Jak wybrać między uszczelkami dynamicznymi a statycznymi do hydraulicznego wiertła górniczego?

Różnica między uszczelkami dynamicznymi a statycznymi nie polega na tym, czy uszczelka się porusza — chodzi o to, czy powierzchnia uszczelniana porusza się względem uszczelki. Uszczelka statyczna znajduje się pomiędzy dwiema nieruchomymi powierzchniami: uszczelką kolektora, pierścieniem O obudowy lub uszczelką powierzchni wlotu. Jedynym obciążeniem, jakie przenosi, jest nacisk montażowy oraz ciśnienie układu. Uszczelka dynamiczna pracuje w kontakcie z poruszającą się powierzchnią: tłoczyskiem, wałem lub suwakiem. Podlega ona obciążeniom cyklicznym, ciepłu generowanemu przez tarcie oraz zużyciu powierzchni spowodowanemu względnym ruchem. Te dwa środowiska wymagają całkowicie innych priorytetów pod względem materiału i geometrii.

Zasady projektowania różnią się na poziomie współczynnika ściskania. Statyczne pierścienie O-ring są zaprojektowane tak, aby osiągać współczynnik ściskania w zakresie 15–25% w swojej rowkowej gnieździe — wystarczająco wysoki, aby zapobiec wyciekowi pod ciśnieniem, ale wystarczająco niski, aby uniknąć relaksacji naprężeń. Dynamiczne pierścienie O-ring mają na celu osiągnięcie współczynnika ściskania w zakresie 10–15% — niższego, ponieważ nadmierne ściskanie generuje ciepło tarcia, które przyspiesza starzenie się materiału kompozytowego przy obciążeniu cyklicznym. Zastosowanie pierścienia O-ring o wymiarach przeznaczonych do zastosowań statycznych w rowku przeznaczonym do zastosowań dynamicznych powoduje dodatkowe ściskanie w zakresie 5–10%, zwiększając siłę kontaktu wargi uszczelki z powierzchnią otworu o 20–30%. Ta nadmierna siła zwiększa temperaturę tarcia w strefie kontaktu uszczelki o 6–10°C — co oznacza różnicę między 78°C a 88°C na wargach uszczelki i tym samym różnicę między 420 a 320 godzinami czasu pracy.

Odniesienie do wyboru uszczelki statycznej vs dynamicznej

Błąd współczynnika ściskania jest najczęstszą przyczyną awarii wynikających z nieodpowiedniego doboru zestawów uszczelek do wiertnic górniczych — błąd ten jest niewidoczny w trakcie montażu i objawia się albo natychmiastowym przeciekaniem (niedostateczne ściskanie), albo awarią zmęczeniową po 300 godzinach pracy (nadmiernie wysokie ściskanie). HOVOO dokumentuje specyfikacje współczynnika ściskania dla każdej pozycji uszczelki w instrukcjach montażu zestawów uszczelek przeznaczonych dla platform Atlas Copco i Sandvik. Informacje dodatkowe dostępne na stronie hovooseal.com.