Hydrauliset tiivisteet: Toiminta korkean lämpötilan sovelluksissa

Abstract

Suurin osa hydraulisten systeemien ongelmista johtuu tiivisteiden ongelmista tai huonosta asennustyöstä. Hydraulisten tiivisteiden toimintaa on tutkittu pitkään. Tiivisteiden tutkiminen on kuitenkin erittäin haastavaa, minkä takia ei edelleenkään osata tarkkaan ennustaa tiivisteen kulumiskäyttäytymistä. Tässä työssä on pyritty selvittämään, mitä tällä hetkellä tiedämme hydraulisten tiivistemateriaalien kulumis- ja hajoamiskäyttäytymisestä. Työ on lisäksi katsaus useisiin tiivistämisen ilmiöihin, kuten polymeerien elastisuus, voiteluaineen ominaisuudet ja puristusväli.

Erityisesti on pyritty valikoimaan tutkimuksia, joissa säädellään tai tutkitaan lämpötilan ja paineen vaikutuksia tiivistemateriaalin ominaisuuksiin ja toimintaan, mutta esimerkiksi useissa kitkatutkimuksissa lämpötila on myös keskeisessä roolissa. Tiedetään, että korkea käyttölämpötila kiihdyttää erityisesti tiivistemateriaalin ikääntymistä ja paineen kasvu lisää vaurioitumisen riskiä. Korkea lämpötila ja paine vaikuttavat tiivisteen lisäksi myös erityisesti voitelukerroksen käyttäytymiseen, joka edelleen vaikuttaa tiivisteen kitkakäyttäytymiseen ja kuumenemiseen.

Tässä kirjallisuuskatsauksessa on läpikäyty useita tieteellisiä artikkeleita, joissa on tutkittu polymeerimateriaalien ominaisuuksia ja käyttäytymistä eri menetelmillä. Tarkoitus oli löytää materiaalivaihtoehtoja korkean lämpötilan ja paineen sovelluksiin. Yhteenvetona kaikista tutkimuksista ja valmistajien tarjonnasta parhaiksi o-rengasmateriaaleiksi valikoituivat VMQ, FVMQ, FKM, TFE/P ja FFKM sekä liukutiivistemateriaaleiksi PTFE ja PEEK. Tärkeää on valita sovellukseen sopiva tiivistemateriaali ja -malli. Tukirenkaiden ja puskurirenkaiden tarve pitää käydä läpi. Lisäksi on huomattava, että polymeeristen tiivisteiden materiaaliominaisuudet rajoittavat niiden toimintalämpötilat alle 300 asteen ja paineen sietokyvyn alle 80 MPa, joten käyttösovelluksen muita ominaisuuksia voidaan joutua säätämään.