BİLGİ BANKASI

listeye geri dön

Sızdırmazlık elemanları sistemlerde genellikle iki basınç bölgesi arasındaki akışkanları kontrol ederler; bir alandan diğer alana akışkanın geçmesini engellemek için kullanılırlar. Bir pompa, kompresör vb. yardımı ile basınçlandırılmış akışkanın bir alana etkimesiyle kuvvet oluşmaktadır. Örnek olarak hidrolik veya pnömatik silindir düşünüldüğünde milin dışarı doğru çıkması veya içeri doğru kapanması ile iş elde edilmektedir. Hidrolik akışkanların sıkıştırılamaması prensibi ile çok yüksek güçler elde edilebilir. Pnömatik sistemlerde ise hidrolik sistemlere göre daha düşük güçler elde edilebilir.

Sızdırmazlık elemanları kullanım yerine göre genel olarak statik ve dinamik olarak iki ana başlıkta düşünülebilir. Hidrolik Sistemlerde Kullanılan Sızdırmazlık Elemanları

Statik Sızdırmazlık

Hareketsiz, sabit iki yüzey arasında sızdırmazlık sağlanır. Örnek olarak fanş keçeleri, boru bağlantıları, valf pleyt contaları, hidrolik silindirlerde boğaz takozu ile boru arasında, piston başı ile mil arasında vb. birçok uygulamada düşünülebilir. Statik uygulamalarda, birbirine temas eden metal yüzeylerin pürüzlülükleri, düzlemsellikleri ve yüzey kaliteleri gibi detaylara dikkat etmek gerekir. Aksi takdirde terleme şeklinde kaçaklar görülebilir

Dinamik Sızdırmazlık

Sızdırmazlık elemanının doğrusal veya döner olarak en az bir hareketli yüzeyde sızdırmazlık sağladığı durumdur. Aynı anda hem dönme, hem de ilerleme hareketi olan sistemler de olabilmektedir. Dinamik sızdırmazlık elemanlarına örnek olarak piston, boğaz sızdırmazlık elemanları, döner şaft keçeleri, en yaygın kullanılan tiplerdir. Dinamik sızdırmazlık elemanlarında ince bir yağ flmi tabakası oluşur. Bu yağ flmi ile sızdırmazlık elemanının çalıştığı yüzey arasında sürtünme azalır, sıcaklık artışı engellenir ve uzun ömürlü bir çalışma sağlanır. Sızdırmazlık elemanlarının tasarımı ve imalatı bu prensibe bağlı olarak yapılmaktadır. Yağ flminin kalın bir hale gelerek sızıntı şeklinde olması ise sistemde kaçak olarak ifade edilir ve sızdırmazlık elemanın niteliğini yitirdiğine işaret eder. Dinamik çalışma yüzeylerinde yüzey pürüzlülük değerlerinin daha hassas olmasına ve katalog değerlerine uygunluğuna dikkat edilmelidir.

Dinamik - doğrusal

Dinamik - döner

Statik

 

Sızdırmazlık elemanları kanallarında Resim 3.10'da (XT200 basınçsız durumdaki temas gerilimi) görülen şekilde «Y» ekseninde ön yükleme (sıkılık) ile çalışırlarken, yükseklikleri kanal yüksekliğinden düşük olacak şekilde tasarlanırlar. Böylelikle kanal içine basınçlı akışkanın rahat dolabilmesi sağlanır. Ürün temas noktaları, boğaz nutring formlu üründe, aşağıdaki resimlerde gösterilmektedir. Nutring olarak adlandırılan dudaklı tasarımlarda akışkan ürün havuzuna dolarak dudakların iki yönde açılmasını sağlar. Dinamik ve statik çalışma yüzeylerinde temas yani sızdırmazlık sağlanır. Piston sızdırmazlık elemanının dış yüzeyi dinamik, boğazda ise iç yüzeyleri dinamik sızdırmazlık yapmakta olup, kanala oturan diğer yüzeyler ise statik olarak sızdırmazlık görevini yerine getirir. Sızdırmazlık elemanları seçiminde ürün kesit ölçülerinin dikdörtgen kanal tipine uygun olması ve mümkün ise yüksek et kalınlığına sahip ürünlerin tercih edilmesi dinamik uygulamalar için en ideal seçim olacaktır.

Et kalınlığı seçiminde, ürün malzemesi ve montaj durumu da göz önünde bulundurulmalıdır.

