U industrijskoj opremi i fluidnim sustavima, učinkovito brtvljenje ključno je za osiguranje operativnog integriteta i sprječavanje curenja medija. Odabir brtvenih materijala, posebno njihova sposobnost da izdrže unutarnji tlak, temeljni je čimbenik koji određuje uspjeh brtvljenja. Nepravilan odabir može dovesti do preranog kvara brtve, curenja i potencijalnih sigurnosnih opasnosti. Ovaj vodič opisuje primarne brtvene materijale preporučene za različite raspone tlaka.
I. Primjene niskog tlaka (0 – 5 MPa)
Uobičajeni scenariji: Pneumatski sustavi, niskotlačni hidraulički sustavi, obrada vode, strojevi za hranu i piće, brtve klipnih klipnjača niskog opterećenja.
Odabir materijala:
1. Nitrilna guma (NBR): Najekonomičniji i najsvestraniji izbor za primjene niskog tlaka. Nudi izvrsnu otpornost na hidraulična ulja, maziva, goriva i zrak na bazi nafte, pružajući izvanrednu vrijednost. Idealan za većinu primjena uljne hidraulike i pneumatike niskog tlaka.
2. Monomer etilen propilen diena (EPDM): Izvrsna otpornost na vruću vodu, paru, rashladnu tekućinu (glikol), ketone i slabe kiseline/baze. Nije prikladno za mineralna ulja ili goriva. Primarno se koristi za brtvljenje medija na bazi vode i tekućina za prijenos topline u niskotlačnim sustavima.
3. Poliuretan (PU/AU/EU): Karakterizira ga ekstremna otpornost na abraziju i visoka mehanička čvrstoća. Pod niskim tlakom, njegova vrhunska otpornost na ekstruziju i svojstva habanja čine ga iznimnim izborom za klipne brtve (npr. brtve klipova i šipki), značajno nadmašujući standardnu gumu u vijeku trajanja.
Sažetak: Za primjene niskog tlaka, dajte prioritet kompatibilnosti s medijima. NBR je zadana svestrana opcija, PU nudi produljeni vijek trajanja, a EPDM je specijaliziran za vodene i polarne medije.
II. Primjene srednjeg tlaka (5 – 30 MPa)
Uobičajeni scenariji: Građevinski strojevi, strojevi za brizganje plastike, alatni strojevi, hidraulični sustavi srednje snage.
Odabir materijala:
1. Poliuretan (PU): Dominantni izbor za hidrauliku srednjeg tlaka. Njegova visoka mehanička čvrstoća, tvrdoća i iznimna otpornost na ekstruziju učinkovito se bore protiv deformacija uzrokovanih tlakom i ekstruzije u zazoru, što ga čini preferiranim materijalom za brtve klipova i klipnjača.
2. Nitrilna guma (NBR): Ojačani NBR spojevi i dalje mogu biti prikladni za primjene gdje tlak ostaje ispod 15-20 MPa, a temperature su umjerene, posebno kod statičkih brtvi poput O-prstenova. Međutim, njihova otpornost na ekstruziju znatno je niža od one kod PU.
3. Fluoroelastomer (FKM/Viton®): Poželjan izbor kada medij uključuje visoke temperature, goriva ili agresivne kemikalije (npr. kisele tekućine), čak i unutar raspona srednjeg tlaka. FKM pruža vrhunsku kemijsku otpornost i performanse na visokim temperaturama (do 200°C+)
Sažetak: U scenarijima srednjeg tlaka, otpornost na ekstruziju je od najveće važnosti. Poliuretan (PU) je primarni izbor za dinamička brtvila, dok se fluoroelastomer (FKM) odabire za zahtjevna kemijska okruženja i okruženja visokih temperatura.
III. Primjene visokog i ultravisokog tlaka (iznad 30 MPa, do 100 MPa+)
Uobičajeni scenariji: Hidraulične dizalice, pumpe ultravisokog tlaka, rezanje vodenim mlazom, oprema za naftne i plinske bušotine, sustavi za ispitivanje tlačnih posuda.
Odabir materijala:
1. Poliuretan (PU): Posebno formulirani i konstruirani poliuretani (npr. lijevani poliuretan) ostaju održiva opcija za dinamičke brtve visokog tlaka, ali zahtijevaju preciznu formulaciju i dizajn brtve, što često nalaže upotrebu prstenova protiv ekstruzije.
2. Kompoziti od aramidnih vlakana / inženjerske plastike (PEEK, punjeni PTFE): To su ključni materijali za primjene pod ultra visokim tlakom. Nisu elastomeri, već visokoučinkovite plastike s iznimnom mehaničkom čvrstoćom i modulom.
• Punjeni PTFE: Dodavanje punila poput staklenih vlakana, bakra ili ugljičnih vlakana PTFE-u drastično poboljšava njegovu tlačnu čvrstoću i otpornost na ekstruziju. Često se koristi za sigurnosne prstenove i brtvene prstenove za zaštitu primarnih brtvi od ekstruzije i oštećenja.
•PEEK: Nudi izuzetno visoku čvrstoću, krutost i otpornost na temperature, koristi se za proizvodnju brtvenih prstenova i potpornih prstenova u okruženjima ultra visokog tlaka.
3. Metalne brtve (bakar ili nehrđajući čelik): Pod ekstremnim tlakom (npr. >70 MPa), visokom temperaturom ili visokim udarnim tlakom, elastomeri i plastika dosežu svoje granice. Metalni O-prstenovi ili C-prstenovi postaju ultimativno rješenje. Brtve se plastičnom deformacijom, nudeći izuzetnu pouzdanost, ali su obično za jednokratnu upotrebu i zahtijevaju visoko prednaprezanje prilikom ugradnje.
Sažetak: Za uvjete ultra visokog tlaka, strategija se prebacuje s „elastičnog brtvljenja“ na „kruto zadržavanje“. Inženjerske plastike visoke čvrstoće (armirani PTFE, PEEK) i metali su ključni, s dizajnom usmjerenim na minimiziranje deformacije i ekstruzije.
IV. Ključni dodatni faktori odabira
Pritisak nije jedini kriterij; odabir mora uključivati holističku procjenu:
• Temperatura: Raspon radne temperature materijala mora u potpunosti obuhvatiti temperaturu sustava. Visoka toplina ubrzava starenje; niske temperature uzrokuju krhkost.
• Kompatibilnost s medijima: Ovo je primarni preduvjet. Odabrani materijal ne smije biti korodiran, nabubreni ili degradiran zapečaćenim medijem.
• Vrsta gibanja: Statičko brtvilo, klipno dinamičko brtvilo ili rotaciono brtvilo? Svaki tip gibanja nameće različite zahtjeve na otpornost na habanje, stvaranje topline i toplinsku vodljivost.
• Kompatibilnost hardvera: Dizajn zazora sustava, površinska obrada i tvrdoća izravno utječu na otpornost brtve na ekstruziju i brzinu trošenja.
Zaključak:
Odabir materijala za brtve predstavlja izazov u sistemskom inženjerstvu, a tlak služi kao ključni diferencijalni faktor:
• Nizak tlak: Fokus na medije. NBR/EPDM su glavni materijali.
• Srednji tlak: Naglasak na otpornosti na ekstruziju. PU/FKM su glavni izbor.
• Visoki tlak: Fokus na čvrstoću. Kompoziti i metali preuzimaju kontrolu.
Pragmatično načelo odabira je: uz zadovoljavanje zahtjeva medija i temperature, odabrati materijale s odgovarajućom otpornošću na ekstruziju i mehaničkom čvrstoćom na temelju radnog tlaka te osigurati odgovarajući dizajn utora i zazora brtve. Najskuplji materijal nije nužno i najbolji; optimalan izbor je onaj koji najviše odgovara specifičnim radnim uvjetima.
Vrijeme objave: 23. kolovoza 2025.