Sellos y tecnología de sellado

El sellado a alta presión generalmente se refiere al confinamiento del fluido a presiones superiores a 5000 psi. Por debajo de estas presiones, los sellos de labios de poliuretano electrificado estándar y los sellos en U funcionarán satisfactoriamente sin disposiciones especiales. Por encima de ellos, se requiere algún tipo de sello especial.

Para ser efectivos, los sellos deben realizar tres funciones básicas. Ellos deben:

sello — Los elementos de sellado deben ajustarse perfectamente contra las irregularidades microscópicas en las superficies de contacto (p. ej., la varilla con la ranura del sello y/o la ranura del pistón con el orificio del cilindro) para evitar la penetración o el paso de fluido presurizado, Figura 1.

Adaptarse a los cambios de brecha — El sello debe ser lo suficientemente elástico para adaptarse a los cambios en la distancia entre las superficies de contacto durante la carrera del cilindro. Este espacio cambia de tamaño debido a cambios en la redondez y el diámetro de la parte cilíndrica. El espacio también puede cambiar de tamaño en respuesta a las cargas laterales. A medida que cambia el tamaño del espacio, el sello debe coincidir con el cambio dimensional para mantener una fuerza de sellado de compresión contra las superficies de contacto adyacentes.

Anti-extrusión — El sello debe resistir las fuerzas de corte creadas por la presión diferencial entre los lados presurizados y no presurizados del sello. Estas fuerzas de corte intentan empujar el sello elastomérico hacia el espacio entre las superficies metálicas adyacentes, Figura 2. El sello debe tener suficiente resistencia y rigidez para evitar que la deformación ingrese al espacio y se dañe o destruya.

Una presión más alta mejora el sellado

El material elastomérico también debe sellar y adaptarse a los cambios dimensionales causados ​​por las tolerancias de fabricación, las cargas laterales y la deformación del cilindro bajo presión. Comprenda que, en general, la estanqueidad mejora a medida que aumenta la presión del fluido. La presión del sistema sobre las superficies de sellado intenta comprimir el sello axialmente. Esta compresión fuerza el sello con más fuerza hacia el prensaestopas y ayuda a mejorar la consistencia del sello contra la superficie metálica con la que entra en contacto.

Si la holgura aumenta durante la carrera, la compresión de la elasticidad del sello elastomérico hace que se expanda radialmente y mantenga la fuerza de sellado contra la superficie metálica. Cuando aumenta la holgura, la presión del sistema se combina con la elasticidad del sello para aumentar la fuerza de compresión del sello. En términos generales, a medida que aumenta la presión del sistema, la fuerza de sellado y el efecto de sellado resultante también aumentarán si el sello está diseñado correctamente.

El esfuerzo cortante interno del sello aumenta con la presión del sistema. A medida que aumenta la presión, la tensión finalmente supera el límite físico del elastómero de sellado y se cuela en el espacio. La dificultad planteada por la alta presión no es principalmente un problema de sellado, sino más bien un problema de mantener el sello en su casquillo mientras se mantiene su integridad estructural, ya que el aumento de la presión del sistema obliga al sello a entrar en el espacio.

Casi todos los diseños de sellos de alta presión y tecnologías en servicio involucran la protección de sellos elastoméricos de deformaciones potencialmente dañinas causadas por las altas presiones del sistema. Con un respaldo adecuado para reducir el tamaño del espacio, los elastómeros relativamente frágiles pueden sellar con éxito presiones extremadamente altas.

Cuando se manipula un sello de labio de uretano cargado con durómetro 90 o una copa en U a temperatura ambiente, el sello parece estar hecho de un material muy duro y resistente. Se requieren experimentos elaborados y/o simulaciones informáticas complejas para visualizar cómo se comportará dicho sello dentro de un cilindro hidráulico a temperaturas y presiones de funcionamiento normales. A presiones tan bajas como 600 psi de caucho de nitrilo de dureza 70 y 1500 psi de poliuretano de dureza 90, la sección transversal del sello se deforma significativamente. Cambia de forma casi instantáneamente en respuesta a picos de presión o cambios en el tamaño del espacio. Literalmente, el sello se convierte en una bola anular en la glándula.

extrusión de sellos

La capacidad de un sello para resistir la extrusión en el espacio depende de la interacción de los siguientes factores:
presión de trabajo del sistema,
temperatura de funcionamiento del sistema,
el tamaño y tipo de brecha,
material de sellado y
Diseño sellado.

