درزگیرهای مقاوم در برابر سایش از جنس NBR و CR برای نوارهای نقاله، پیچ‌های نقاله و نقاله‌های کاردکی

سیستم‌های نقاله، شبکه‌ای شریانی در صنایع معدن، مواد سنگی (آگرگیت)، کشاورزی و حمل و نقل مواد انبوه را تشکیل می‌دهند. این سیستم‌ها سالانه میلیون‌ها تن ماده را جابه‌جا می‌کنند و قابلیت اطمینان آن‌ها پایه‌ای برای ظرفیت تولید کارخانه است. مؤلفه‌ای حیاتی، اما اغلب نادیده گرفته‌شده، در این قابلیت اطمینان، درزبند ساده روی غلتک‌های میانی (ایدر)، محورهای محرک و نقاط انتقال است. این درزبند‌ها دو وظیفه اصلی را انجام می‌دهند: حفظ روغن‌کاری (گریس) درون یاتاقان‌ها و جلوگیری از نفوذ آلاینده‌های ساینده (گرد و غبار، ذرات سخت، رطوبت) به داخل محفظه یاتاقان. خرابی این درزبند‌ها منجر به سایش سریع یاتاقان‌ها، قفل‌شدن غلتک‌ها، پارگی نوار نقاله و توقف‌های غیر برنامه‌ریزی‌شده و پرهزینه می‌شود.

محیط عملیاتی نوع ماده درزبند را تعیین می‌کند. دشمن اصلی، سایش سه‌جسمی است که در آن ذرات سخت بین لبه درزبند و محور گیر کرده و مانند یک چرخ سمباده عمل می‌کنند. نیتریل (NBR) و کلروپرن (CR یا نئوپرن) دو الاستومر رایج‌ترین مورد انتخاب برای مقابله با این پدیده هستند که هر کدام مزایای متمایزی دارند.

نیترایل (NBR): استاندارد صنعتی برای درزبندی عمومی. نقاط قوت اصلی آن، مقاومت عالی در برابر گریس‌ها و روغن‌های پایه نفتی، خواص مکانیکی مناسب (استحکام کششی، مقاومت در برابر پارگی) و مقرون‌به‌صرفه‌بودن است. برای اکثر کاربردهای نوار نقاله که از گریس‌های استاندارد لیتیومی یا کلسیمی پیچیده استفاده می‌کنند، NBR کاملاً کافی است. مقاومت آن در برابر سایش خوب است، اما ممکن است در نصب‌های بیرونی که به‌طور مداوم در معرض اوزون و عوامل جوی قرار دارند، تحت تأثیر قرار گیرد.

کلروپرن (CR): این ماده جایگزینی جذاب ارائه می‌دهد. خواص مکانیکی آن مشابه NBR است، اما در مقاومت در برابر اوزون، عوامل جوی و شعله‌های متوسط به‌طور قابل‌توجهی از NBR عملکرد بهتری دارد. CR همچنین مقاومت بالاتری در برابر پیرشدن و ترک‌خوردگی ناشی از خمش در معرض نور خورشید و عوامل جوی دارد. علاوه بر این، این ماده در برابر طیف گسترده‌تری از مواد شیمیایی مقاومت دارد و در برابر اسیدهای ضعیف و بازها — که گاهی در مواد فرآوری‌شده (مانند سنگ فسفات و برخی سنگ‌های معدنی) یافت می‌شوند — مقاومت بهتری از خود نشان می‌دهد. نقطه ضعف آن، مقاومت پایین‌تر در برابر روغن‌ها و سوخت‌های نفتی نسبت به NBR است؛ با این حال، در برابر بسیاری از روغن‌های روان‌کننده مصنوعی و مایعات هیدرولیک مقاوم در برابر آتش (HFC، HFD) عملکرد خوبی دارد.

