أختام مقاومة للاحتكاك مصنوعة من المطاط النتريلي (NBR) والمطاط الكلوروبوتاديني (CR) لأنظمة النقل الحزامية والمسمارية والكاشطة

تشكل أنظمة الناقلات الشبكة الشريانية لصناعات التعدين والركام والزراعة ومناولة المواد السائبة. وتُحرّك هذه الأنظمة ملايين الأطنان من المواد سنويًا، ويُعَدّ اعتمادها على الموثوقية أمرًا جوهريًّا لتحقيق الإنتاجية المطلوبة في المنشآت. ويشكّل الحشوة (الختم) البسيطة المُركَّبة على بكرات التوجيه ومحور الدفع ونقاط الانتقال عنصرًا بالغ الأهمية — وإن كان غالبًا ما يُهمَل — في ضمان هذه الموثوقية. وتؤدي هذه الحشوات مهمتين رئيسيتين: الاحتفاظ بزيت التشحيم داخل المحامل، ومنع دخول الملوثات الكاشطة (مثل الغبار والرمال والرطوبة) إلى غرفة المحمل. وبحدوث عطلٍ فيها، يؤدي ذلك إلى تآكلٍ سريعٍ في المحامل، وانسدادٍ في البكرات، وتمزُّقٍ في الحزام، وانقطاعٍ غير مخططٍ له في التشغيل يتسبّب في خسائر مالية كبيرة.

يُحدِّد بيئة التشغيل نوع مادة الحشوة المستخدمة. أما العدو الرئيسي فهو التآكل الثلاثي الجسم، حيث تعلق الجسيمات الصلبة بين شفة الختم ومحور الدوران، فتؤدي وظيفة تشبه عجلة الطحن. ويعتبر النتريل (NBR) والكلوروبين (CR أو نيوبرين) هما المطاطان الأكثر شيوعًا اللذان يُختاران لهذه المهمة، ولكلٍّ منهما مزايا مميزة.

النتريل (NBR): المعيار الصناعي المستخدم في التطبيقات العامة للاختام. ومن أبرز مزاياه مقاومته الممتازة للشحوم والزيوت المشتقة من البترول، وخصائصه الميكانيكية الجيدة (مثل قوة الشد ومقاومة التمزق)، وكفاءته من حيث التكلفة. وفي معظم تطبيقات الناقلات التي تستخدم شحوم الليثيوم أو شحوم الكالسيوم المعقدة القياسية، يُعَدُّ نتريل (NBR) كافياً تماماً. كما أن مقاومته للاحتكاك جيدة، لكنها قد تتراجع عند التعرض المستمر للأوزون والعوامل الجوية في التركيبات الخارجية.

الكلوروبيرين (CR): تُعَدُّ هذه المادة بديلاً جذّابًا. فهي تمتلك خصائص ميكانيكية مشابهة لمطاط النتريل المطاطي (NBR)، لكنها تتفوَّق عليه بشكلٍ كبيرٍ في مقاومته للأوزون والتعرُّض الجوي والألسنة اللهبية المعتدلة. كما أنَّ مقاومة الكلوروبيرين للتَّقادُم وتشقُّق الانثناء عند التعرُّض لأشعة الشمس والعوامل الجوية أفضلُ بكثيرٍ. علاوةً على ذلك، فهو يتحمَّل نطاقًا أوسع من المواد الكيميائية، ويتمتَّع بمقاومة أفضل للأحماض الخفيفة والقلويات التي قد توجد أحيانًا في المواد المُعالَجة (مثل صخور الفوسفات وبعض الخامات). أما نقطة ضعفه فهي مقاومته الأدنى للزيوت والوقود المستندَين إلى البترول مقارنةً بمطاط النتريل المطاطي (NBR)، رغم أنه يؤدِّي أداءً جيِّدًا مع العديد من مواد التشحيم الاصطناعية والسوائل الهيدروليكية المقاومة للحريق (HFC، HFD).

الاختيار حسب نوع الناقل:

١. بكرات الدعم لناقل الحزام: هذه هي أكثر نقاط الإغلاق عدداً. وتتعرض الأختام باستمرار لسُحب الغبار. والممارسة القياسية هي استخدام أختام تلامسية من نوع متاهة أو أختام متعددة الشفاه مصنوعة من مطاط النتريل (NBR) أو المطاط الكلوروبوتيلاي (CR). وفي البيئات الرطبة للغاية أو corrosive (مثل رذاذ الملح الساحلي في الفلبين، أو غبار الأحماض في بعض المناجم الهندية)، يُفضَّل استخدام المطاط الكلوروبوتيلاي (CR) نظراً لمقاومته العالية للعوامل البيئية. وتشتمل العديد من بكرات الدعم الآن على أختام متاهة غير تلامسية مصنوعة من البوليمر لتحقيق أقصى عمر افتراضي، مع ختم تلامسي داخلي من مطاط النتريل (NBR) يعمل كحاجز نهائي.

٢. أختام عمود الناقل اللولبي: تقوم هذه الأختام باحتواء المادة المنقولة داخل القاع. وتكون درجة التآكل عالية، وقد يكون هناك رطوبة. وغالباً ما يكون المطاط الكلوروبوتيلاي (CR) هو الخيار الأفضل نظراً لمرونته البيئية الشاملة. أما في التطبيقات الغذائية، فيُستخدم مركبات محددة من مطاط النتريل (NBR) المعتمدة من إدارة الأغذية والأدوية (FDA).

٣. وصلات ناقل الكشاطة/السلسلة وأسنان التوصيل: تتعرض لتأثيرات ميكانيكية، وانحراف في المحاذاة، وأحمال شديدة. وعادةً ما يُحدد استخدام مطاط نتريل بوليمر (NBR) أقوى وأكثر تركيبًا مع صلادة أعلى (٩٠ درجة على مقياس شور A) أو شفة مدعَّمة بالقماش لمقاومة التقطُّع والتمزُّق.

إن استراتيجية الصيانة الناجحة تتجاوز مجرد اختيار المادة. وقد طبَّقت عمليات في الولايات المتحدة الأمريكية (الفحم)، والهند (خام الحديد)، والفلبين (النيكل) أفضل الممارسات:

· التزييت المركزي بوظيفة التفريغ: إن أنظمة التشحيم الآلية لا تقوم فقط بتزييت المكونات، بل تخلق أيضًا حاجز ضغط إيجابي يدفع الزيت القديم الملوث خارجًا عبر شفاه الختم.

· مجموعات الختم والمحامل: إن توحيد تركيبات الختم/المحامل لكل نوع من أنواع البكرات المُرشِدة يبسِّط عملية الاستبدال أثناء فترات الصيانة المخطَّطة.

· مراقبة الحالة: باستخدام تحليل الاهتزاز أو التصوير الحراري للكشف عن البكرات المُرشِدة التي تعاني من فشل في محاملها (غالبًا بسبب فشل الختم) قبل أن تتسبب في حدوث تلف ثانوي في الحزام.

أظهرت بيانات من شركة أمريكية كبرى لإنتاج المواد المركبة أن التحول من ختم مطاطي نيتريلي بوتاديني (NBR) ذي شفة واحدة أساسية إلى ختم مطاطي كلوروبوتادياني (CR) ذي شفتين مع تجويف لتصريف الشحم في ناقلهم الرئيسي البري زاد متوسط الوقت بين الأعطال (MTBF) لأسطوانات الدوران من ٨ أشهر إلى أكثر من ٢٤ شهرًا، ما حقَّق عائدًا واضحًا على الاستثمار عبر خفض تكاليف العمالة وإصلاح الحزام.