La temperatura de operación del sistema es especialmente importante en aplicaciones de alta presión, ya que la mayoría de los elastómeros se ablandan y pierden su capacidad de resistir la extrusión a temperaturas más altas. Algunos enfoques de diseño que ayudan a reducir las altas temperaturas del sistema incluyen el uso de materiales de baja fricción, el aumento del volumen de fluido y la reducción de las tasas de circulación del sistema. Sin embargo, cuando la temperatura ambiente es alta y las condiciones de operación son extremas, las temperaturas del sistema pueden exceder los parámetros de diseño. En tales casos, a menudo es necesario mejorar los sellos y hacer que el dispositivo antiextrusión sea más resistente a la temperatura.

El tamaño del espacio de extrusión se puede controlar durante el diseño y la fabricación de cilindros, pistones, varillas y tapas de extremo. Sin embargo, la reducción de las tolerancias de fabricación aumenta el costo del cilindro y también puede aumentar la probabilidad de interferencia de metal con metal. Además, la reducción del tamaño del espacio de extrusión está inherentemente limitada por la expansión térmica diferencial de los componentes metálicos coincidentes.

El tamaño real del espacio de extrusión es una función de:
Juego nominal diseñado en el cilindro,
Tolerancias de fabricación, incluida la variación del diámetro y la ovalidad,
expansión del diámetro del cilindro causada por la presión del sistema,
carga lateral y
Desgaste de las superficies de apoyo radiales.

Dado que todos estos factores son diferentes y estas diferencias pueden acumularse, el diseño y el material del sello deben poder resistir la extrusión de los espacios más grandes que puedan encontrarse a la presión y temperatura de diseño.

El material adecuado es importante

La clave para el sellado a alta presión es utilizar un material o una combinación de materiales con suficiente resistencia al desgarro, dureza y módulo para evitar la extrusión a través del espacio. A presiones de 5000 a 7000 psi, el material elastomérico más fuerte en configuraciones de sellado estándar resiste el aplastamiento sin refuerzo. A presiones más altas, los elementos de sellado elastoméricos deben estar soportados por materiales más rígidos y de mayor módulo. Varias configuraciones de copia de seguridad más o menos estándar han demostrado su eficacia a lo largo de los años.

A presiones superiores a 20 000 psi, el espacio de extrusión debe cerrarse y el sello elastomérico debe protegerse con una serie de materiales de mayor módulo y dureza progresiva. Cuando se diseña correctamente, esta disposición de materiales puede evitar el aplastamiento, el desgarro, el corte u otra deformación destructiva del sello elastomérico y distribuir la carga de manera más uniforme entre los elementos que cierran el espacio.

Diseño y Materiales

En aplicaciones de alta presión, las propiedades de los materiales como el alto módulo, la resistencia al desgarro, la autolubricación y la resistencia al desgaste se vuelven cada vez más importantes. Las siguientes configuraciones y materiales de sello son particularmente adecuados para aplicaciones de alta presión. Si bien estos ejemplos son típicos de compuestos patentados, otros fabricantes ofrecen sus propios compuestos patentados que a menudo tienen propiedades similares.

Deben usarse materiales resistentes al desgaste y autolubricantes a altas presiones donde aumenta la fricción. Algunos de estos materiales son:

Poliuretano Reforzado — En el extremo inferior del continuo de alta presión (5000 psi), es suficiente una configuración PolyPak estándar de poliuretano modificado (Figura 3) impulsada por un elastómero de junta tórica elástica. Los materiales a base de poliuretano como Molythane (impregnado con disulfuro de molibdeno para brindar lubricación seca y buena compatibilidad con la lubricidad del fluido de trabajo) son adecuados para presiones de aplicación de hasta 5000 psi sin respaldo. Molythane utiliza una formulación de durómetro 90-Shore A para sellos PolyPak y una formulación de durómetro 65-Shore D con un módulo más alto para mayor resistencia a la extrusión en unidades antiextrusión. Ultrathane K-24 es un material de poliuretano reforzado de alta resistencia y baja fricción que también es adecuado para aplicaciones no reforzadas de 5000 psi.

