Hidrolik Sistemlerde Contalama Teknolojisi ve Malzeme Seçimleri

Contalama, bir hidrolik sistemin sorunsuz çalışmasını sağlamak için kritik öneme sahiptir. Silindir veya pistondan herhangi bir yağ sızıntısı ya da dışarıdan herhangi bir kirin içeri girmesi, sistemin tamamının ömrünü kısaltır ve verimliliğini düşürür.

Yağın dışarı sızmasını ve kirin içeri girmesini engellemek için sektör, birçok farklı conta, teknik ve yöntem geliştirmiştir. Bunların her birinin kendi güçlü yönleri vardır. Bazı zorlu uygulamalarda tek başına bir conta yeterli olmayabilir; bu nedenle mühendisler bunun yerine tam bir contalama sistemi kullanır.

Contalama Sistemlerinin Seçimi ve Kullanımı

Bir conta sistemi, genellikle birlikte çalışarak üstün genel performans sağlayan birkaç özel contadan oluşur. Yüksek basınçlı silindir conta sistemi normalde dört kısımdan oluşur: bir silme contası (wiper), bir mil contası (veya ana contası), bir tampon contası (veya ikincil contası) ve bir yönlendirme halkası. Piston conta sistemi ise genellikle sadece bir ana contadan ve bir yönlendirme halkasından oluşur.

Günümüzde hidrolik contalarda en sık kullanılan dört malzeme poliüretan (PU), nitril kauçuğu (NBR), florokauçuğu (FKM) ve politetrafloroetilen (PTFE)'dir.

Doğru Malzemenin Seçimi

Malzeme seçimi çalışma koşullarına bağlıdır. Farklı kimyasallar her bir malzemeyle farklı şekilde tepkime verir

ve bazıları daha yüksek basınç veya sıcaklığı dayanabilir. Malzemenin ayrıca şekil değiştirmeye karşı ezilmesine direnç göstermesi gerekir. Bu nedenle doğru seçim her zaman tam olarak yapılacak işe bağlıdır.

Aşağıda en yaygın conta malzemeleri ve bu malzemelerin iyi olduğu alanlar yer almaktadır.

1. Poliüretan (PU)

Polüretan, kimyasal yapısında birçok ürethan grubu bulunan güçlü bir plastik malzemedir. Termoplastik elastomer türlerinden biridir. Kısmen sert plastik gibi, kısmen de kauçuk gibi davranarak bu ikisi arasındaki boşluğu doldurur.

Bu malzemenin özellikleri üç ana bileşenden kaynaklanır: poliol, diizosiyanat ve zincir uzatıcı. Her birinin türü ve miktarı ile bunların nasıl tepkimeye girdiği, son performansı belirler. Polüretan genellikle aşağıdaki özellikleri sağlar:

·Yüksek mekanik dayanım

·Yüksek uzama mukavemeti

·Çok iyi aşınma direnci

·Mükemmel esneklik

·Geniş bir aralıkta ayarlanabilen rijitlik

·Hâlâ elastik kalırken geniş bir sertlik aralığı

·Ozon ve yaşlanmaya karşı iyi direnç

·Aşınmaya ve yırtılmaya karşı mükemmel direnç

·Yağa ve benzinе iyi direnç

Sıcaklık aralığı: -30 ila 80 °C. Özel yüksek performanslı tipler, mineral yağda uzun süreler boyunca 110 °C’ye kadar dayanabilir.

2. Nitril Kauçuk (NBR)

NBR, bütadien ve akrilonitrilden üretilir. Akrilonitril (ACN) miktarı, malzemenin özelliklerini büyük ölçüde değiştirir:

·Elastikiyet

·Düşük sıcaklıklarda tokluk

·Gazın geçiş kolaylığı

·Basınç altındaki şekil değişimi (sıkışma deformasyonu)

·Mineral yağ, gres ve yakıta karşı şişme direnci

Düşük-ACN’li NBR, düşük sıcaklıklarda (yaklaşık -45 °C’ye kadar) oldukça esnektir ancak yağa ve yakıta yalnızca orta düzeyde direnç gösterir. Yüksek-ACN’li NBR, en iyi yağ ve yakıt direncine sahiptir ancak yalnızca

esnekliği -3℃'ye kadar koruyun. ACN arttıkça elastikiyet azalır ve sıkıştırma kalıcı deformasyonu (compression set) kötüleşir.

NBR şu konularda iyidir:

·Alifatik hidrokarbonlar, yağlar, HFA/HFB/HFC yangına dayanıklı hidrolik yağlar, bitkisel ve hayvansal yağlar, hafif yakıtlar ve dizel yakıtta şişmeyi direnme

·Tesisat gibi uygulamalarda 100℃'ye kadar sıcak suya, hafif asitlere ve alkali maddelere dayanma

·Yüksek aromatik yakıtlara orta düzeyde direnç

Aromatik hidrokarbonlar, klorlanmış hidrokarbonlar, HFD yangına dayanıklı yağlar, esterler, polar çözücüler ve glikol fren hidroliği içinde çok fazla şişer.

Sıcaklık aralığı: -40 ile 100℃ arasında (kısa süreli kullanım için 130℃'ye kadar). Özel karışımlar düşük sıcaklıklarda -55℃'ye kadar kullanılabilir. Sınırın üzerindeki sıcaklıklarda malzeme sertleşir.

