ซีลชนิด NBR และ CR ที่ทนต่อการสึกหรอสำหรับระบบลำเลียงแบบสายพาน แบบสกรู และแบบเกร็ด

ระบบสายพานเป็นเครือข่ายหลักของอุตสาหกรรมการเหมืองแร่ วัสดุรวม (aggregate) การเกษตร และการจัดการวัสดุจำนวนมาก ระบบเหล่านี้สามารถเคลื่อนย้ายวัสดุนับล้านตันต่อปี และความน่าเชื่อถือของระบบมีความสำคัญพื้นฐานต่อปริมาณการผลิตของโรงงาน ส่วนประกอบหนึ่งที่มีความสำคัญอย่างยิ่ง แต่มักถูกมองข้าม คือ ซีลธรรมดาๆ ที่ใช้กับลูกกลิ้งรองรับ (idler rollers) เพลาขับ (drive shafts) และจุดถ่ายเทวัสดุ (transfer points) ซีลเหล่านี้ทำหน้าที่สองประการพร้อมกัน ได้แก่ การกักเก็บจาระบีหล่อลื่นไว้ภายในตลับลูกปืน และการกันสิ่งสกปรกที่มีฤทธิ์กัดกร่อน (เช่น ฝุ่น ทราย และความชื้น) ไม่ให้เข้าสู่ห้องบรรจุตลับลูกปืน หากซีลเสียหาย จะนำไปสู่การสึกหรอของตลับลูกปืนอย่างรวดเร็ว ลูกกลิ้งติดขัด สายพานฉีกขาด และการหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผนไว้ซึ่งส่งผลให้เกิดค่าใช้จ่ายสูง

สภาพแวดล้อมในการปฏิบัติงานเป็นตัวกำหนดวัสดุที่ใช้ทำซีล ศัตรูหลักคือการสึกหรอแบบสามองค์ประกอบ (three-body abrasion) ซึ่งเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคแข็งถูกกักไว้ระหว่างขอบซีลกับเพลา ทำหน้าที่คล้ายล้อเจียร์ ไนไตรล์ (NBR) และคลอโรพรีน (CR หรือเนโอพรีน) เป็นสารยางสังเคราะห์สองชนิดที่นิยมใช้มากที่สุดในการรับมือกับปัญหานี้ โดยแต่ละชนิดมีข้อได้เปรียบที่แตกต่างกัน

ไนไตรล์ (NBR): มาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการปิดผนึกทั่วไป จุดแข็งหลักคือความต้านทานได้ดีเยี่ยมต่อจาระบีและน้ำมันที่ผลิตจากปิโตรเลียม มีสมบัติเชิงกลที่ดี (แรงดึง ความต้านทานการฉีกขาด) และมีต้นทุนที่คุ้มค่า สำหรับการใช้งานสายพานลำเลียงส่วนใหญ่ที่ใช้จาระบีแบบลิเธียมหรือแคลเซียมคอมเพล็กซ์มาตรฐาน NBR ถือว่าเพียงพออย่างยิ่ง ความสามารถในการต้านทานการสึกกร่อนของวัสดุนี้อยู่ในระดับดี แต่อาจลดลงได้หากสัมผัสกับโอโซนและสภาพอากาศเป็นเวลานานในงานติดตั้งกลางแจ้ง

คลอโรพรีน (CR): วัสดุชนิดนี้เป็นทางเลือกที่น่าสนใจ โดยมีคุณสมบัติเชิงกลที่ใกล้เคียงกับ NBR แต่เหนือกว่าอย่างมากในด้านความต้านทานต่อโอโซน การเสื่อมสภาพจากสภาพอากาศ และเปลวไฟระดับปานกลาง นอกจากนี้ CR ยังมีความต้านทานต่อการเสื่อมสภาพและการแตกร้าวจากการโค้งงอได้ดีกว่าเมื่อสัมผัสกับแสงแดดและองค์ประกอบของบรรยากาศ อีกทั้งยังสามารถทนต่อสารเคมีได้หลากหลายกว่า จึงให้ความต้านทานที่ดีขึ้นต่อกรดและด่างอ่อนที่อาจพบได้ในวัสดุที่ผ่านกระบวนการแปรรูป (เช่น หินฟอสเฟต แร่บางชนิด) จุดอ่อนของวัสดุนี้คือความต้านทานต่อน้ำมันและเชื้อเพลิงที่ผลิตจากปิโตรเลียมต่ำกว่า NBR อย่างไรก็ตาม มันทำงานได้ดีกับสารหล่อลื่นสังเคราะห์หลายชนิดและของเหลวไฮดรอลิกที่ไม่ติดไฟ (HFC, HFD)

การเลือกตามประเภทของสายพานลำเลียง:

1. ลูกกลิ้งรองรับสายพานลำเลียง (Belt Conveyor Idler Rollers): จุดปิดผนึกชนิดนี้มีจำนวนมากที่สุด และต้องเผชิญกับฝุ่นละอองอย่างต่อเนื่อง การปฏิบัติทั่วไปคือใช้ซีลแบบเขาวงกต (labyrinth-style) ที่สัมผัสโดยตรง หรือซีลแบบหลายขอบ (multi-lip seals) ที่ผลิตจากยาง NBR หรือ CR ในสภาพแวดล้อมที่เปียกมากเป็นพิเศษหรือมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง (เช่น ละอองเกลือจากทะเลบริเวณชายฝั่งในฟิลิปปินส์ หรือฝุ่นที่มีความเป็นกรดในเหมืองบางแห่งของอินเดีย) ยาง CR จะได้รับการเลือกใช้มากกว่า เนื่องจากมีความทนทานต่อสภาวะแวดล้อมได้ดีกว่า ปัจจุบันลูกกลิ้งรองรับส่วนใหญ่มาพร้อมซีลแบบเขาวงกตที่ไม่สัมผัสโดยตรง (non-contact labyrinth seals) ซึ่งผลิตจากโพลิเมอร์ เพื่อให้มีอายุการใช้งานยาวนานที่สุด โดยมีซีลแบบสัมผัสภายในที่ผลิตจากยาง NBR เป็นเกราะป้องกันขั้นสุดท้าย

2. ซีลเพลาของเครื่องลำเลียงแบบสกรู (Screw Conveyor Shaft Seals): ซีลประเภทนี้ทำหน้าที่กักวัสดุที่ลำเลียงไว้ภายในรางลำเลียง ซึ่งมีการสึกหรอสูงและอาจมีความชื้นปะปนอยู่ ยาง CR มักเป็นทางเลือกที่เหมาะสมกว่า เนื่องจากมีความทนทานต่อสภาวะแวดล้อมโดยรวมได้ดีกว่า สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมอาหาร จะใช้ยาง NBR ที่ผ่านการรับรองตามมาตรฐาน FDA โดยเฉพาะ

3. ข้อต่อของเครื่องขูด/สายพานลำเลียงแบบโซ่ และเฟืองขับ: ต้องรับแรงกระแทก การไม่ขนานกัน และโหลดหนัก จึงมักใช้วัสดุ NBR ที่มีความแข็งแรงสูงขึ้นและผ่านการผสมสูตรอย่างเข้มข้นเป็นพิเศษ ซึ่งมีค่าความแข็ง (durometer) สูงกว่า (90 Shore A) หรือใช้ขอบปิดผนึกที่เสริมด้วยผ้าเพื่อต้านทานการตัดและการฉีกขาด

กลยุทธ์การบำรุงรักษาที่ประสบความสำเร็จจะต้องพิจารณาเกินกว่าการเลือกวัสดุเท่านั้น โรงงานปฏิบัติงานในสหรัฐอเมริกา (ถ่านหิน) อินเดีย (แร่เหล็ก) และฟิลิปปินส์ (นิกเกิล) ได้นำแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดมาใช้จริง

· ระบบหล่อลื่นแบบรวมศูนย์พร้อมฟังก์ชันการไล่สิ่งสกปรกออก (Purge Function): ระบบหล่อลื่นด้วยจาระบีแบบอัตโนมัติไม่เพียงแต่ทำหน้าที่หล่อลื่นเท่านั้น แต่ยังสร้างแรงดันบวกเป็นแนวป้องกัน ซึ่งผลักจาระบีเก่าที่ปนเปื้อนออกจากบริเวณขอบปิดผนึก

· ชุดซีลและตลับลูกปืน: การมาตรฐานชุดประกอบซีล/ตลับลูกปืนให้สอดคล้องกับแต่ละประเภทของไกด์โรลเลอร์ (idler) จะช่วยทำให้การเปลี่ยนชิ้นส่วนในระหว่างการหยุดบำรุงรักษาตามแผนเป็นไปอย่างราบรื่น

· การตรวจสอบสภาพ (Condition Monitoring): ใช้การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนหรือการถ่ายภาพความร้อน เพื่อระบุไกด์โรลเลอร์ที่มีตลับลูกปืนเสื่อมสภาพ (มักเกิดจากความล้มเหลวของซีล) ก่อนที่จะก่อให้เกิดความเสียหายต่อสายพานระดับที่สอง

ข้อมูลจากผู้ผลิตวัสดุรวมรายใหญ่ของสหรัฐอเมริกาแสดงให้เห็นว่า การเปลี่ยนจากซีล NBR แบบขอบเดี่ยวพื้นฐานไปเป็นซีล CR แบบสองขอบที่มีร่องสำหรับปล่อยจาระบี (grease purge groove) บนสายพานลำเลียงหลักที่ใช้ขนส่งทางบกนั้น ทำให้ค่าเฉลี่ยระยะเวลาในการใช้งานระหว่างความล้มเหลว (MTBF) ของลูกกลิ้งรองรับ (idler rollers) เพิ่มขึ้นจาก 8 เดือนเป็นมากกว่า 24 เดือน ส่งผลให้เกิดผลตอบแทนจากการลงทุนอย่างชัดเจนผ่านการลดต้นทุนแรงงานและการซ่อมแซมสายพาน