Sa mga hidraulikong drill para sa bato na gawa sa Tsina, ang yunit ng pag-ikot ay karaniwang binibigyan ng tubig mula sa gilid. Ang pagpili ng materyal at disenyo ng selo ay may malaking epekto sa kahusayan at haba ng buhay ng selo — na naiiimpluwensyahan naman ang kabuuang pagganap ng drill.

1. Paano Nakakarga ang Selo ng Tubig at Ano ang Kailangan Nito

Ang side-feed na sistema ng tubig sa isang yunit ng pag-ikot ng hydraulic rock drill ay binubuo pangunahin ng tatlong bahagi: isang water sleeve (1), isang water seal (2), at isang shank tail (3) (tingnan ang Fig. 1). Kapag gumagana ang drill, ang shank tail ay nag-iikot at kumikilos pabalik at pasulong kasabay ng axis nito nang mataas na dalas, na nagpapasa ng enerhiyang impact. Ang mga working parameters ng water seal ng YYC250B hydraulic rock drill ay ang mga sumusunod: bilis ng pag-iikot ng shank na 220 r/min, dalas ng impact ng shank na 60 Hz, presyon ng flushing water na 1 MPa, at bilis ng pagpapasok sa butas na 110 cm/min. Ang mga numerong ito ay nagpapakita na ang water seal ay nasa ilalim ng pinagsamang friction load dulot ng mataas na dalas na axial pounding at pag-iikot. Dahil dito, ang materyal ng seal ay dapat may mga sumusunod na katangian:

1. Mabuting katatagan sa tubig — hindi ito dapat masyadong lumaki o lumipat sa tubig, at hindi dapat matunaw, humina, o tumigas.
2. Mabuting elastic recovery — dapat itong mabilis na bumalik sa orihinal nitong hugis at hindi permanenteng mag-deform.
3. Mabuting resistance sa wear — mababa ang coefficient ng friction.
4. Matatag na mekanikal na lakas — mabuting lakas sa paghila, kahigpit, at laban sa pagkawala.
5. Walang reaksyon sa mga bahagi ng metal — walang pagkakadikit, walang pagkaubos.

Pagkatapos ihambing ang mga opsyon, pinili namin ang polyurethane bilang materyal para sa sirko. Ang molekular na istruktura nito ay naglalaman ng mga grupo ng urethane, na nagbibigay sa kanya ng mataas na mekanikal na lakas — humigit-kumulang isang hanggang apat na beses na mas mataas kaysa sa nitrile rubber. Ang kanyang paglaban sa pagsuot ay napakahusay, humigit-kumulang sampung hanggang labing-limang beses na mas mainam kaysa sa natural na goma. Mayroon din itong mabuting paglaban sa langis (higit sa limang beses na mas mainam kaysa sa nitrile rubber) at mabuti ang pagganap nito sa paglaban sa ozone at pagtanda.

Dapat tandaan na ang poliuretano ay may dalawang pangunahing uri na may iba't ibang grado, at ang pagpili nito ay nakaaapekto sa kahusayan ng pagse-seal. Ang unang uri ay ang poliuretano na batay sa poliester (mga grado tulad ng Dongfeng-1 at JA3). Ang ikalawang uri ay ang poliuretano na batay sa poliether (mga grado tulad ng JA2 at JA5). Ang uri na poliester ay may magandang mga katangian na mekanikal, ngunit mahina ang paglaban nito sa tubig — reaksyon ng tubig sa mga polar na grupo sa network ng elastomer, na nagpapabagsak sa istruktura. Mas maraming polar na grupo sa network, mas mahina ang paglaban sa tubig. Ang uri na poliether ay may mas kaunting polar na grupo, kaya ang paglaban nito sa tubig ay higit sa limang beses na mas mahusay kaysa sa uri na poliester. Gayunpaman, dahil ang mga ether bond sa uri na poliether ay nag-iimbak ng mas kaunting enerhiya, ang lakas nito sa aspetong mekanikal ay hindi kasing-mahusay ng uri na poliester. Ang malinaw na solusyon ay pagsamahin ang mga kalakasan ng parehong uri. Sa pamamagitan ng paghalo ng dalawang uri at pagdaragdag ng isang punong materyal na tumutulong laban sa pagsuot, makakakuha tayo ng isang materyal na may parehong magandang pagganap sa aspetong mekanikal at magandang paglaban sa tubig. Para dito, nakipagtulungan kami sa isang pabrika ng goma (isang tagagawa ng poliuretano) upang gumawa ng pasadyang hinalong poliuretano. Ang mga pagsusuri ay nagpakita na ang mga seal na gawa sa materyal na ito ay may kapansin-pansin na mas mahusay na pagganap sa pagse-seal at mas mahabang buhay ng serbisyo.

2. Pagpili ng Uri ng Seal Ring

Dahil sa mga kondisyon ng pagkarga sa water seal ng yunit na nag-uurong, pinili namin ang Y-type seal rings. Ang uri na ito ay may tatlong kapakinabangan: (1) epekto ng self-sealing — kapag inilalagay ang presyon, mas lalo pang lumalapit at mas mabuti ang pag-seal ng mga labi; (2) mababang resistance habang gumagalaw at maayos na operasyon; (3) magandang katatagan, na angkop para sa mga bahagi ng hydraulic system na may mabilis na pagbabago ng presyon. Ang O-type rings ay madalas mangusot at masira sa ilalim ng mga kondisyong ito.