Copolímero de aleación elastomérica – Varios copolímeros elastoplásticos o de aleaciones elásticas como PolyMyte, un material con alta resistencia al desgarro, resistencia al desgaste, dureza (Shore D 65) y módulo, brindan un rendimiento de alta presión. El PolyMyte está configurado como un PolyPak y funciona con una junta tórica elástica resistente para aplicaciones de hasta 7000 psi sin respaldo. El respaldo modular PolyMyte de alta dureza (Figura 4) utilizado con Molythane PolyPak puede soportar presiones de hasta 12 000 psi o más.

material no elástico . Los no elastómeros incluyen resinas de poliamida como nailon y nailon modificado y anillos de soporte de metal, normalmente bronce o latón dúctil.

Un no elastómero es Nylatron, una resina de poliamida rellena de vidrio. Figura 5 El Molythane PolyPak con un anillo de soporte de Nylatron impulsado hacia adelante insertado para cerrar el espacio de extrusión se puede usar con éxito a presiones de hasta 10 000 psi.

Para presiones extremas en una dirección, se recomienda un sistema de sellado de tres partes, Figura 6. El sello está hecho de PolyPak tipo B, soportado por un respaldo modular de poliamida rellena con un bisel de 30°. Un anillo partido cortado en cuña maquinado de bronce o latón maleable se coloca detrás de un respaldo modular biselado. Los soportes de metal y las ranuras de sellado se acoplan en un ángulo de 45°. Bajo presión, el anillo de metal en forma de cuña se expande para cerrar el espacio de extrusión. Este diseño ha funcionado con éxito a 100 000 psi en aplicaciones profesionales para la fabricación de diamantes sintéticos.

Este respaldo modular elastoplástico está comprimido por poliuretano elástico PolyPak, que se expande radialmente para llenar las ranuras y evitar que los elementos de sellado se aplasten. Sin dispositivos antiextrusión adicionales, el soporte modular elastoplástico experimentaría un espacio de entrada de plástico a 100 000 psi. Los elementos de soporte de poliuretano más blandos y de menor resistencia al desgarro pueden ser mordidos o cortados por el anillo de soporte de metal, especialmente donde el anillo de metal se parte.

Estos diseños y materiales comprobados son diseños y materiales típicos que se pueden usar para aumentar la capacidad de presión de los sellos elastoméricos en aplicaciones dinámicas.

Muchos otros materiales también son adecuados para aplicaciones de alta presión. Por lo general, la elección del material del sello depende del medio fluido, la temperatura de operación del sistema, el costo o la presión del sistema. La eficiencia potencialmente mayor de los sistemas de alta presión tiene un ligero sobreprecio. Los materiales de sellado para altas presiones son más caros y los diseños de los sellos suelen ser más complejos. Las presiones de sellado más altas aumentan la fuerza de sellado y la fricción. El aumento de la fricción da como resultado tasas de desgaste más altas y puede requerir un reemplazo de sellos más frecuente, pero las tasas de fricción y desgaste generalmente aumentan más lentamente que la presión.

Los diseños de sistemas hidráulicos actuales a menudo parecen centrarse en aplicaciones de alta presión convincentes. Por ejemplo, la industria aeroespacial actualmente está evaluando sistemas de 8000 psi para futuras aeronaves en bancos de pruebas especiales como el HTTB de Lockheed-Georgia. Muchos sistemas exitosos de alta presión emplean diseños de sellos innovadores en modos de operación tanto estáticos como dinámicos.


Tabla 1: Niveles promedio de compresión estática y dinámica: pulg.
sello
Sección transversal
espacio del prensaestopas apretar o comprimir Porcentaje de compresión
Dinámica estacionario Dinámica estacionario Dinámica estacionario
0.070 0.0565 0.0510 0.0135 0.0190 19.3 27.1
0.103 0.0900 0.0820 0.0130 0.0210 12.6 27.1
0.139 0.1225 0.1120 0.0165 0.0270 11.9 19.4
0.210 0.1870 0.1715 0.0230 0.0385 11.0 18.3
0.275 0.2400 0.2275 0.0350 0.0475 12.7 17.3


Poliuretano y aceite vegetal

Las propiedades del poliuretano lo convierten en un material popular para una amplia gama de aplicaciones de sellado hidráulico. Una desventaja, sin embargo, es su susceptibilidad a la hidrólisis. Al producir poliuretano, el agua es un subproducto de una reacción química. Si luego se vuelve a introducir agua en el poliuretano a una temperatura lo suficientemente alta (generalmente 140 °F) para provocar una segunda reacción química, los enlaces del polímero se romperán y el poliuretano comenzará a deteriorarse. El material se endurece y luego se descascara. Este fenómeno se llama hidrólisis. Si los sellos de poliuretano se exponen al agua del ambiente (especialmente agua caliente o vapor) durante períodos prolongados, los sellos pueden descomponerse por completo.

Muchos aceites vegetales son absorbentes. Si dichos aceites se instalan en sistemas hidráulicos, su contenido de agua puede introducir una mezcla fluida que comprometa el rendimiento del sellado. Este fenómeno prohíbe el uso de sellos de poliuretano tradicionales con aceites vegetales (y fluidos a base de agua o mezclados con agua) en aplicaciones hidráulicas comunes, aplicaciones que normalmente funcionan a temperaturas lo suficientemente altas como para precipitar la hidrólisis.

Consideraciones de bajo voltaje

Sin embargo, casi todos los sistemas hidráulicos se enfrentan a una situación en la que el equipo no funciona y la presión cae a cero. O, en algunas aplicaciones, la presión del sistema nunca puede exceder los 100 psi. Estos son tipos típicos de operación definidos como baja presión;Es decir, cuando el medio fluido confinado ejerce poca o ninguna presión sobre el elemento de sellado para afectar o mejorar el sellado.

En el marco del sellado a baja presión, varias consideraciones de diseño importantes afectan el sellado:
extrusión del sello,
deformación por compresión,
fuerza de sellado,
Condiciones del acabado de la superficie del prensaestopas, y
Brillo moldeado.

estrujar

El elemento de sellado normalmente se instala en una ranura maquinada en una de las superficies a sellar. Cuando las dos superficies se unen para formar un prensaestopas, aprietan la sección transversal diametral del sello. La acción de extrusión mecánica deforma la sección de sellado;El grado de deformación es claramente una función de la fuerza de compresión. En aplicaciones de baja presión, la tendencia del elastómero extruido a retener su forma original crea un sello. A medida que la forma elastomérica se deforma en su prensaestopas, ejerce una fuerza de reacción sobre la superficie de contacto igual a la fuerza que la aprieta, Figura 7, proporcionando así una fuerza de sellado utilizable.

Por lo tanto, la extrusión es una consideración importante a baja presión. El nivel de extrusión recomendado es una función de la sección transversal del sello, las condiciones de aplicación y si la aplicación es dinámica o estática. La compresión dinámica es generalmente más baja que la compresión estática debido al desgaste del sello y consideraciones de fricción. La Tabla 1 resume los niveles de extrusión dinámicos definidos por MIL-G-5514F; este documento puede servir como una buena guía para estos parámetros. Los datos estáticos en la tabla se resumen de la práctica industrial común.

conjunto comprimido

El conjunto comprimido refleja la pérdida de memoria parcial debido a los efectos temporales. En los sistemas hidráulicos que operan en rangos de temperatura extremos, no es raro que los sellos de compresión, como las juntas tóricas, pierdan fluido a bajas presiones porque se deforman permanentemente o se deforman después de un período de uso. El término deformación por compresión se refiere a la deformación permanente que permanece en el sello después de que la carga de aplastamiento se libera por completo y se expone a un nivel de temperatura específico. En relación con los sellos de baja presión, la pérdida de memoria establecida reduce la fuerza del sello de compresión.

El conjunto de compresión se expresa como una fracción de la extrusión inicial. Por lo tanto, un valor de ajuste de compresión del 0 % representa la recuperación completa de la carga de compresión, lo que da como resultado la máxima fuerza de sellado de compresión posible. Un valor fijo del 100 % significa que no hay recuperación ni rebote. En este caso, el sello ya no proporcionará fuerza de sellado y, por lo tanto, no podrá actuar como un sello de baja presión. El gráfico de barras de la Figura 8 muestra el rango típico de valores de deformación por compresión para varios elastómeros de sellado. Por supuesto, las características de la deformación permanente por compresión son el principal factor que influye en la elección del elastómero de sellado de baja presión, pero no el único. También se debe considerar la compatibilidad con varios aceites hidráulicos.

fuerza de sellado

Hay varios factores que afectan la fuerza de sellado:
dureza de materiales,
por ciento de compresión, y
Tamaño de la sección del sello.

Para una cantidad determinada de extrusión, la fuerza de sellado está directamente relacionada con la dureza o el módulo de elasticidad del material de sellado para aplicaciones de baja presión. Cuanto más duro es el material, mayor es la fuerza de sellado inicial. Los materiales de sellado tienen curvas de tensión-deformación no lineales, que deben describirse mediante modelos de materiales especiales. Para simplificar, los módulos lineales, como el módulo de Young y el módulo de corte, se utilizan a menudo porque están directamente relacionados con la dureza del material. El módulo que normalmente se utiliza con fines de especificación es el esfuerzo de tracción en un alargamiento especificado. Por ejemplo, el módulo al 100 % de elongación es el esfuerzo de tracción correspondiente a esa elongación.

La dureza generalmente se mide con un durómetro; generalmente se usa la escala Shore A. El calibre utiliza un indicador puntiagudo para medir la fuerza requerida para desviar la superficie plana de una muestra de caucho. Un rango de calificaciones de 0 a 100;Los compuestos Shore A 90 se designarían como materiales duros (o de alta viscosidad) y exhibirían fuerzas de compresión más altas que los compuestos Shore A 60 (clasificados como materiales blandos).

Para ciertos materiales, la fuerza de compresión del sello del material elastomérico aumenta a medida que aumenta el porcentaje de deformación de la sección transversal del diámetro del sello. Debido a la fricción y las consideraciones de desgaste asociadas, los niveles de extrusión dinámica generalmente deben limitarse a alrededor del 12 %. Los niveles de extrusión estática pueden llegar al 30 %.

Generalmente se recomienda un mínimo de 0,009 pulgadas. Debido a las consideraciones del conjunto de compresión, las secciones transversales del sello radial se pueden apretar. La extrusión radial máxima debe mantenerse al 30%, ya que una mayor extrusión puede causar dificultades de montaje y degradación del elastómero. La carga de compresión del sello también está directamente relacionada con el tamaño de la sección transversal del sello, Figura 9.

Tratamiento de la superficie de la glándula

Dos propiedades físicas del área de la zona de contacto del sello afectan el grado de transferencia de la fuerza de sellado disponible.estos son:
Proyecciones de líneas de separación y rebabas en los sellos, y
Acabado superficial de sellado en el prensaestopas.

El acabado de la superficie mecanizada en contacto con el sello es un factor importante para lograr un rendimiento de sellado óptimo. Los tratamientos superficiales pueden definirse por diferentes sistemas, que a menudo se malinterpretan y, a veces, se especifican incorrectamente en el diseño hidráulico. El American Standards Institute proporciona un conjunto de términos y símbolos para definir las características básicas de la superficie, como el contorno, la aspereza, la ondulación, los defectos y la textura.

La rugosidad es la propiedad más utilizada y suele expresarse en µin. La rugosidad proporciona una medida de la desviación de las irregularidades de la superficie desde el plano medio a lo largo de la superficie. En la mayoría de los casos, la rugosidad media geométrica o la raíz cuadrada media (RMS) es el método preferido. Las mediciones de RMS son sensibles a picos y valles ocasionales en una longitud de muestra determinada.

En relación con el sellado a baja presión, el elemento de sellado debe penetrar estos microdefectos e irregularidades para evitar que el medio fluido atraviese el área de la zona de contacto. Generalmente se acepta y se recomienda que la interfaz dinámica no supere un valor RMS de 16 µin.o 0,4 micras. Las interfaces estáticas no deben exceder un valor RMS de 32 µin.o 0,8 micras. Los medios fluidos especiales se beneficiarán del acabado más suave que se muestra en la Tabla 2.

Proyección de línea de partición y flash

Así como hay formas ásperas irregulares en la superficie del prensaestopas, también hay irregularidades o defectos en el elemento de sellado conocidos como protuberancias y rebabas en la línea de separación. Una proyección de línea divisoria es una cresta continua de material en una línea recta que se encuentra con los diámetros interior y/o exterior de los sellos de goma moldeados, como juntas tóricas y juntas en T. Es causado por el desgaste en el borde de la matriz o por un radio de esquina agrandado.

Flash es un material similar a una película más delgada extruido de la proyección de la línea de separación. Es causado por la separación del molde cuando se introduce el material o por un recorte o pulido insuficiente después del moldeado. Debido a que las líneas flash son inevitables en el proceso de moldeo por compresión bivalva, se debe controlar el grado de flash. El control es especialmente importante en aplicaciones de baja presión y aplicaciones donde la interfaz aire-aceite está sellada. Los estándares como MIL-STD-413E y los del Manual de la Asociación de fabricantes de caucho (RMA) brindan a los fabricantes y usuarios una guía sobre los estándares de brillo permitidos.

Las características de rendimiento del sello se pueden mejorar eliminando por completo las líneas de destello de las interfaces de sello dinámico y estático. Esta práctica es especialmente ideal en aplicaciones de acumuladores y aplicaciones que requieren medios fluidos de baja viscosidad como el aceite de silicona. Los fabricantes pueden ofrecer diseños de sellos sin rebaba opcionales para estas aplicaciones estrictas.

Combinaciones de junta/junta tórica

Actualmente se utilizan tres métodos principales de sellado estático. Las arandelas planas son las más antiguas de las tres. En situaciones en las que no se requiere la reutilización y se puede tolerar cierta posibilidad de fuga, las arandelas planas pueden ser la mejor opción. Las juntas tóricas representan una mejora significativa con respecto a las arandelas planas y son adecuadas para instalaciones que pueden tolerar poca o ninguna fuga.

El sello combinado de junta/junta tórica de la Figura 10 representa una mejora significativa con respecto a las juntas planas y las juntas tóricas en las ranuras, lo que permite un sellado de casi cero fugas en aplicaciones estáticas. Las ventajas del sello combinado junta/junta tórica son:
fácil de instalar,
Los elementos de sellado están moldeados con precisión en su lugar,
Área de sellado limitada expuesta al ataque de fluidos,
Inspección visible después del montaje,
No es necesario volver a apretar,
alta confiabilidad, y
No se requiere un mecanizado especial de las superficies de las bridas de acoplamiento (sin ranuras).

Los sellos combinados de junta/junta tórica constan de una placa de retención con ranuras en uno o ambos elementos. El sello puede adherirse químicamente a la ranura o bloquearse mecánicamente en su lugar a través de orificios cruzados en la ranura, Figura 11. Los sellos combinados de junta/junta tórica son más caros que las juntas tóricas.

Diseño de sello asistido por FEA

Es fundamental para cualquier método de sellado que el sello logre el equilibrio adecuado entre generar suficiente tensión elastomérica para proporcionar un sellado adecuado y no crear una tensión excesiva que degradaría prematuramente el sello. Esta relación sello/esfuerzo variará según el tipo de sello y los requisitos.

Con la llegada del análisis de elementos finitos (FEA), el estudio de la tensión del elastómero y su relación con la efectividad del sellado se ha mejorado significativamente. FEA es una técnica de modelado numérico que se ha utilizado con mucho éxito en aplicaciones de sellado. FEA puede predecir la forma de la deformación del sello y la distribución de la tensión después de la instalación, en funcionamiento y en diversas condiciones. Esta información es importante para evaluar: estabilidad, hermeticidad, deformación térmica, expansión y vida útil del sello. FEA está emergiendo como una herramienta de optimización de diseño de sellos muy poderosa.

El procedimiento para el diseño de sello asistido por FEA se puede resumir de la siguiente manera:
bosquejo de la forma del sello,
selección de materiales,
Pruebas de propiedades del material (como curva de tensión-deformación por tracción, módulo de volumen, constante térmica, constante de fricción, etc.),
Selección del modelo de material (Mooney-Rivlin, Ogden, etc.),
modelado de mallas, definición de condiciones de contorno,
Análisis numérico,
posprocesamiento (salida), y
Vea si es necesario modificar la forma del sello.

La figura 12 muestra un ejemplo de un gráfico FEA. FEA también se utiliza para el análisis de flujo y matriz requerido para el control del procesamiento de elastómeros.


Tabla 2: Tratamiento superficial de medios especiales
medio fluido dinámica
(valor eficaz)
estático
(valor eficaz)
baja temperatura/
gas de bajo peso molecular
4-8 pulgadas 6-12 pulgadas
baja viscosidad
fluidos y gases
6-12 pulgadas 6-16 pulgadas

material de sellado

Durante los últimos 20 años, la industria global para el diseño de equipos que utilizan tecnología hidráulica y neumática ha cambiado drásticamente, principalmente en respuesta a las crecientes expectativas de los usuarios finales. Desde el punto de vista del sellado, estas expectativas ahora requieren sistemas efectivos sin fugas, independientemente de la aplicación.

La mayoría de los OEM líderes en el mundo solían tener sus propias curvas de aceptabilidad que los aspirantes a proveedores debían cumplir o superar. Hoy, sin embargo, el proceso de aprobación simplemente establece que la norma es cero fugas. Gran parte del mérito de esta situación radica en la percepción de calidad del mercado, que, por supuesto, requiere un sistema sin fugas.

En la década de 1970, Europa respondió al impulso exportador de los grandes fabricantes japoneses de equipos fuera de carretera con nuevos y estrictos estándares de calidad y una revisión de la fabricación, el diseño y la adquisición. Un resultado de estas revisiones es un movimiento hacia una mayor presión del sistema para aumentar la producción de la máquina. El equipo típico europeo fuera de carretera ahora opera entre 5000 y 8000 psi. Otras industrias han seguido esta tendencia, y hoy vemos sistemas hidráulicos de 5000 psi y de mayor presión en muchas industrias diferentes.

Para enfrentar estos desafíos, los principales fabricantes internacionales de sellos han modificado los materiales existentes y desarrollado otros nuevos. Estos materiales permiten que los sellos actuales se fabriquen en prácticamente cualquier perfil y configuración. Los sistemas hidráulicos y neumáticos modernos suelen utilizar los materiales de sellado que se enumeran en la siguiente tabla.

Poliuretano termoplástico y elastómeros de poliéster

El mayor avance en los materiales de sellado es el uso de poliuretano termoplástico (TPU). Las limitaciones iniciales de las primeras TPU se han superado. Los TPU actuales pueden soportar temperaturas de funcionamiento del sistema de hasta 250 °F sin una pérdida significativa de precarga del labio y, por lo general, no requieren energización de juntas tóricas. Algunas formulaciones ahora son tan resistentes a la hidrólisis que los sellos de TPU se usan en cilindros de minería subterránea que operan con fluidos refractarios con alto contenido de agua.

Los diseñadores de cilindros también se benefician de los avances en los materiales de TPU. Los sellos de TPU cumplen con las demandas de fricción extremadamente baja y larga vida útil, brindan el 50 % de la fricción de rotura de nitrilo y duran 12 × 106Bucle de 2 pulgadas.agujero, 10 pulg. Golpee el cilindro con aire no lubricado.

Los elastómeros de poliéster termoplástico (TPE) también han mejorado. Los TPE se pueden diseñar químicamente para producir propiedades deseables, como una excelente resistencia a la abrasión y a los fluidos. Estas propiedades los convierten en la primera opción para muchas aplicaciones de sellado, especialmente como sellos de pistón que, cuando se energizan correctamente, pueden producir un rendimiento extremadamente eficiente. Muchos de estos sellos de TPE compiten con los elementos de PTFE, donde las propiedades elásticas del TPE facilitan la instalación y evitan la deriva del pistón. Un ejemplo son las patas de grúas montadas en camiones, donde los elastómeros se pueden unir en tratamientos de superficie adyacentes. TPE tiene una excelente resistencia a la abrasión y resistencia a la tracción, lo que lo hace ideal para esta aplicación.

En Europa, el TPE está adquiriendo una importancia cada vez mayor en aplicaciones de sellado especiales, como las industrias minera y siderúrgica. Por ejemplo, la resistencia al calor y a los fluidos de

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