เมื่อกระบอกไฮดรอลิกเริ่มมีการรั่วไหล, เคลื่อนที่ไปมา, หรือมีอายุการใช้งานของซีลที่สั้นลงในอุณหภูมิสูง, ปฏิกิริยาแรกมักจะเป็นการเปลี่ยนซีลมาตรฐานเป็นซีล FKM หรือ PTFE.
อย่างไรก็ตาม, การเลือกซีลสำหรับกระบอกไฮดรอลิกที่มีอุณหภูมิสูงไม่ใช่เพียงแค่วิธีการเลือกวัสดุที่มีการจัดอันดับอุณหภูมิสูงสุด.
ซีลกระบอกต้องทนต่ออุณหภูมิ, ความดัน, ความเร็วในการเคลื่อนไหว, น้ำมันไฮดรอลิก, ช่องว่างการไหลออก, สภาพก้านลูกสูบ, การปนเปื้อน, และการบรรทุกด้านในเวลาเดียวกัน. หากมีปัจจัยใดถูกมองข้าม, แม้แต่ซีลที่มีอุณหภูมิสูงก็อาจจะนิ่ม, ไหลออก, สึกหรออย่างรวดเร็ว, หรือเริ่มรั่วอีกครั้ง.
ยืนยันอุณหภูมิการทำงานจริง
ก่อนที่จะเลือกวัสดุซีล, ให้แยกความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิหลายๆ ค่า:
- อุณหภูมิแวดล้อมในฤดูร้อน
- อุณหภูมิของน้ำมันไฮดรอลิกที่ปกติ
- อุณหภูมิของน้ำมันที่มั่นคงระหว่างการทำงานตลอด
- อุณหภูมิสูงสุดในช่วงสั้นระหว่างการช็อกความดันหรือการทำงานที่เร็ว
- อุณหภูมิการสัมผัสท้องถิ่นรอบริมปิดซีล
ยกตัวอย่าง, อุณหภูมิแวดล้อมรอบเครื่องอาจจะอยู่ที่ 40°C เท่านั้น ขณะที่น้ำมันไฮดรอลิกอาจมีอุณหภูมิที่สูงขึ้นอย่างชัดเจนหลังจากทำงานหลายชั่วโมง.
ซีลก้านและลูกสูบยังสร้างความร้อนจากการเสียดสีกับการเคลื่อนไหวที่รวดเร็ว. อุณหภูมิที่ตรงริมปิดซีลจึงอาจสูงกว่าคุณอุณหภูมิของน้ำมันที่วัดในถังเก็บ.
อุณหภูมิสูงสุดที่แสดงในแคตตาล็อกซีลมักจะอิงจากเงื่อนไขการทดสอบเฉพาะ. มันไม่ได้หมายความว่าซีลสามารถทำงานต่อเนื่องที่อุณหภูมิ, ความดัน, และความเร็วสูงสุดพร้อมกัน.
มาร์จินความปลอดภัยที่เหมาะสมควรคงไว้เสมอในกรณีที่มีการทำงานที่อุณหภูมิสูงต่อเนื่อง.
เลือกวัสดุซีลสำหรับการใช้งานทั้งหมด
วัสดุซีลที่แตกต่างกันมีการผสมผสานที่แตกต่างกันของความต้านทานต่ออุณหภูมิ, ความต้านทานต่อการสึกกร่อน, ความยืดหยุ่น, ความฝืด, และความเข้ากันได้กับของไหล.
ยูรีเทน
ซีลยูรีเทนมีความต้านทานต่อการสึกกร่อนที่ดี, ความแข็งแรงเชิงกล, และความต้านทานต่อการบีบอัด พวกมันถูกใช้โดยทั่วไปสำหรับซีลแท่ง, ซีลลูกสูบ, และที่ปัดน้ำฝนในกระบอกไฮดรอลิกแบบเคลื่อนที่และอุตสาหกรรม.
อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกเกรดยูรีเทนที่เหมาะสมสำหรับการทำงานที่อุณหภูมิสูงอย่างต่อเนื่อง วัสดุยูรีเทนไฮดรอลิกบางชนิดอาจทำงานที่อุณหภูมิประมาณ 110°C ขึ้นอยู่กับส่วนผสมและการออกแบบซีล.
เมื่อใช้งานอย่างต่อเนื่องใกล้ขีดจำกัดอุณหภูมิ ยูรีเทนอาจนิ่มลง, สูญเสียความยืดหยุ่น, หรือบีบอัดเข้าไปในช่องว่างของชิ้นส่วน.
ยางไนไตรล์
NBR ใช้กันทั่วไปสำหรับ O-ring, ซีลแบบคงที่, และส่วนประกอบที่เติมพลัง มันโดยทั่วไปเสนอความเข้ากันได้ที่ดีที่กับของไหลไฮดรอลิกที่มีน้ำมันแร่ และมีราคาไม่แพง.
ส่วนผสม NBR มาตรฐานหลายชนิดถูกใช้งานที่อุณหภูมิสูงถึงประมาณ 100°C แม้ว่าขีดจำกัดจริงจะขึ้นอยู่กับสูตรและสภาพการทำงาน.
การสัมผัสในระยะยาวที่สูงกว่าช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมอาจทำให้เกิดการแข็งตัว, การแตกร้าว, การหดตัว, หรือการตั้งค่าการบีบอัด.
NBR มักจะเหมาะสมกว่าสำหรับการใช้งานไฮดรอลิกมาตรฐานมากกว่าการใช้งานที่อุณหภูมิสูงอย่างต่อเนื่อง.
ยางไนไตรล์ที่เติมไฮโดรเจน
HNBR ให้ประสิทธิภาพความต้านทานความร้อน, ความต้านทานต่อการเสื่อมสภาพ, และประสิทธิภาพเชิงกลที่ดีกว่ามาตรฐาน NBR.
ขึ้นอยู่กับส่วนผสมและโครงสร้างซีล ส่วนประกอบ HNBR บางชิ้นอาจเหมาะสมสำหรับอุณหภูมิรอบ 150°C.
ดังนั้น HNBR จึงสามารถให้ทางเลือกกลางระหว่าง NBR และ FKM อย่างไรก็ตาม ความเข้ากันได้กับของไหลไฮดรอลิกและสารเติมแต่งที่แน่นอนยังต้องได้รับการยืนยัน.
ยางฟลูออโรคาร์บอน
FKM มักถูกใช้สำหรับ O-ring ที่อุณหภูมิสูง, ซีลแบบคงที่, และส่วนประกอบที่เติมพลังในชุดซีล PTFE.
ส่วนผสม FKM บางชนิดอาจทำงานที่อุณหภูมิใกล้ 200°C และมีความต้านทานที่ดีต่อความร้อนและการเสื่อมสภาพ.
อย่างไรก็ตาม FKM ไม่ได้เป็นทางเลือกที่ดีที่สุดโดยอัตโนมัติสำหรับกระบอกสูบที่มีอุณหภูมิสูงทุกชนิด ความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำ, ความต้านทานต่อการสึกกร่อนแบบไดนามิก, ความเข้ากันได้กับของไหลไฮดรอลิก, และสูตรของสารประกอบต้องได้รับการพิจารณาด้วย.
การแทนที่ซีล NBR ด้วย FKM จะไม่แก้ไขช่องว่างเกินขนาด, ความเสียหายของแท่ง, การปนเปื้อน, หรือการไม่ตรงของกระบอกสูบ.
PTFE
PTFE มีความฝืดต่ำ, ความสามารถในการทำงานที่หลากหลายของอุณหภูมิ, และความเข้ากันได้ที่ดีต่อของไหลไฮดรอลิกหลายชนิด มันมักถูกใช้ในซีลลูกสูบและแท่งสำหรับการใช้งานที่มีอุณหภูมิสูง, ความเร็วสูง, หรือความฝืดต่ำ.
