V oblasti průmyslového těsnění, když se provozní podmínky stanou extrémně drsnými – zahrnující vysoké zatížení, nízké rychlosti, rázové zatížení a hojné množství abrazivních kontaminantů – mnoho konvenčních těsnění selhává. Plovoucí těsnění se ukazuje jako vysoce účinné řešení pro pevné těsnění čelní plochy, což dokazuje jeho nenahraditelnou hodnotu. Nejedná se o novou technologii, ale díky své výjimečné spolehlivosti a trvanlivosti zůstává nejlepší volbou pro utěsnění kritických součástí v těžkých zařízeních. Tento článek systematicky představuje složení, princip, vlastnosti a použití plovoucích těsnění.
1. Definice a základní funkce plovoucích těsnění
Plovoucí těsnění, známé také jako „plovoucí kroužkové těsnění“ nebo „mechanické čelní těsnění“, se vyznačuje jedinečnou konstrukcí odlišnou od konvenčních mechanických těsnění. Skládá se z dvojice těsně spárovaných kovových kroužků (obvykle vyrobených z litiny na bázi chromu), jejichž čelní plochy tvoří při axiální síle spolehlivý těsnicí pás.
Jeho hlavní funkce jsou vysoce specializované:
- Extrémní prevence úniků:Účinně utěsňuje převodový olej nebo mazivo uvnitř součástí, jako jsou převodovky a hnací nápravy, v prostředí plném abrazivních materiálů (např. písek, rudný prach).
- Vyšší ochrana proti kontaminaci:Robustně blokuje vniknutí vnějších nečistot, jako je prach a bláto, a chrání tak klíčové součásti převodovky, jako jsou ložiska a ozubená kola.
Jeho původním účelem bylo řešit extrémní podmínky, kterým břitová těsnění, jako například skeletová olejová těsnění, nemohou odolat.
2. Typická struktura a funkce součástí plovoucích těsnění
Kompletní sestava plovoucího těsnění se skládá ze čtyř základních komponent, z nichž každý je nezbytný:
- Těsnicí kroužek (plovákový kroužek):
- Materiál a proces:Typicky vyrobeno z vysoce chromové legované litiny, přesně broušené pro dosažení extrémně vysoké tvrdosti (HRC 60-66) a velmi nízké drsnosti povrchu na čelních plochách.
- Funkce:Toto je klíčová součást, která zajišťuje těsnění. Přesně broušené čelní plochy obou kroužků do sebe pod tlakem zasahují a tvoří primární těsnicí rozhraní. Jejich vysoká tvrdost a hladkost zajišťují minimální opotřebení a dlouhou životnost.
- O-kroužek (elastomerové těsnění):
- Materiál:Obvykle vyrobeno z nitrilového kaučuku (NBR) odolného vůči oleji a stárnutí nebo jiných syntetických kaučuků.
- Funkce:Nabízí dvě klíčové akce:
- Sekundární těsnění:Vytváří statické těsnění mezi plovákovým kroužkem a pouzdrem.
- Poskytování pružné síly:Vlastním stlačením dodává nepřetržitou axiální uzavírací sílu na čelní plochy obou plovákových kroužků, čímž zajišťuje, že těsnicí plochy zůstanou v kontaktu.
- Kovové pouzdro (nosič těsnění):
- Funkce:Používá se k umístění a podepření plovákového kroužku a O-kroužku a obvykle se upevňuje k pouzdru zařízení (např. k pouzdru nebo koncovému krytu) pomocí přesahu nebo šroubů.
Pracovní sestava:Jedna sestava plovoucího těsnění se skládá zdvaidentické sady těchto komponent. Každá sada je instalována na rotující a stacionární části (nebo na dvou protiběžných částech) zařízení. Po sestavení jsou čelní plochy obou plovákových kroužků pevně stlačeny k sobě silou O-kroužků.
4. Princip fungování plovoucích těsnění
Princip fungování plovoucího těsnění je důmyslný a spolehlivý:
- Statické těsnění:Když je zařízení v klidu, axiální síla od O-kroužků udržuje čelní plochy obou plovákových kroužků v těsném kontaktu, čímž se dosahuje statického utěsnění. Současně samotné O-kroužky zajišťují statické utěsnění vůči pouzdru.