Dudaklı Tip Sızdırmazlık Elemanları

En yaygın olarak kullanılan tasarıma sahip ürünlerdir. Hidrolik silindirlerde piston başı veya boğaz takozunda dinamik olarak kullanılırlarken, statik olarak kapak sızdırmazlıklarında da kullanılabilirler. Geometrik yapıları nedeniyle basınçlı akışkan tarafından hızlıca aktif olabilir, düşük ve yüksek basınçlarda görev yapabilirler. Bu ürünlerin dudak yapıları sürtünme ve sızıntı miktarlarında direkt etkiye sahiptir. Bu nedenle dudak yapılarında düz kesim, açılı kesim (pah) ve radyus tipinde farklı tasarımlar mevcuttur. Sızıntı açısından incelendiğinde; optimum yağ flmi açılı kesim dudaklarda oluşurken, düz kesimde en ince yağ flmi oluşur. Radyus dudaklarda ise en kalın yağ flmi oluşur. Sürtünme kuvvetleri bakımından ise yağ flmi inceldikçe sürtünmenin artacağı göz ardı edilmemelidir. Bu nedenle radyus dudak profli pnömatik sistemlerde daha çok tercih edilirken, hidrolik sistemlerde ise açılı kesime sahip nutring formlu ürünler tercih edilmektedir.

XT200 temas gerilimi (montaj durumu-basınçsız

XT200 temas gerilimi (basınç altındaki durumu)

Kesitlerine göre nutring tipleri

itlerine göre nutring tipleri

Uzun ve ince kesit

Dudak yapılarına göre nutring tipleri

Radyus dudak Açılı kesim Düz kesim

Günümüzde gelişen hidrolik sistemler, ağır çalışma koşullarına ve yüksek sistem gereksinimlerine sahiptir. Çok çeşitli malzemeler ile farklı tasarımlardan üretilen sızdırmazlık elemanları bu sistemlerde kullanılmaktadır. İki farklı malzemeden oluşturulan takım sızdırmazlık elemanlarında mekanik özellikleri yüksek (kopma, uzama dayanımı, aşınma vb.) ancak geri toplama özelliği elastomerlere göre düşük olan malzemeler (PTFE, PU, vb.) boru veya mil yüzeyine temas ederek sızdırmazlığı sağlamaktadırlar. Değişen basınç değerlerinde sızdırmazlık sağlanması ve her durumda yüzey temasının korunması açısından sızdırmazlık ringleri bir elastomer veya yay ile takım yapılarak kullanılmaktadır. Böylece sızdırmazlık ringi üzerinde sürekli itici bir kuvvet oluşturularak uygun sızdırmazlık sağlanmaktadır. Nutring tip termoplastik ürünlerde havuz içine bir elastomer (o-ring vb.) ile oluşturulan tasarımlar, düşük basınçlarda ve değişken basınçlarda çok iyi sonuç verirken, diğer taraftan sürtünme değerlerinin artmasına, sıcaklık artışına neden olacaktır. Bu nedenle eğer sistem hızlı değerlere veya yüksek frekansa sahip ise, PTFE ile takım yapılan ürünlerin kullanılması sürtünmenin azaltılması için uygun çözüm olacaktır. Ayrıca elastomer malzemelerin direnç gösteremediği akışkan tipleri, yağlayıcı özelliğe sahip olmayan akışkanlar, kimyasallar, düşük basınçta çalışan sistemler ve elastomerlerin sıcaklık dayanımı nedeniyle risklerin oluştuğu durumlarda yay ile takım yapılan ürünler de kullanılabilmektedir.

Döner sistemlerde yine yoğun olarak; PTFE + Elastomer, PTFE + paslanmaz yay veya TPE + Elastomer ringden oluşan tasarımlarda takım sızdırmazlık elemanları kullanılabilmektedir. Seçilen yay tipi ve yapısına göre PTFE ürünlerin ön yükleme kuvvetleri değişim göstermektedir. Daha detaylı bilgi için satış departmanımız ile iletişime geçmeniz tavsiye edilir.

Elastomer ile takım yapılan ürünler

K17 SEA basınçsız durumda temas gerilimi

Paslanmaz yay ile takım yapılan PTFE ürünler

Hidrolik silindirlerde farklı tasarım ve malzeme yapısında, farklı görevlerde sızdırmazlık elemanları kullanılır. Dinamik ve statik olarak çalışan sızdırmazlık elemanları belirli ön yüklemeler ile sisteme montajlanır. Hidrolik silindirlerde birçok elemanın nasıl görev yaptığı aşağıdaki resimde gösterilmektedir. Bu nedenle, sızdırmazlık elemanları seçiminde, uygulama göz önünde bulundurularak en uygun sızdırmazlık sistemi seçilmelidir.

Aksi durumda; toz keçesi, yataklama ve benzeri elemanların uygun olmaması sistemde ana sızdırmazlık elemanlarının performansını etkileyecek, metal yüzeylerin (boru, mil) hasar görmesine ve kaçaklara neden olabilecektir.

Özetle, sistem tasarımlarında tüm sızdırmazlık elemanlarının dikkatle ve çalışma şartlarına uygun olarak seçilmesi tavsiye edilir.

Sızdırmazlık Elemanları
Hareket olan yerlerde çalışan elemanlardır. Boğaz tarafında mil yüzeyini sıyırarak, piston tarafında ise boru yüzeyinde hareket halinde sızdırmazlık sağlarlar. Dinamik elemanlar aynı zamanda statik (duruş ve kilitleme) anında sızdırmazlık görevi yapabilirler (boğaz ve piston sızdırmazlık elemanları).