อย่างไรก็ตาม PTFE ไม่มีความยืดหยุ่นเท่ากับวัสดุยาง มักต้องการ NBR, HNBR, FKM หรือสารเติมเต็มอื่น ๆ เพื่อรักษาความดันการติดต่อ.
ความสามารถด้านอุณหภูมิของการประกอบซีลทั้งหมดจึงขึ้นอยู่กับวัสดุแต่ละชนิดในชุดผสม ไม่ใช่เพียงแต่แหวนเลื่อน PTFE เท่านั้น.
พิจารณาซีลกระบอกเป็นระบบครบวงจร
กระบอกไฮดรอลิกมักมีส่วนประกอบการซีลและการนำทางหลายชิ้น:
- ปะเก็นก้าน
- ซีลลูกสูบ
- ซีลคงที่
- แปรงปัด
- แหวนกันสึก
- แหวนสำรองที่จำเป็น
แต่ละส่วนประกอบทำหน้าที่ที่แตกต่างกัน.
ซีลแท่งควบคุมการรั่วไหลภายนอก ซีลลูกสูบแยกห้องกระบอก ซีลคงที่ป้องกันการรั่วระหว่างส่วนประกอบที่ประกอบเข้าด้วยกัน แปรงปัดจำกัดการเข้าของฝุ่นและความชื้น แหวนสึกหรอรองรับการโหลดด้านข้างและป้องกันการสัมผัสโลหะกับโลหะโดยตรง.
หากอัปเกรดเฉพาะซีลแท่งในขณะที่ซีลลูกสูบ, O-rings, แปรงปัด หรือองค์ประกอบที่ให้พลังงานยังคงไม่เหมาะสมกับอุณหภูมิ กระบอกอาจพัฒนาการรั่วซึมภายใน การรั่วซึมภายนอก หรือการล้มเหลวของซีลก่อนเวลา.
วัสดุซีลและนำทางทั้งหมดจึงควรได้รับการตรวจสอบเป็นระบบเดียว.
พิจารณาความดันและความเสี่ยงในการไหลออก
สารผสมยางและโพลียูรีเทนหลายชนิดจะนิ่มลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น.
ภายใต้ความดันการทำงานสูงหรือความดันการกระชาก วัสดุซีลที่นิ่มอาจถูกบังคับให้เข้าไปในช่องว่างระหว่างลูกสูบ, ช่องกระบอก, แท่ง, บุชชิ่งนำทาง หรือร่องซีล.
สิ่งนี้อาจทำให้เกิด:
- การบีบซีล
- ขอบที่ถูกตัด
- การฉีกขาด
- การเปลี่ยนรูปถาวร
- การรั่วออกอย่างกะทันหัน
สำหรับกระบอกที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูง ให้ตรวจสอบ:
- ความดันทำงานปกติ
- ความดันสูงสุดและความดันพีค
- ความดันย้อนกลับในสายกลับ
- ขนาดร่องซีล
- ระยะห่างระหว่างลูกสูบและบอร์
- ระยะห่างระหว่างแท่งและไกด์
- ความต้องการของขอคืน
- ความต้านทานการบีบตัวของซีล
วัสดุที่ใช้ทำซีล, การออกแบบร่อง, ความทนทานของชิ้นส่วน และโครงสร้างสนับสนุนต้องพิจารณาร่วมกัน.
การติดตั้งวัสดุที่ทนความร้อนได้สูงโดยไม่ควบคุมช่องการบีบตัวอาจยังส่งผลให้เกิดความล้มเหลวอย่างรวดเร็ว.
พิจารณาความเร็วของกระบอกและความถี่ในการทำงาน
ความเร็วของกระบอกสูบและความถี่ในการทำงานมีผลโดยตรงต่ออุณหภูมิของซีล.
