Dobór oringu lub uszczelki zależy nie tylko od kształtu elementu, lecz także od medium, temperatury, ciśnienia i rodzaju ruchu w połączeniu. Znaczenie ma również dopasowanie średnicy, grubości oraz geometrii do konstrukcji, ponieważ niewłaściwe zestawienie tych parametrów może utrudnić zachowanie szczelności; konkretny materiał i typ zawsze zależą od warunków pracy.
Warunki pracy decydujące o wyborze oringu lub uszczelki
Dobór uszczelnienia zaczyna się od określenia warunków, w których ma ono pracować. Trzeba określić rodzaj medium — ciecz lub gaz — temperaturę, ewentualne ciśnienie oraz charakter połączenia. Informacje te są podstawą dalszego wyboru materiału, wymiarów i typu elementu, ale same nie przesądzają jeszcze o konkretnym rozwiązaniu.
Znaczenie ma także rodzaj ruchu. Oringi służą do uszczelniania połączeń ruchomych i nieruchomych, dlatego trzeba ustalić, czy współpracujące elementy pozostają względem siebie w stałym położeniu, czy wykonują ruch obrotowy albo posuwisty. Trzeba również określić wymaganą szczelność, czyli znaczenie ograniczenia wycieku cieczy lub gazu dla pracy układu.
Przed przejściem do szczegółowego doboru warto zebrać informacje o:
- medium roboczym — cieczy lub gazie mającym kontakt z uszczelnieniem;
- temperaturze pracy — warunkach cieplnych, w których element będzie używany;
- ciśnieniu — obciążeniu występującym w układzie;
- charakterze połączenia i rodzaju ruchu — nieruchomym, obrotowym albo posuwistym;
- wymaganej szczelności — oczekiwanym ograniczeniu wycieku oraz znaczeniu ciągłości pracy układu.
Taki opis pozwala przejść do kolejnych decyzji dotyczących materiału, wymiarów oraz typu uszczelnienia. Warunki pracy należy rozpatrywać indywidualnie, niezależnie od tego, czy element jest stosowany w hydraulice, pneumatyce, motoryzacji czy przemyśle chemicznym.
Materiał uszczelnienia dopasowany do temperatury, medium i ciśnienia
Materiał uszczelnienia dobiera się do temperatury pracy, kontaktującego medium i obciążenia ciśnieniem, a nie wyłącznie do kształtu uszczelki. Jego właściwości wpływają na trwałość oraz odporność uszczelnienia na odkształcenia. Znaczenie ma także zachowanie materiału w temperaturze występującej w medium i otoczeniu.
Oringi wykonuje się najczęściej z elastycznej gumy lub innych elastomerów. Elastyczność ułatwia dopasowanie do współpracujących powierzchni, natomiast odporność na odkształcenia pomaga zachować funkcję uszczelnienia pod obciążeniem. Te właściwości należy oceniać dla konkretnego wariantu i przewidywanych warunków pracy.
Istotna jest również odporność chemiczna. Kontakt z medium może różnie wpływać na poszczególne elastomery, dlatego zgodność trzeba sprawdzać dla konkretnego materiału, medium, temperatury i ciśnienia. Nie należy przypisywać jednej właściwości wszystkim gumowym uszczelkom.
Ciśnienie wymaga materiału o odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej i elastyczności, aby uszczelnienie mogło utrzymać szczelność przy obciążeniu występującym w danym układzie. Jeżeli pracuje ono w ruchu, na jego przydatność wpływają także tarcie i zużycie.
Przed wyborem trzeba sprawdzić informacje dotyczące konkretnego wariantu: jego zgodność z medium, temperaturą oraz wymaganym ciśnieniem. Dopiero taka weryfikacja pozwala ocenić, czy dane oringi lub uszczelki odpowiadają planowanemu zastosowaniu.
Odporność na oleje, paliwa, wodę, chemikalia, ozon i odkształcenia
Odporność uszczelnienia należy oceniać dla konkretnego materiału i medium. Sama nazwa „oring” nie przesądza o zachowaniu w kontakcie z cieczą, gazem ani warunkami atmosferycznymi. Obciążenia środowiskowe mogą wpływać na elastyczność i kształt uszczelnienia, dlatego istotna jest także jego odporność na odkształcenia.
Wśród czynników, z którymi mogą pracować wybrane oringi i uszczelki gumowe, wymienia się:
- oleje i paliwa: oleje mineralne i roślinne, paliwa diesel, benzynę, lekkie oleje opałowe oraz propan-butan;
- emulsje olejowo-wodne;
- wodę i mieszaniny glikoli: niektóre warianty wykazują odporność na mieszaniny glikoli z wodą w warunkach do 150°C;
- czynniki chemiczne: rozcieńczone kwasy, zasady i sole, a także kwaśne gazy;
- ozon i warunki atmosferyczne.
Takie zestawienie nie oznacza uniwersalnej odporności wszystkich materiałów. Zgodność konkretnego wariantu z medium i warunkami pracy wymaga osobnego sprawdzenia. Odporność na oleje nie musi oznaczać takiej samej odporności na kwasy, zasady, wodę czy ozon, a deklaracja dotycząca mieszanin glikoli z wodą odnosi się do warunków do 150°C.