3. Paano Gumagana ang Seal

Ang mga Y-type ring seal ay nagsisilang pangunahin sa pamamagitan ng sariling pag-seal ng kanilang mga labi. Ang Fig. 2 ay nagpapakita ng distribusyon ng contact pressure ng isang Y-type ring na na-install sa water sleeve groove. Kapag wala pang presyon, ang deformation lamang ng dulo ng labi ang gumagawa ng maliit na contact pressure (Fig. 2b). Kapag may inilalapat na internal pressure, ang Batas ni Pascal ay nagsasaad na sa isang saradong sistema, bawat punto na nakakontak sa likido ay tumatanggap ng normal na puwersa na katumbas ng internal pressure. Ito ay nagdudulot ng axial compression sa ilalim ng seal ring at circumferential compression sa mga labi. Ang contact area ng labi sa shank ay dumarami, at ang contact pressure ay tumataas din (Fig. 2c). Kapag lalo pang tumataas ang internal pressure, ang distribusyon at halaga ng presyon ay nagbabago pa lalo (Fig. 2d), na nagpapapilit sa mga labi na mas mahigpit na dumikit sa shaft — ito ang tinatawag na "self-sealing effect." Dahil dito, ang Y-type ring ay mainam na angkop para sa aplikasyong ito ng water seal.

4. Paano Nakaaapekto ang Hugis ng Labi sa Pag-seal at Buhay na Serbisyo

Ang distribusyon ng presyong pangkontak ay malapit na nauugnay sa hugis ng mga labi. Ang susi sa mabuting pag-seal ng isang singsing na may anyo ng labi ay ang distribusyon ng presyon sa buong banda ng kontak sa pag-seal at ang tuktok na presyon sa dulo ng labi. Ang Fig. 3a ay nagpapakita ng paghahambing sa epekto ng pag-seal ng mga singsing na Y-type na may chamfer at walang chamfer sa harap na labi. Ang singsing na may chamfer ay may malinaw na tuktok na presyon sa banda ng kontak sa pag-seal, na kung saan ay pinakamahusay na tumutugon sa mga kinakailangan para sa pagganap ng seal na may anyo ng labi. Sa pamamagitan ng pagpili ng tamang anggulo ng harap na labi (θ), maaaring malaki ang pagbawas sa leakage — kapag ang θ > 30°, ang leakage ay nasa kalahati lamang kumpara sa θ = 0°. Ang Fig. 3b ay nagpapakita ng paghahambing sa epekto ng pag-seal na may chamfer at walang chamfer sa likod na labi (heel). Hindi tulad ng harap na labi, ang chamfer sa heel ay lumilikha ng pangalawang tuktok na presyon sa ilalim ng gumagana na presyon, na nagbabarang sa tubig na bumalik at nagdudulot ng mas mataas na leakage. Kapag walang chamfer sa heel, wala ring pangalawang tuktok na presyon, at mas mainam ang pagganap ng seal.

5. Paano Nakaaapekto ang mga Parameter sa Disenyo sa Pag-seal at Buhay na Serbisyo

Ang isang maayos na idisenyong singsing na pang-seal ay nagpapahintulot sa materyal na gumana nang buong potensyal nito. Para sa Y-type ring, isa sa pinakamahalagang kadahilanan para sa pagganap at haba ng buhay ng serbisyo ay ang ugnayan sa pagitan ng sukat na l at sukat na h (tingnan ang Fig. 4). Mula sa praktikal na paggamit, kapag ang ratio na l/h = 1, ang singsing ay nakakapanatili ng mababang leakage sa loob ng mas mahabang panahon. Kaya para sa pinakamahusay na pag-seal, dapat panatilihin ang halaga ng l/h sa 1.

Bukod dito, pagkatapos ng ilang panahon na tumatakbo ang seal, ang bukang-bibig ng labi ay magsisimulang mag-usok. Kung ang labi ay hindi makakakompensa sa pagsusuot na ito, magsisimula ang leakage. Ang kapal ng pader ng labi (b) ay dapat piliin batay sa mga mekanikal na katangian ng materyal at sa diameter ng shank. Ang layunin ay tiyakin na may sapat na rigidity ang labi habang pinapayagan pa rin itong umunlad at kompensahin ang pagsusuot.

6. Pag-install ng Lip Seal Ring

Kung ang seal ring ay hindi mahusay na hinawakan sa panahon ng installation, maaari itong magkaroon ng mga sugat o mag-deform, na nakaaapekto sa kalidad at maaaring gawing hindi magamit. Ang mga sumusunod na punto ay kailangang sundin:

• Ang bahagi kung saan inilalagay ang singsing na pang-seal (ang panlabas na sleeve para sa tubig) ay dapat may 15° hanggang 30° na chamfer sa dulo nito upang maiwasan ang pagkakasira o pagkakaskar ng singsing kapag ipinapasok mula sa dulo.
• Ang anumang butas na kailangang daanan ng singsing ay dapat din may 15° hanggang 30° na chamfer.
• Ilagay ang grease o lubricating oil sa lugar ng pagkakabit bago i-install upang mabawasan ang lakas na kailangan sa pagsasama-sama.
• Iwasan ang labis na pagpapahaba ng singsing habang ini-install, dahil maaari itong magdulot ng permanenteng plastic deformation.

Sa kabuuan, ang pagpili ng tamang materyal para sa seal, ang paggamit ng mabuting disenyo, at ang pag-iingat habang ini-install ay ang mga susi upang mapabuti ang sealing performance at service life ng mga rotation unit ng hydraulic rock drill. Sa praktika, ang pamamaraang inilarawan dito ay nagbigay ng mabubuting resulta — bumaba ang leakage at tumataas nang malaki ang service life.