การเคลื่อนที่ที่เร็วทำให้เกิดความเสียดทานรอบ ๆ ซีลแท่ง, ซีลลูกสูบ, และแหวนสึกหรอ การทำงานที่บ่อยครั้งยังลดเวลาที่กระบอกสูบจะถ่ายเทความร้อน.
ซีลอาจทนต่ออุณหภูมิสถิตสูงได้ แต่ทำงานไม่ดีภายใต้สภาวะไดนามิกที่มีความเร็วสูง.
เมื่ออุณหภูมิสูง, ความดันสูง, และความเร็วสูงเกิดขึ้นพร้อมกัน ขีดจำกัดในการใช้งานจริงของซีลมักจะลดลง.
กระบอกสูบที่มีการทำงานเร็วอาจต้องการ:
- การออกแบบซีลที่มีแรงเสียดทานต่ำ
- ความเรียบผิวแท่งที่เหมาะสม
- ฟิล์มหล่อลื่นที่คงที่
- ระยะห่างที่ถูกต้องของไกด์
- การระบายความร้อนที่เพียงพอ
- การขนาดท่อและท่อที่เหมาะสม
การเพิ่มความแข็งของซีลเพียงอย่างเดียวอาจเพิ่มแรงเสียดทานและสร้างความร้อนเพิ่มเติม.
ยืนยันความเข้ากันได้กับน้ำมันไฮดรอลิก
อุณหภูมิสูงเร่งปฏิกิริยาเคมีระหว่างน้ำมันไฮดรอลิกและวัสดุซีล.
ระบบอาจใช้:
- น้ำมันไฮดรอลิกแร่
- ของไหลไฮดรอลิกสังเคราะห์
- ของเหลวที่ผสมน้ำและกลีเซอรีน
- ของไหลที่ทนไฟประเภทฟอสเฟต
- น้ำมันไฮดรอลิกที่ย่อยสลายได้
- ของไหลพิเศษอื่นๆ
วัสดุซีลที่เหมาะสำหรับน้ำมันแร่ อาจไม่เหมาะสำหรับของเหลวที่ผสมน้ำและกลีเซอรีนหรือฟอสเฟต.
เมื่อวัสดุและของเหลวไม่เข้ากัน ซีลอาจบวม ยุบ อ่อนตัว แข็งตัว สูญเสียความแข็งแกร่ง หรือเกิดรอยแตกที่ผิว.
การเสื่อมสภาพของน้ำมัน การปนเปื้อน และการลดลงของสารเพิ่มสามารถเปลี่ยนประสิทธิภาพของซีลได้ตามเวลา.
ยี่ห้อของของเหลวไฮดรอลิกที่แน่นอน การกำหนดผลิตภัณฑ์ เกรดความหนืด และประเภทของของเหลวจึงควรถูกให้ข้อมูลในระหว่างการเลือกซีล การบรรยายของเหลวเพียงว่า “น้ำมันทดสอบมาตรฐาน” อาจไม่ให้ข้อมูลเพียงพอ.
ตรวจสอบก้าน, รู, การชี้แนะแม่นยำ, และการติดตั้ง
แม้ว่าวัสดุซีลที่ถูกต้องสามารถล้มเหลวได้อย่างรวดเร็วหากส่วนประกอบกระบอกที่อยู่รอบข้างมีความเสียหาย.
ควรตรวจสอบรอกพิสตันสำหรับ:
- รอยขีดข่วน
- การกัดกร่อน
- รอยพรุน
- ความเสียหายของการชุบทอง
- ความหยาบผิวที่ไม่ถูกต้อง
- การงอ
ควรตรวจสอบรูกระบอกสำหรับรอยขีดข่วน, การเกิดสนิม, การสึกหรอขนาด, และข้อบกพร่องที่ผิว.
การจัดตำแหน่งผิด, การโหลดข้าง, พินที่สึกหรอ, บูชที่เสียหาย, และวงแหวนที่นำทางที่สึกหรอสามารถทำให้การสัมผัสของซีลไม่สม่ำเสมอ ซึ่งจะเพิ่มแรงเสียดทาน, ความร้อนในท้องถิ่น, และการสึกหรอแบบข้างเดียว.
ก่อนติดตั้งซีลที่ทนความร้อนสูงใหม่ ให้ตรวจสอบโรด, รูกระบอก, วงแหวนที่สึกหรอ, บูชที่นำทาง, จุดติดตั้ง, และการจัดเรียงของกระบอก.
มิฉะนั้น ซีลที่เปลี่ยนอาจเริ่มรั่วอีกครั้งหลังจากช่วงเวลาการทำงานสั้นๆ.
ข้อมูลใดที่จำเป็นสำหรับการเลือกซีล?
ให้ข้อมูลต่อไปนี้แก่ผู้จัดจำหน่ายกระบอกหรือซีล:
| ปัจจัยการเลือก | ข้อมูลที่ต้องการ |
|---|---|
| อุณหภูมิ | อุณหภูมิในสภาพแวดล้อม, อุณหภูมิสารหล่อลื่นแบบต่อเนื่อง, และอุณหภูมิสูงสุด |
| ความกดดัน | ความดันปกติ, ความดันสูงสุด, และความดันกลับ |
| ของเหลวไฮดรอลิก | ยี่ห้อ, การตั้งชื่อผลิตภัณฑ์, เกรดความหนืด, และประเภทของเหลว |
| การเคลื่อนไหว | ความเร็วในการขยายและการยืดออก, ความถี่รอบ, และเวลาในการทำงานรายวัน |
| ขนาดของกระบอก | รูกระบอก, ขนาดเสา, ช่วงการทำงาน, และตำแหน่งการติดตั้ง |
| โหลด | แรงดัน, แรงดึง, การโหลดข้าง, และการโหลดกระแทก |
| สิ่งแวดล้อม | ฝุ่น, น้ำ, สเปรย์เกลือ, สารเคมี, และการสัมผัสกับกลางแจ้ง |
| อาการล้มเหลว | การรั่วภายนอก, การรั่วภายใน, การเลื่อน, การบีบอัด, หรือการสึกหรออย่างรวดเร็ว |
ข้อมูลการทำงานที่แม่นยำช่วยให้ผู้จัดจำหน่ายเลือกวัสดุซีล, รูปแบบ, ตัวกระตุ้น, วงแหวนสำรอง, และส่วนประกอบนำทางสำหรับการใช้งานทั้งหมด.
สรุป
การเลือกซีลสำหรับกระบอกไฮดรอลิกที่มีอุณหภูมิสูงต้องการมากกว่าการเปรียบเทียบอุณหภูมิสูงสุด.
กระบวนการที่ถูกต้องเริ่มต้นด้วยอุณหภูมิของน้ำมันที่มีการไหลต่อเนื่องและอุณหภูมิสูงสุดที่แท้จริง โดยจะต้องพิจารณาความดัน ประเภทของของเหลว ความเร็ว ความถี่รอบ การเคลื่อนย้ายที่ชัดเจน สภาพผิวของแท่ง กระบอก ความเป็นผู้นำ มลพิษ และการจัดตำแหน่งการติดตั้ง.
โพลียูรีเทน NBR HNBR FKM และ PTFE แต่ละชนิดมีการใช้งานที่เหมาะสม แต่ไม่มีวัสดุใดที่ถูกต้องสำหรับกระบอกที่มีอุณหภูมิสูงทุกประเภท.
ซีลควรมีการเลือกเสมอเป็นส่วนหนึ่งของการซีล การนำทาง การหล่อลื่น และระบบการจัดการความร้อนอย่างครบถ้วน.
AiSoar Hydraulics ให้บริการโซลูชันกระบอกไฮดรอลิกและซีลที่กำหนดเองสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิสูง น้ำหนักมาก วนรอบเร็ว และความต้องการสูง.