- Dynamické těsnění:Během provozu se jeden plovákový kroužek otáčí s hřídelí, zatímco druhý zůstává nehybný. Mezi čelními plochami obou kroužků dochází k relativnímu rotačnímu pohybu.
- Mazání těsnicího rozhraní:Utěsněné mazivo proniká mezi čelní plochy obou plovákových kroužků a vytváří extrémně tenký olejový film. Tento film promazává těsnicí rozhraní, čímž snižuje opotřebení a tvorbu tepla, zatímco jeho povrchové napětí zabraňuje úniku.
- „Plovoucí“ charakteristika:O-kroužek nejen zajišťuje tlak, ale také umožňuje mírný axiální („plovoucí“) a radiální pohyb plovákového kroužku v tělese. Tato vlastnost kompenzuje axiální plovoucí pohyb hřídele, nesouosost a vibrace při velkém zatížení a zabraňuje selhání těsnění v důsledku chyb v souososti.
Úspěch plovoucího těsnění tedy spočívá v dokonalé kombinaci„tuhé těsnění čel“a„elastická plovoucí kompenzace.“
5. Hlavní scénáře použití plovoucích těsnění
Plovoucí těsnění jsou navržena pro nejnáročnější prostředí a jejich aplikace jsou vysoce koncentrované:
- Stavební stroje:Ozubená kola v podvozcích, ozubená kola koncových převodů, napínací kola a válce pro rypadla a nakladače.
- Těžební stroje:Bubnové hřídele razicích kombajnů, kombajnů a čelní/zadní hřídele pancéřových porubních dopravníků.
- Zemědělské stroje:Náboje hnacích kol velkých traktorů a sklízecích strojů.
- Zařízení pro razení tunelů:Těsnění hlavního pohonu pro řezací hlavy tunelových razicích strojů (TBM).
Stručně řečeno, plovoucí těsnění jsou často preferovaným řešením pro rotující součásti zahrnujícínízké otáčky, vysoké zatížení, značné rázové zatížení a silné abrazivní znečištění.
6. Výhody, nevýhody a body výběru
Výhody:
- Vynikající odolnost proti opotřebení:Obzvláště vhodné pro provoz v médiích obsahujících abrazivní látky.
- Vysoká spolehlivost:Robustní konstrukce, odolná vůči nárazům a vibracím.
- Dlouhá životnost:Výrazně delší životnost než u konvenčních těsnění za normálních provozních podmínek.
- Dobrá poddajnost (schopnost plovat):„Plovoucí“ charakteristika dokáže vyrovnat určité výchylky hřídele.
Nevýhody:
- Vyšší náklady:Složitý výrobní proces má za následek vyšší jednotkové náklady než u skeletových olejových těsnění.
- Velká velikost:Vyžaduje více instalačního prostoru.
- Kritické požadavky na instalaci:Nesprávná instalace může snadno poškodit přesné těsnicí plochy.
Klíčové body pro výběr a instalaci:
- Shoda podmínek:Ujistěte se, že provozní tlak, povrchová rychlost a typ kontaminantu odpovídají možnostem plovoucího těsnění.
- Rozměrová přesnost:Zajistěte, aby rozměry a geometrické tolerance pouzder, hřídelí a souvisejících součástí splňovaly požadavky.
- Čistota:Jakékoli drobné částice zachycené mezi těsnicími plochami během instalace způsobí trvalé poškození.
- Profesionální instalace:Povinné použití speciálního nářadí; údery na těsnicí plochy plovákových kroužků jsou přísně zakázány.
Závěr
Plovoucí těsnění je klasická technologie těsnění, která vznikla pro splnění extrémních požadavků. Díky pevnému kovovému těsnění na čelní ploše a unikátnímu mechanismu plovoucí kompenzace si zajistilo pevné místo v těžkých průmyslových zařízeních. Objektivně vzato se nejedná o univerzální řešení, protože jeho oblast použití je velmi specifická. V nízkorychlostních, těžkých a abrazivních podmínkách, ve kterých však vyniká, je však jeho spolehlivost a trvanlivost v porovnání s mnoha jinými formami těsnění obtížné ji srovnat. Správné pochopení jeho principu a striktní dodržování postupů instalace a údržby jsou klíčem k maximalizaci jeho výkonu a zajištění stabilního provozu těžkých zařízení.
Čas zveřejnění: 10. listopadu 2025