Garnituri toroidale (O-ring) din NBR și PU pentru presiuni înalte, destinate excavatoarelor hidraulice și camioanelor de dumper miniere

Puterea imensă a excavatoarelor hidraulice și a camioanelor de transport miniere de clasă ultra (camioane de transport) provine din sistemele hidraulice care funcționează la presiuni obișnuite între 300 și 500 bar. Aceste sisteme reprezintă sistemul circulator al mașinii, alimentând cu energie totul, de la mișcarea brațului și a coșului până la direcție și frânare. Segmenții de etanșare din acest mediu se confruntă cu o presiune constantă exercitată de presiunea ridicată, vârfurile de presiune (sarcini de șoc), temperaturile ridicate (datorate atât condițiilor ambientale, cât și compresiei fluidului) și mișcarea dinamică continuă. Defecțiunile pot duce la pierderea puterii, contaminarea mediului înconjurător și deteriorarea catastrofală a sistemului.

Nitrilul (NBR) rămâne cel mai utilizat material pentru garnituri în sistemele hidraulice care folosesc fluide hidraulice standard pe bază de ulei mineral (tip HLP). Acesta oferă un raport excelent cost-performanță, cu o rezistență bună la fluid, o gamă adecvată de temperaturi pentru cele mai multe aplicații și proprietăți mecanice suficiente. Pentru multe garnituri statice (inele O-ring la racordurile de port, garnituri de flanșă) și pentru aplicații dinamice mai puțin solicitante, NBR este perfect potrivit. Compusele standard, cum ar fi 70 Shore A sau 90 Shore A, sunt selectate în funcție de concepția canalului de montare (gland) și de presiune.

Totuși, în aplicațiile dinamice cele mai critice ale cilindrilor —în special garniturile de piston și de tijă din cilindrii masivi de ridicare și basculare —Poliuretanul (PU sau AU) este adesea materialul de alegere. Elastomerii de poliuretan nu sunt cauciucuri, ci polimeri cu o structură profund diferită, care le conferă proprietăți excepționale:

· Rezistență extremă la uzură și extrudare: Acestea sunt, probabil, cele mai rezistente la uzură segmenți polimerici disponibili, capabili să suporte încărcarea laterală și contactul potențial metal-pe-metal din cilindrii mari cu cursă lungă.

· Rezistență la întindere ridicată și capacitate mare de susținere a sarcinii: Pot rezista presiunilor foarte ridicate fără a se deforma sau a se extruda în spațiile libere.

· Rezistență excelentă la rupere.

  Dezavantajul lor este o gamă de temperaturi mai limitată (de obicei -40 °C la +100 °C) și o rezistență scăzută la apă caldă, abur și anumite substanțe chimice. Sunt utilizați în principal cu uleiuri hidraulice.

Producătorii de echipamente originale (OEM), cum ar fi Caterpillar, Komatsu și Hitachi, oferă manuale detaliate de service care specifică kiturile exacte de segmenți pentru fiecare model de cilindru. Aceste kituri includ adesea o combinație de materiale: PU pentru segmenții principali de etanșare la presiune, NBR pentru segmenții secundari de etanșare și periuțe de curățare, iar uneori inele de sprijin din PTFE pentru aplicații cu presiune ultra-ridicată.

Apariția echipamentelor miniere autonome și cu comandă la distanță în regiunea Pilbara din Australia și la unele mine din SUA adaugă un alt nivel de complexitate. Fiabilitatea etanșărilor devine și mai critică, deoarece o scurgere la un vehicul neînsoțit poate rămâne nedetectată până când provoacă o defecțiune, ceea ce duce la diagnoză la distanță costisitoare și la mobilizarea unei echipe pentru reparație. Strategiile de întreținere predictivă, care utilizează senzori pentru monitorizarea curățeniei lichidului hidraulic, a temperaturii și a tendințelor de presiune, sunt integrate cu datele privind durata de viață a etanșărilor pentru programarea înlocuirilor în ferestrele planificate de întreținere, maximizând disponibilitatea mașinilor în aceste operațiuni capital-intensice, care funcționează 24/7.