Ο-Δακτύλιοι Υψηλής Πίεσης από NBR και PU για Υδραυλικούς Εκσκαφείς και Φορτηγά Απόρριψης Ορυχείων

Η τεράστια ισχύς των υδραυλικών εκσκαφέων και των εξορυκτικών φορτηγών απόγευσης υπερκλάσης (haul trucks) προέρχεται από υδραυλικά συστήματα που λειτουργούν σε πιέσεις που κυμαίνονται συνήθως μεταξύ 300 και 500 bar. Αυτά τα συστήματα αποτελούν το κυκλοφορικό σύστημα της μηχανής, παρέχοντας κίνηση σε όλα τα εξαρτήματα, από την κίνηση του βραχίονα και του κουβάδας μέχρι τη διεύθυνση και τα φρένα. Τα σφραγιστικά σε αυτό το περιβάλλον αντιμετωπίζουν συνεχή επίθεση υψηλής πίεσης, αιφνίδιων αυξήσεων πίεσης (φορτία κρούσης), υψηλών θερμοκρασιών (λόγω τόσο των περιβαλλοντικών συνθηκών όσο και της συμπίεσης του υγρού) και συνεχούς δυναμικής κίνησης. Η αποτυχία τους μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια ισχύος, ρύπανση του περιβάλλοντος και καταστροφική ζημιά στο σύστημα.

Το νιτρίλιο (NBR) παραμένει το πιο συνηθισμένο υλικό για σφραγίδες σε υδραυλικά συστήματα που χρησιμοποιούν τυπικά ορυκτά υδραυλικά υγρά (τύπου HLP). Προσφέρει εξαιρετική αναλογία κόστους-απόδοσης, με καλή αντίσταση στο υγρό, επαρκές εύρος θερμοκρασιών για τις περισσότερες εφαρμογές και ικανοποιητικές μηχανικές ιδιότητες. Για πολλές στατικές σφραγίδες (O-rings σε συνδέσεις θυρίδων, παρεμβύσματα φλάντζας) και λιγότερο απαιτητικές δυναμικές εφαρμογές, το NBR είναι πλήρως κατάλληλο. Τυπικές συνθέσεις όπως 70 Shore A ή 90 Shore A επιλέγονται βάσει του σχεδιασμού της εσοχής (gland) και της πίεσης.

Ωστόσο, στις πιο κρίσιμες δυναμικές εφαρμογές κυλίνδρων —ιδιαίτερα στις σφραγίδες εμβόλου και ράβδου των μεγάλων κυλίνδρων ανύψωσης και κλίσης —Το πολυουρεθάνιο (PU ή AU) είναι συχνά το προτιμώμενο υλικό. Τα ελαστομερή πολυουρεθανίου δεν είναι ελαστικά, αλλά πολυμερή με εντελώς διαφορετική δομή, που τους παρέχει εξαιρετικές ιδιότητες:

· Εξαιρετική αντοχή σε τριβή και εκθλίψεις: Αποτελούν πιθανώς τα πιο ανθεκτικά σε φθορά πολυμερή σφραγίδια που υπάρχουν, ικανά να αντέχουν την πλευρική φόρτιση και τη δυνατή μεταλλική επαφή μεταλλικού-μεταλλικού σε μεγάλους κυλίνδρους με μεγάλο διαδρομή.

· Υψηλή εφελκυστική αντοχή και ικανότητα αντοχής φορτίου: Μπορούν να αντέχουν πολύ υψηλές πιέσεις χωρίς παραμόρφωση ή εκθλίψεις (εκθλίψεις) σε ραφές διακένου.

· Εξαιρετική αντοχή σε σχισμές.

  Το μειονέκτημά τους είναι ένα πιο περιορισμένο εύρος θερμοκρασιών (συνήθως -40 °°C έως +100 °°C) και η κακή αντοχή σε ζεστό νερό, ατμό και ορισμένα χημικά. Χρησιμοποιούνται κυρίως με υδραυλικά λάδια.

Οι κατασκευαστές πρωτογενούς εξοπλισμού (OEMs), όπως η Caterpillar, η Komatsu και η Hitachi, παρέχουν λεπτομερή εγχειρίδια συντήρησης που καθορίζουν ακριβώς τα σετ σφραγίδων για κάθε μοντέλο κυλίνδρου. Αυτά τα σετ περιλαμβάνουν συχνά συνδυασμό υλικών: PU για τα κύρια σφραγίδια αντοχής σε πίεση, NBR για δευτερεύοντα σφραγίδια και σφραγίδια καθαρισμού (wipers), και μερικές φορές δακτυλίους υποστήριξης PTFE για εφαρμογές υπερυψηλής πίεσης.

Η εισαγωγή αυτόνομου και τηλεχειριζόμενου εξοπλισμού εξόρυξης στην περιοχή Pilbara της Αυστραλίας και σε ορισμένα αμερικανικά ορυχεία προσθέτει ένα ακόμη επίπεδο πολυπλοκότητας. Η αξιοπιστία των σφραγίσεων γίνεται ακόμη πιο κρίσιμη, καθώς μια διαρροή σε ένα απλήρωτο όχημα μπορεί να παραμείνει ανεξιχνίαστη μέχρι να προκαλέσει βλάβη, με αποτέλεσμα ακριβά τηλεδιαγνωστικά και την ανάγκη μετακίνησης ομάδας επισκευών. Στρατηγικές προληπτικής συντήρησης, που χρησιμοποιούν αισθητήρες για την παρακολούθηση της καθαρότητας του υδραυλικού υγρού, των τάσεων θερμοκρασίας και πίεσης, ενσωματώνονται με δεδομένα σχετικά με τη διάρκεια ζωής των σφραγίσεων, προκειμένου να προγραμματιστούν οι αντικαταστάσεις κατά τα προγραμματισμένα παράθυρα συντήρησης, μεγιστοποιώντας έτσι τη διαθεσιμότητα των μηχανημάτων σε αυτές τις επιχειρήσεις με υψηλό κεφαλαιακό κόστος και λειτουργία 24/7.