Jak dobrać rozmiar oringu: średnicę, grubość i wymiary rowka
Dobór rozmiaru oringu wymaga uwzględnienia nie tylko średnicy, lecz także grubości przekroju i wymiarów rowka. Należy porównać te wartości z geometrią uszczelnianego połączenia, ponieważ przekrój kołowy dopasowuje się elastycznie do uszczelnianych powierzchni.
- Średnica wewnętrzna określa dopasowanie oringu do elementu, wokół którego jest osadzony. Nie powinna być traktowana jako jedyny wymiar identyfikujący uszczelnienie.
- Grubość przekroju wpływa na dopasowanie uszczelnienia do przestrzeni gniazda. Należy zestawić ją z wymiarami rowka i geometrią współpracujących elementów.
- Wymiary rowka obejmują jego szerokość, głębokość i kształt. Samo dopasowanie średnicy nie potwierdza zgodności oringu z gniazdem.
- Geometria połączenia wskazuje, gdzie oring zostanie osadzony i jakie powierzchnie ma uszczelniać. Dlatego pomiary uszczelnienia trzeba porównać z wymiarami współpracujących elementów.
Właściwe dopasowanie wymiarowe ma znaczenie dla zachowania szczelności połączenia, ale nie zastępuje oceny materiału i warunków pracy. Oringi mogą być stosowane w połączeniach ruchomych i nieruchomych, dlatego dobór wymiarów należy odnosić do konkretnej konstrukcji.
Typ uszczelnienia a rodzaj połączenia i ruchu
Rodzaj uszczelnienia powinien być powiązany z konstrukcją połączenia oraz z tym, czy podczas pracy występuje ruch. W połączeniu nieruchomym analizuje się przede wszystkim sposób osadzenia uszczelnienia między współpracującymi elementami. W połączeniu ruchomym trzeba dodatkowo uwzględnić przemieszczanie jednej powierzchni względem drugiej.
Oringi mają przekrój kołowy i służą do uszczelniania połączeń ruchomych oraz nieruchomych. Ich wybór wymaga dopasowania miejsca osadzenia do konstrukcji połączenia. Uszczelka płaska jest rozważana, gdy konstrukcja przewiduje docisk uszczelnienia między dwiema powierzchniami. Uszczelki metalowo-gumowe składają się z elementu gumowego i metalowego, a ich geometria wynika z budowy połączenia. Profile U, E i P stanowią odrębną grupę rozwiązań przeznaczonych do określonych układów konstrukcyjnych; uszczelki typu U stosuje się głównie w hydraulice siłowej przy ruchu posuwisto-zwrotnym.
Oringi, uszczelki płaskie, metalowo-gumowe oraz profile U, E i P
Podział tych uszczelnień wynika przede wszystkim z ich geometrii i sposobu zastosowania.
| Rodzaj uszczelnienia | Budowa lub geometria | Typowe zastosowanie |
|---|---|---|
| Oring | Przekrój kołowy | Połączenia ruchome i nieruchome |
| Uszczelka płaska | Płaska geometria | Odrębna forma uszczelnienia dobierana do konstrukcji połączenia |
| Uszczelka metalowo-gumowa | Połączenie części gumowej i metalowej | Przyłącza montowane między korpusem a przyłączem |
| Profil U | Profil o przekroju U | Głównie hydraulika siłowa i zabezpieczanie tłoków przy ruchu posuwisto-zwrotnym |
| Profil E | Profil o przekroju E | Okna, drzwi oraz przemysł samochodowy |
| Profil P | Profil o przekroju P | Między innymi pralki i instalacje hamulcowe samochodów |
W przypadku profili trzeba dopasować kształt do przewidzianego zastosowania, natomiast uszczelki płaskie i metalowo-gumowe należy rozpatrywać w odniesieniu do budowy połączenia.
Montaż, kontrola dopasowania i weryfikacja pracy uszczelnienia
Przed montażem sprawdź zgodność uszczelnienia z przyjętym rozwiązaniem: jego typ, materiał i wymiary powinny odpowiadać konstrukcji połączenia. Oceń także stan elementu. Pęknięcia, przecięcia, trwałe odkształcenia lub zabrudzenia mogą utrudnić prawidłowe osadzenie. Dotyczy to również oringów, mimo że ich montaż jest zwykle łatwy.
Powierzchnie współpracujące powinny być czyste i pozbawione uszkodzeń utrudniających ułożenie uszczelki. Przed instalacją sprawdź miejsce osadzenia i usuń zanieczyszczenia w sposób odpowiedni dla danego elementu. Podczas wsuwania lub zamykania połączenia uszczelnienie nie powinno się skręcić, wysunąć z rowka ani zostać przycięte przez krawędź.
- Przed instalacją: sprawdź zgodność typu, materiału i wymiarów oraz oceń stan uszczelki i powierzchni.
- Podczas osadzania: kontroluj, czy element leży równo, nie jest skręcony i nie przemieszcza się poza przewidziane miejsce.
- Przy wymianie: używaj narzędzi dobranych do konstrukcji, takich jak szczypce, ściągacze, ściski lub zestawy narzędzi, aby ograniczyć ryzyko uszkodzenia elementu i powierzchni.
- Po uruchomieniu: sprawdź szczelność połączenia i obserwuj, czy nie pojawia się wyciek cieczy lub gazu oraz czy połączenie pracuje prawidłowo.
Jeżeli pojawi się nieszczelność, ponownie oceń ułożenie uszczelnienia, stan powierzchni oraz zgodność zastosowanego elementu z połączeniem, zamiast zakładać, że sama wymiana rozwiąże problem.