انتخاب بر اساس نوع نوار نقاله:

۱. غلطک‌های راهنما (ایدر) نوار نقاله: این‌ها بیشترین تعداد نقاط آب‌بندی را تشکیل می‌دهند. واشرها در معرض ابرهای مداوم گرد و غبار قرار دارند. روش استاندارد، استفاده از واشرهای تماسی نوع متاهو (لابرینتی) یا واشرهای چندلبه ساخته‌شده از NBR یا CR است. در محیط‌های بسیار مرطوب یا خورنده (مانند پاشش نمک دریایی در مناطق ساحلی فیلیپین یا گرد و غبار اسیدی در برخی معادن هند)، CR به دلیل مقاومت بالاتر در برابر عوامل محیطی ترجیح داده می‌شود. امروزه بسیاری از ایدرها از واشرهای لابرینتی بدون تماس مبتنی بر پلیمر برای طول عمر بیشینه بهره می‌برند که در داخل آن‌ها واشر تماسی NBR به عنوان سد نهایی قرار دارد.

۲. واشرهای شفت نوار پیچی (اسکرو): این واشرها مواد منتقل‌شده را درون شیار نگه می‌دارند. سایش در اینجا شدید است و ممکن است رطوبت نیز وجود داشته باشد. CR اغلب به دلیل مقاومت جامع‌ترش در برابر عوامل محیطی گزینه‌ی بهتری است. برای کاربردهای غذایی، ترکیبات خاصی از NBR که تأییدیه‌ی FDA را دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

۳. اتصالات کشیدن‌کننده/نوار نقاله زنجیری و چرخ‌دنده‌های محرک: در معرض ضربه، عدم تراز بودن و بارهای سنگین قرار دارند. معمولاً از نوع سخت‌تر و با ترکیب پیچیده‌تری از لاستیک نیتریل (NBR) با سختی بالاتر (۹۰ شور A) یا لبه‌ای تقویت‌شده با پارچه استفاده می‌شود تا در برابر برش و پارگی مقاومت کند.

یک استراتژی موفق نگهداری فراتر از انتخاب ماده است. عملیات در ایالات متحده آمریکا (زغال‌سنگ)، هند (سنگ آهن) و فیلیپین (نیکل) بهترین روش‌های اجرایی را اعمال کرده‌اند:

· روغن‌کاری متمرکز با عملکرد تخلیه (Purge): سیستم‌های خودکار روغن‌کاری نه‌تنها روغن‌کاری را انجام می‌دهند، بلکه یک سد فشار مثبت ایجاد کرده و روغن کاربرده‌شده قدیمی حاوی آلاینده‌ها را از طریق لبه‌های آب‌بند بیرون می‌رانند.

· مجموعه‌های آب‌بند و یاتاقان: استانداردسازی ترکیب‌های آب‌بند/یاتاقان برای هر نوع غلطک، تعویض‌ها را در زمان توقف‌های برنامه‌ریزی‌شده نگهداری تسهیل می‌کند.

· پایش وضعیت: استفاده از تحلیل ارتعاشی یا تصویربرداری حرارتی برای شناسایی غلطک‌هایی که یاتاقان‌هایشان در حال خرابی هستند (اغلب ناشی از شکست آب‌بند) پیش از اینکه منجر به آسیب ثانویه به نوار نقاله شوند.

داده‌های به‌دست‌آمده از یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان مواد سنگی در ایالات متحده نشان داد که جایگزینی آب‌بند لاستیکی NBR با یک لبه ساده با آب‌بند لاستیکی CR با دو لبه و شیار خروج گریس در نوار نقاله اصلی فراتر از سطح زمین، میانگین زمان بین خرابی‌ها (MTBF) برای غلطک‌های راهنما را از ۸ ماه به بیش از ۲۴ ماه افزایش داد و با کاهش هزینه‌های نیروی کار و تعمیر نوار نقاله، بازده سرمایه‌گذاری را به‌وضوح به‌دست آورد.