

Spotyka si´ te˝ uszczelki o kszta∏tach skompli-

kowanych, odpowiadajàcych kszta∏tom powierzch-

ni podzia∏u, jak np. na rysunku 1 (podzia∏ miski ole-

jowej) i jak na rys 4.

Rys. 5. Z∏àcze ko∏nierzowe. Po-

∏o˝enie uszczelki pomi´dzy Êru-

bami zapewnia, ˝e nie przes∏oni

ona przekroju przep∏ywowego

Uszczelki mo˝na wycinaç

ró˝nymi sposobami.

Popularnego sposobu wycinania m∏otkiem na kraw´dziach p∏aszczyzny uszczel-

nianej (np. na przylgach ko∏nierza) lub nie nale˝y polecaç. Sà jednak sytuacje

trudne - powierzchnie o skomplikowanych kszta∏tach z otworami pod Êruby (rys.

4). JeÊli do wykonania odpowiadajàcych im uszczelek chcemy u˝yç m∏otka to na-

le˝y ograniczyç

si´ do delikat-

nego odtraso-

wania, po to

aby potem

uszczelk´ wy-

ciàç no˝yczka-

mi, a otwory

wykrojnikiem

(choç nie mo˝-

na si´ dziwiç

stosowaniu m∏otka i kulki ∏o˝yskowej ja-

ko wykrojnika otworów). Wycinanie no-

˝yczkami, nawet prostego kszta∏tu, gro-

zi prze∏amaniem cienkiej uszczelki,

zw∏aszcza jeÊli wycina si´ wpierw kszta∏t

zewn´trzny. A wi´c najlepiej u˝yç narz´-

dzia w postaci cyrkla - rys. 6. Ciàç nale-

˝y ostrym narz´dziem unikajàc poszar-

pania kraw´dzi. Do wykonywania wi´k-

szej iloÊci usz-czelek nadaje si´ przyrzàd

elektryczny - rys. 7, do ma∏ych Êrednic -

wykrojnik.

Rys. 6. Wycinanie uszczelki narz´dziem

w postaci cyrkla

Rys. 7. Wycinanie przyrzàdem elektrycznym

- 19 -

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: