În domeniul etanșării industriale a arborilor rotativi,etanșare ulei cu buză dublă (cu o buză principală de etanșare acționată de un arc tip jartieră, o buză secundară anti-praf și o carcasă din oțel inoxidabil) este o soluție de etanșare clasică, fiabilă și utilizată pe scară largă. Designul său integrează ingenios mai multe elemente cheie pentru a aborda provocările de etanșare în condiții complexe de funcționare. Acest articol oferă o analiză aprofundată a avantajelor sale structurale, a funcțiilor componentelor principale, a selecției materialelor și a aplicațiilor tipice.
I. Avantajele structurale și funcțiile componentelor principale
- Carcasă din oțel inoxidabil: Fundația rigidă
- Funcție:Acționează ca „coloana vertebrală”, oferind ostructură de susținere rigidăpentru a asigura stabilitatea dimensională generală și rezistența la deformare în timpul instalării și utilizării.
- Avantaje:
- Rezistență și rigiditate ridicate:Rezistă la forțele de instalare, excentricitatea arborelui și presiunea sistemului, prevenind deformarea etanșării.
- Stabilitate dimensională:Asigură o fixare strânsă și stabilă (ajustare prin interferență) între diametrul exterior al etanșării și alezajul carcasei, oferind o funcționare fiabilă.etanșare statică.
- Durabilitate și longevitate îmbunătățite:Protejează corpul elastomer de deteriorarea mecanică, prelungind durata de viață a etanșării. Comparativ cu carcasele din fontă sau plastic,Oțelul inoxidabil (de obicei 304, 316L) oferă o rezistență superioară la coroziune, ceea ce îl face potrivit pentru medii umede sau ușor corozive.
- Buză principală de etanșare (cu arc tip jartieră): Inima etanșării
- Funcție:Situată pe partea interioară a etanșării, aceasta face contact direct cu arborele rotativ, în principalprevenirea scurgerilor spre exterior ale mediilor interne(ulei/vaselină).
- Structură:Fabricat din material elastomeric, cuarcul jartieră circumferențial(de obicei un inel deschis din oțel inoxidabil, spiralat) adăpostit într-o canelură pe partea din spate (partea cu aer).
- Funcția critică a arcului:
- Oferă forță radială continuă:Primăvaraaplică continuu tensiune radialăla buza principală, menținând o presiune radială de contact constantă („forță de strângere”) pe arbore.
- Compensează dinamic uzura și relaxarea:Aceasta estevaloare decisivă a arcului. În timpul funcționării, elastomerul buzei principale se uzează din cauza frecării și experimentează o relaxare a tensiunii (pierdere a elasticității) sub influența căldurii/presiuni. Forța arcului compensează automat această pierdere de material și elasticitatea redusă, menținând un contact strâns între buză și ax și prevenind scurgerile premature.
- Se adaptează la bătaia/excentricitatea arborelui:Arcul permite buzei principale săse conformează mișcărilor minore ale arborelui(excentricitate, bătaie longitudinală), menținând o etanșare eficientă.
- Asigură etanșare la presiune scăzută:Când presiunea sistemului este scăzută sau zero (de exemplu, la pornire, oprire), forța radială a arcului devinemecanismul principalprevenirea infiltrațiilor mediului.
- Scopul designului:A realizaetanșare dinamică a mediilor, fiabilă și de lungă durată, gestionarea presiunii interne a mediului (de obicei scăzută, bazându-se în principal pe arc + presiunea de contact) și gestionarea căldurii induse de frecare.
- Buza secundară de praf: bariera împotriva invaziei externe
- Funcție:Poziționată pe partea exterioară a buzei principale de etanșare (orientată spre mediul extern), aceastaprevine pătrunderea contaminanților externi(praf, murdărie, umezeală, pietriș).
- Structură:Fabricat din același material elastomer (sau uneori diferit) ca și buza principală,de obicei fără arc.
- Principiul de funcționare:
- Contact inițial și răzuire:Menține o ușoară presiune de contact de preîncărcare (mai mică decât buza principală, bazându-se în principal pe elasticitatea elastomerului).
- Barieră fizică:Formează un „jgheab” (canal de excludere a murdăriei între cele două buze) carezgârieturi și capcanecontaminanți care se deplasează de-a lungul suprafeței arborelui. Contaminanții sunt reținuți în canelură sau expulzați.
- Protejează marginea principală: Acesta este scopul suprem.Prin protejarea buzei de etanșare primare de resturile externe abrazive, aceastareduce semnificativ uzura și deteriorarea, prelungind efectiv durata de viață a buzei principale și a întregii garnituri.
Avantajele generale ale designului cu buză dublă:
- Protecție dublă:Buza principală reține uleiul/fluidul intern, buza anti-praf exclude contaminanții – oferăApărare „din interior spre exterior și din exterior spre interior”.
- Îmbunătățire sinergică:Buza anti-praf protejează buza principală, prelungindu-i durata de viață; carcasa oferă stabilitate; arcul asigură o performanță constantă a buzei.Sinergia îmbunătățește fiabilitatea și longevitatea generală a etanșării.
- Aplicabilitate largă:Structură clasică potrivită pentru diverse scenarii, în specialmedii cu riscuri de contaminare externă.
- Fiabilitate dovedită:O soluție industrială de lungă durată, cu performanță stabilă și previzibilă.
II. Selectarea materialelor de bază și compararea performanței
Performanța etanșării depinde în mare măsură de material. Alegerea materialului diferă în funcție de componentă (buze, carcasă). Carcasa este în mod clar din oțel inoxidabil (304/316L). Alegerea materialului buzelor depinde de condițiile de funcționare:
| Materialul buzei | Caracteristici cheie de performanță | Domenii tipice de aplicare |
|---|---|---|
| Cauciuc nitrilic (NBR) | Rezistență excelentă la uleiuri minerale, lubrifianți, benzinăRezistență bună la abraziune; Cost redus;Interval de temperatură limitat (-30~100°C)Rezistență moderată la ozon/intemperii | Rulmenți de roți auto/agricole, cutii de vitezeEchipamente industriale generale; Pompe (mediu moderat) |
| Fluoroelastomer (FKM) | Rezistență remarcabilă la temperaturi ridicate (≈-20~250°C); Rezistență excepțională la combustibili/uleiuri/substanțe chimice/solvențiRezistență excelentă la ozon/intemperii; Deformare redusă la compresie (unele clase) | Garnituri arbore cotit/față/spate pentru motoare auto, turbocompresoare; Pompe chimice, rulmenți pentru ventilatoare de înaltă temperaturăEchipamente pentru temperaturi înalte |
| Cauciuc acrilat (ACM) | Rezistență bună la uleiuri fierbinți/uleiuri de angrenaje/ATF (≈-25~175°C); Rezistență excelentă la ozon;Rezistență slabă la solvenți la temperatură joasă/apă/ester | Transmisie auto (arbori laterali de transmisie, arbori de punte)Transmisie pentru utilaje de construcții; Diferențiale |
| Nitril hidrogenat (HNBR) | Rezistență superioară la abraziune/rezistență la ulei fierbinte față de NBR (-40~150°C)Rezistență la ulei similară cu NBR; Rezistență excelentă la ozon/intemperii; Cost mai mare decât NBR | Cutii de viteze de mare viteză și pentru sarcini grele, compresoare A/C autoAplicații solicitante care necesită upgrade de la NBR |
| Cauciuc siliconic (VMQ) | Interval de temperatură extrem de larg (-60~225°C); Elasticitate ridicatăDeformare la compresiune redusă; Izolație/rezistență excelentă la intemperii;Rezistență slabă la ulei/solvențiRezistență scăzută | Rulmenți pentru echipamente alimentare/farmaceutice, etanșări de mare viteză/sarcină redusă, ventilatoare/motoare de înaltă temperatură, Echipamente criogenice |
- Considerații privind selecția:Prioritizeazăcompatibilitate media principală(ulei, grăsimi, combustibil, substanțe chimice)intervalul de temperatură de funcționareșicerințe de rezistență la uzurăFactorii de cost și de mediu (de exemplu, calitatea alimentară) sunt, de asemenea, importanți. Materialul buzei de praf este de obicei același cu cel al buzei principale sau, uneori, o opțiune mai rezistentă la uzură/eficientă din punct de vedere al costurilor.
III. Domenii tipice de aplicare
Datorită designului său eficient cu barieră dublă de tip „etanșare + excludere”, energizării fiabile a arcului și suportului rigid al carcasei, garnitura de etanșare cu buză dublă este utilizată pe scară largă în medii dure, predispuse la contaminare cu praf, noroi, stropi de apă și nisip:
- Auto și transporturi:
- Garnituri de etanșare pentru rulmenți de roată(aplicație clasică de excludere a prafului/apei).
- Motor:Etanșări principale față/spate arbore cotit (necesită rezistență la temperaturi ridicate/ulei), etanșări arbore cu came.
- Transmisie/Grup de propulsie:Etanșări arbore intrare/ieșire, etanșări arbore oscilant.
- Sisteme de direcție, punți motoare/diferențiale.
- Utilaje pentru construcții și agricultură:
- Transmisii finale, rulmenți de pivotare, arbori de motor hidraulicpe excavatoare, încărcătoare, buldozere (expuse la murdărie, noroi, apă).
- Rulmenți ai șasiului, arbori de transmisiepe tractoare, combine de recoltat (medii cu mult praf/noroi).
- Echipamente industriale:
- Carcase industriale pentru rulmenți de ventilatoare/suflante(în special medii cu praf).
- Garnituri de etanșare a arborelui pompei(expus la umiditate).
- Cutie de viteze/Reductoretanșări ale arborelui de intrare/ieșire.
- Rulmenți pentru utilaje miniere(praf extrem, impact).
- Fabrică de hârtie, Echipamente pentru oțelărie(căldură, umiditate, praf).
- Alții:
- Extensii mici ale arborelui motorului electric.
- Componente generale de transmisiecare necesită protecție a rulmenților împotriva contaminării.
Concluzie
Garnitura de etanșare cu buză dublă (buza principală acționată de arc + buza anti-praf + carcasă din oțel inoxidabil) atinge dublul obiectiv de izolare a mediului intern și de protecție a mediului extern prin roluri structurale bine definite: carcasa stabilizează forma, arcul acționează asupra compensării dinamice a buzei principale, iar buza anti-praf formează bariera de excludere. Înțelegerea intenției de proiectare și a limitelor funcționale ale fiecărei părți - în special a compensării continue a arcului pentru uzură/relaxare și a rolului critic al buzei anti-praf în protejarea buzei principale de uzura abrazivă - împreună cu selecția corectă a materialului buzei (NBR, FKM, ACM, HNBR, VMQ) pe baza condițiilor reale (mediu, temperatură, nivel de contaminare) este esențială pentru asigurarea unei performanțe fiabile pe termen lung în diverse aplicații de etanșare rotativă. Acest design matur și eficient rămâne o soluție vitală de etanșare pentru protejarea funcționării echipamentelor în medii dificile.
Data publicării: 26 iulie 2025