Изготовление уплотнений, защищающих оборудование от пыли

Пыль, как правило, является незначительным раздражителем, которая часто встречается на поверхности нашего дома. Но в мире инженерии, машин и механических систем это может быть разница между надежным оборудованием и катастрофой.

Пыль может вызвать серьезные повреждения стенок цилиндров, штоков, уплотнений и других компонентов внутри оборудования. И если вы не будете осторожны, грязь, пыль, мусор и вода могут стать причиной повреждений.

Эти посторонние загрязнения представляют собой настоящую проблему для механических систем, особенно потому, что со временем они накапливаются в небольших количествах. Отдельная частица пыли сегодня может быть не такой уж большой проблемой. Но пылинки в день в конечном итоге станет достаточно, чтобы вызвать серьезные проблемы, такие как трение, поверхностный износ и несовершенный контакт уплотнения между поверхностями.

Эти проблемы могут усугубляться до полного отказа механической системы. Может показаться, что совершенное невозможно, и что в конечном итоге некоторые загрязнители попадут в вашу систему, что бы вы ни делали. Но в некоторых условиях, например, в автомобилях и самолетах, отказ просто недопустим.

Помимо этих отраслей, многие типы оборудования должны оставаться чистыми внутри, даже если снаружи все становится очень грязным. Примеры включают землеройные машины, гидроцилиндры сталелитейных заводов, снегоочистители и литейные производства, а также уплотнения в лесозаготовительном оборудовании.

Как сохранить механическую систему на 100% свободной от пыли

Подобно тому, как уплотнения удерживают жидкости и газы под давлением в поршневых и цилиндровых системах, существуют компоненты, которые предназначены для работы с точностью до наоборот - не допускают попадания загрязняющих веществ.

В уплотнительной промышленности три основных типа компонентов, используемых для защиты от пыли - это чистильщики, скребки и эксклудеры(excluders). Хотя каждый из них немного отличается, все они служат одной основной цели и устанавливаются на внешней стороне основных уплотнений в системе.

Какой именно механизм защиты от пыли и грязи вам нужен, зависит от того, от чего именно вы пытаетесь защитить ваше оборудование. Ниже представлены три различных типа:

1. Чистильщики/грязесъёмники (Wipers)

Они используются для легких условий работы оборудования, чтобы изолировать систему от попадания в неё воды, пыли и влажной грязи, и сделаны из мягких материалов, таких как полиуретан (PU) и резина (NBR). Наиболее распространенные чистильщики показаны на рис. 1.

Если ваша основная задача - простота сборки и низкое трение, чистильщики могут быть правильным выбором для вашего применения.

2. Скребки (Scrapers) (Abstreifer) 

Этот тип компонентов (см. рисунок 2) используется в агрессивных условиях для герметизации оборудования от попадания твердых материалов, таких как лёд, сухой ил или другой твердый мусор внутрь. Скребки изготавливаются из твердого пластика(POM, PA) или металла, обычно из латуни.

У скребков есть один недостаток: они не идеальны для предотвращения попадания более мелких частиц. Они также допускают утечку масла из поршня и штока, что способствует скоплению пыли. В этих случаях необходимо использовать мягкий чистильщик из полиуретана (PU) или резины (NBR) в тандеме со скребком, прикрепив его к внутренней части скребка.

3. Эксклудеры (excluders)

По степени защиты они находятся где-то между чистильщиками и скребками. Изготавливаются из наполненного фторопласта (PTFE) и определенных марок термоэластопластов (TEP). Эксклудеры изолируют систему от факторов загрязнения среднего уровня, что делает их идеальными, когда вам нужно что-то более серьезное, чем чистильщик, но не такое эффективное, как скребок. Часто это идеальное решение.

Эксклудеры обычно используются в гидроцилиндрах. Они продлевают срок службы уплотнений, предотвращая загрязнение гидравлической жидкости, которое в противном случае могло бы повредить компенсационные кольца, уплотнения и другие компоненты.

Эксклудеры полезны для тяжелых условий эксплуатации, например, для предотвращения попадания дорожной грязи в амортизаторы транспортных средств или грязи в тормозные цилиндры.

Типичным случаем в гидроцилиндрах является утечка микроскопической пленки гидравлической жидкости через эксклудер(грязесъёмник) при выдвижении штока, которая затем может притягивать пыль. Но на обратном ходе грязесёмник стирает все это, чтобы предотвратить попадание жидкости (с недавно обнаруженной пылью) обратно в систему.

Для пневмоцлиндров

Вы также найдете грязесъёмники, используемые в пневматических цилиндрах, которые обычно имеют более легкую конструкцию, чем в гидравлических цилиндрах. Это означает, грязесъёмник может быть объединён с внутренним уплотнением(манжетой) как одно целое.

Поскольку эксклудеры, как правило, рассчитаны на низкое трение и имеют закругленный или скошенный профиль, их можно использовать в пневматических цилиндрах, чтобы обеспечить возврат любой вытекшей смазки.

Единственная проблема с грязесъёмниками, спроектированными как одно целое с внутренним уплотнением, заключается в том, что они не работают так же хорошо, как отдельный эксклудер. Однако эта конструкция более чем компенсирует ее недостатки, позволяя небольшую утечку сжатого воздуха, которая удаляет любые загрязнения. Цилиндр может позволить себе использовать немного больше воздуха, чем он может позволить себе потерять жидкость.

Чистильщики, эксклудеры и скребки созданы во всевозможных комбинациях для удовлетворения уникальных потребностей и желаемых функциональных параметров.