3. Florokauçuk (FKM)

FKM, viniliden florür (VF) ile değişken miktarlarda heksafloropropilen (HFP), tetrafloroetilen (TFE) ve diğer bileşenlerin birleştirilmesiyle üretilir.

karışımın yapısı ve flor içeriği (%65-%71) kimyasallara ve düşük sıcaklıklara direncini belirler. Diaminler, bisfenoller veya organik peroksitler ile vulkanize edilebilir.

FKM, şunlarla bilinir:

·Mükemmel yüksek sıcaklık direnci

·Yağ, benzin, hidrolik yağ ve hidrokarbon çözücülere karşı üstün direnç

·İyi yangın direnci

·Çok düşük gaz geçirgenliği

·Polar çözücüler, ketonlar, Skydrol tipi yangına dayanıklı hidrolik yağlar ve fren hidroliği içinde yüksek şişme

Sıcaklık aralığı: yaklaşık -20 ila 200 °C (kısa süreli kullanım için maksimum 230 °C). Özel derecelendirmeler -50 ila 200 °C aralığında kullanılabilir.

4. Politetrafloroetilen (PTFE)

PTFE, tetrafloroetilenden üretilir. Bu elastik olmayan malzeme şu nedenlerle özeldir:

·Yüzeyi çok pürüzsüz ve kararlıdır

·200 ℃'ye kadar toksik olmayan ·Neredeyse herhangi bir diğer yüzeye karşı son derece düşük sürtünme — statik ve kinetik sürtünme neredeyse aynıdır

·Mükemmel elektriksel yalıtım (neredeyse frekans, sıcaklık veya hava koşullarından etkilenmez)

·Diğer tüm plastiklerden ve kauçuklardan daha üstün kimyasal direnç

·Yalnızca sıvı alkali metaller ve yüksek sıcaklıkta birkaç flor bileşiği tarafından etkilenir

Sıcaklık aralığı: -200 ℃ ile 260 ℃ arasındadır. Çok düşük sıcaklıklarda bile bazı esneklik özelliklerini korur; bu nedenle birçok aşırı soğuk uygulamada kullanılır.

pTFE çok elastik olmadığından ve zamanla sürünme eğilimi gösterdiğinden, çoğu hidrolik conta, dudak kısmını sıkı tutmak amacıyla bir yay veya kauçuk parçasıyla birlikte kullanılır.

Hidrolik Silindirlerde Yaygın Conta Tasarımları

Hidrolik silindirlerde kullanılan en yaygın conta tipleri aşağıda verilmiştir.

1. Piston Contaları

·Piston ile silindir tüpü arasındaki contayı sağlar — silindirin doğru çalışması için çok önemlidir

·En yaygın tasarım, dudak contasıdır; ancak O-ring’ler veya T-contalar da kullanılır

·Düşük sürtünme seviyesini korurken sıkı bir conta sağlamalıdır

·Kullanım amacına göre farklı malzemelerden üretilir

·Dudak kısmını sıkı tutmak için sistem basıncına ihtiyaç duyar

2. Silme Elemanları (Toz Contaları)

·Çamur, su, toz ve kirin içeri girmesini önlemek için güçlü silme eylemi sağlar

·Milin geri çekilmesi sırasında yağ filmini sistemin içine doğru siler

·Ana contaları korur ve ömürlerini uzatır

·Genellikle aşınmaya dayanıklı poliüretan malzemeden yapılır

·Ayrıca bağlantı pimlerinde yağlama yağı contası olarak da sıklıkla kullanılır

3. Mil Contaları

·Sistemin dışına yağ sızıntısını önlemek

·Düşük ve yüksek basınçta da iyi çalışmalıdır

·Mükemmel ekstrüzyon direnci ve aşınma direnci gerektirir

·Yağ filmi oluşturarak yağı sisteme geri getirmelidir

·Genellikle en fazla 31,5 MPa basınca dayanır

4. Tampon Contalar

·Ani yüksek basınç şoklarını karşılamalıdır

·Mil contasını basınç zirvelerinden korur

·Contalar arasında sıkışan basıncı serbest bırakabilir; bu da mil contasının ömrünü uzatır ve ekstrüzyon olmaksızın daha geniş bir aralık sağlar. Ayrıca çok yüksek aşınma direncine sahiptir.

5. Kılavuz Halkaları (Aşınma Bantları)

·Silindirin içindeki metal parçaların birbirine temas etmesini engeller

·Piston milini ve pistonu merkezde tutar

·Contaların daha uzun ömürlü olmasını sağlar

6. O-Halkaları

·Statik (hareketsiz) contalar için en yaygın kullanılan türdür

·Radyal veya eksenel olarak sıkıştırılarak conta oluşturur

·Her iki yönde de çalışır

·Kuvvet kaynağı olarak ya da ana conta olarak kullanılabilir

·Kendiliğinden conta oluşturur—ekstra basınç veya hız gerekmez

Controlling teknolojisi, hidrolik sistemin güvenilirliği, uzun ömrü ve verimliliğinin kalbidir. Tek bir malzemenin doğru seçilmesinden tam bir çok parçalı sistemin tasarlanmasına kadar her seçim, tam olarak uygulanan basınç, sıcaklık ve çalışma koşullarına uygun olmalıdır.