Odporno-uszczelki z NBR i CR na ścieranie do przenośników taśmowych, śrubowych i skrobakowych

Systemy taśmociągów stanowią sieć tętniczą przemysłu górniczego, przemysłu surowców skalnych, rolnictwa oraz przemysłu obsługi materiałów sypkich. Przemieszczają one miliony ton materiału rocznie, a ich niezawodność stanowi podstawę wydajności zakładu. Kluczowym, choć często pomijanym elementem tej niezawodności są skromne uszczelki na wałkach nośnych, wałach napędowych oraz punktach przeładunku. Te uszczelki pełnią podwójną funkcję: zatrzymują smar tłuszczowy w łożyskach oraz zapobiegają przedostawaniu się do komory łożysk szkodliwych zanieczyszczeń (pyłu, drobiny, wilgoci). Ich awaria prowadzi do szybkiego zużycia łożysk, zaklinowania wałków, pęknięcia taśmy oraz kosztownego, nieplanowanego postoju.

Środowisko eksploatacyjne decyduje o materiale uszczelki. Główne zagrożenie stanowi zużycie trójciałowe, przy którym twarde cząstki uwięzają się pomiędzy krawędzią uszczelniającą a wałem, działając jak koło szlifierskie. Akrylonitrylo-butadienowa guma (NBR) i guma chloroprenowa (CR lub neopren) to dwa najczęściej stosowane elastomery wykorzystywane w tej walce, każdy z nich charakteryzując się własnymi, wyraźnymi zaletami.

Akrylonitrylo-butadienowa (NBR): Standard przemysłowy dla uszczelnień ogólnego przeznaczenia. Jej główne zalety to doskonała odporność na smary i oleje oparte na ropie naftowej, dobre właściwości mechaniczne (wytrzymałość na rozciąganie, odporność na rozdarcie) oraz korzystna cena. W większości zastosowań taśmociągów z użyciem standardowych smarów litowych lub wapniowo-kompleksowych NBR jest całkowicie wystarczająca. Odporność na zużycie przez tarcie jest dobra, ale może być pogorszona przy stałym narażeniu na ozon oraz warunki atmosferyczne w instalacjach zewnętrznych.

Chloropren (CR): Ten materiał stanowi atrakcyjną alternatywę. Posiada właściwości mechaniczne podobne do NBR, ale znacznie przewyższa go pod względem odporności na ozon, działanie atmosferyczne oraz umiarkowane płomienie. CR charakteryzuje się również lepszą odpornością na starzenie się i pękanie przy gięciu pod wpływem działania promieni słonecznych i czynników atmosferycznych. Ponadto wykazuje odporność na szerszy zakres chemikaliów, zapewniając lepszą odporność na łagodne kwasy i zasady, które czasem występują w przetwarzanych materiałach (np. w rudzie fosforanowej, niektórych rudach). Jego słabością jest niższa odporność na oleje i paliwa pochodzenia ropopochodnego w porównaniu do NBR, choć dobrze radzi sobie z wieloma syntetycznymi smarami oraz niepalnymi cieczami hydraulicznymi (HFC, HFD).

Wybór według typu taśmy transportowej:

1. Wałki podporowe taśmy transportowej: To najliczniejsze punkty uszczelnienia. Uszczelki są narażone na stałe chmury pyłu. Standardową praktyką jest stosowanie uszczelek kontaktowych typu labirynt lub wielowargowych uszczelek wykonanych z kauczuku NBR lub CR. W warunkach skrajnie wilgotnych lub korozyjnych (np. mgła morska z solą w Filipinach, pył kwasowy w niektórych kopalniach w Indiach) preferuje się kauczuk CR ze względu na jego odporność na czynniki środowiskowe. Wiele wałków podporowych wyposażonych jest obecnie w niestyczowe uszczelki labiryntowe na bazie polimerów zapewniające maksymalny czas użytkowania, przy jednoczesnym zastosowaniu wewnętrznej uszczelki kontaktowej z kauczuku NBR jako ostatecznej bariery.

2. Uszczelki wałów transportera śrubowego: Uszczelki te zapobiegają wyciekowi materiału transportowanego z żlebu. Intensywność ścierania jest wysoka, a mogą występować także wilgoć. Kauczuk CR jest często lepszym wyborem ze względu na ogólną odporność na czynniki środowiskowe. W zastosowaniach spożywczych stosuje się specjalne mieszanki NBR zatwierdzone przez FDA.

3. Łączniki skrobaków/taśmociągów łańcuchowych oraz koła napędowe: Narażone na uderzenia, niewycentrowanie i duże obciążenia. Zazwyczaj stosuje się bardziej wytrzymałą, wysoko skomplikowaną guminę NBR o wyższej twardości (90 stopni Shore A) lub wargę wzmacnianą tkaniną, aby zapobiec tnąco-wyrzynowym uszkodzeniom.

Skuteczna strategia konserwacji wykracza poza wybór materiału. W zakładach działających w USA (węgiel), Indiach (ruda żelaza) oraz na Filipinach (nikiel) zaimplementowano najlepsze praktyki:

· Centralny system smarowania z funkcją przepłukiwania: Automatyczne systemy smarowania nie tylko zapewniają smarowanie, ale także tworzą barierę ciśnienia dodatniego, wypychającą zużyty, skażony smar przez wargi uszczelniające.

· Komplety uszczelek i łożysk: Standaryzacja kombinacji uszczelek/łożysk dla każdego typu wałka napinającego upraszcza wymianę podczas zaplanowanych przestojów konserwacyjnych.

· Monitorowanie stanu technicznego: Analiza drgań lub termowizja pozwalają zidentyfikować wałki napinające z uszkodzonymi łożyskami (często spowodowanymi awarią uszczelki) jeszcze przed wystąpieniem wtórnego uszkodzenia taśmy.

Dane pochodzące od jednego z największych amerykańskich producentów agregatów wykazały, że zamiana podstawowego uszczelnienia z jednym wargiem wykonanego z kauczuku NBR na uszczelnienie z dwoma wargami wykonane z kauczuku CR z rowkiem do odprowadzania smaru na głównym przenośniku naziemnym spowodowała wzrost średniego czasu między awariami (MTBF) wałków napinających z 8 miesięcy do ponad 24 miesięcy, zapewniając wyraźny zwrot z inwestycji dzięki obniżeniu kosztów pracy oraz napraw taśmy.