Statik Sızdırmazlık Elemanları Bu elemanlar, boğaz takozuyla boru arasında veya tasarıma göre silindirin arka kapağında yer alır ve piston başı ile mil arasındaki iç kaçağın önlenmesi için kullanılır. Ayrıca kapak keçeleri ve fanş sızdırmazlık elemanları, statik sızdırmazlık örnekleridir.

Boğaz Sızdırmazlık Elemanları
Mil tarafında bulunan ve mili sıyırarak sızdırmazlık sağlayan elemanlardır. Hidrolik akışkanı silindir içinde tutarak statik (kilitleme) ve dinamik halde sızdırmazlık sağlar. Mil üzerinde yağ flmi oluşumu sağlayarak, sızdırmazlık elemanının düşük sürtünmeyle çalışmasını sağlar ve ısının artmasını engeller.

Piston Sızdırmazlık Elemanları
Boru yüzeyine temas ederek hidrolik akışkanın diğer tarafa geçişini engeller. Özellikle statik duruşlarda (kilitleme esnasında) silindirin pozisyonunu korumasında önemli göreve sahiptir.

Ön Basınç Sızdırmazlık Elemanları
Boğaz sızdırmazlık elemanını, ani olarak gerçekleşen yüksek şok basınçlarından korur. Böylelikle, ana sızdırmazlık elemanı boğaz keçesinin uzun ömürlü olmasına ve yüksek performansta çalışmasına yardımcı olur. Bunun yanında, zamanla yağ içine karışabilmesi, muhtemel yabancı partiküllerin boğaz keçesine ulaşmasını engeller.

Toz Keçeleri Dış ortamdan silindire girebilecek toz, çamur, su vb. yabancı maddeleri engellemek için kullanılır. Mil yüzeyine tutunan yabancı maddeleri sıyıran veya kazıyan farklı malzeme ve tasarımlardan oluşan birçok toz keçesi tipi mevcuttur. Toz keçelerinde aynı zamanda dış tarafından sistem içine yabancı madde girişini engellemek için yüksek emniyetli ve dış dudak yapısına sahip farklı tasarımlar mevcuttur.

Yataklama ElemanlarıSilindirde metalin metale olan temasını engeller. Silindir ile yapılan işlerde (yük kaldırma, presleme, vb.) oluşan yanal yükleri karşılar. Silindirin eş merkezli çalışmasını sağlayarak sızdırmazlık görevi yapan elemanların ezilmesini önler ve güvenli bir çalışma ortamı oluşturur. Yük altında düşük deformasyon ve ölçü kaybına sahip yüksek mukavemetli malzemeden imal edilirler, genellikle kompozit yapıdadırlar.
Not: Yataklama elemanları sistemde kesinlikle sızdırmazlık görevi yapmazlar. Akışkanın geçişine olanak sağlayacak şekilde kesimli ve helisel kanala sahip yapıda imal edilirler.

Destek RingleriSızdırmazlık elemanlarının malzeme ve tasarımlarına göre belli basınç değerlerinde verilen akma boşluklarında çalışması gerekmektedir. Destek ringleri sızdırmazlık elemanı (dinamik veya statik) arkasında bırakılan akma boşluğunu en aza indirmek ve yüksek basınçlarda akmayı engellemek için kullanılan ürünlerdir. Destek ringleri; kesimli, spiral ve üçgen tasarım gibi birçok farklı yapıda, farklı malzemelerden üretilebilmektedir

Sızdırmazlık elemanlarının yüksek performansta ve uzun süreli çalışması, sistemdeki koşullara bağlıdır. Uygun seçimler makine bakım periyotlarını uzatırken, duruş sürelerini ve yedek parça maliyetlerini azaltacaktır. Bu nedenle sızdırmazlık elemanı seçilmeden aşağıdaki bilgilerin doğru olarak tespit edilmesi önemlidir.

Basınç
Sistemdeki çalışma basınçları, ani basınç değişimleri ve yaşanan şoklar, sızdırmazlık elemanı seçiminde önemli etkiye sahiptir. Özellikle yüksek basınç oluşan sistemlerde akma boşluğu değerleri daha kritik hale gelmektedir, eğer akma boşlukları düşürülemiyor ise, destek ringine sahip ürünler tercih edilmelidir. Hidrolik sistemde sıcaklık 60 °C üzerine ve basınç 250 bar üzerine çıkabiliyor ise yüksek akma mukavemetine sahip malzemeler ve uygun tasarımdaki ürünler seçilmelidir.

Basıncın sızdırmazlık elemanı üzerindeki olumsuz etkisi; malzemenin akmasına, ürünlerin deforme olmasına, dolayısıyla da sızıntıya sebep olmasıdır. Düşük basınçlarda ise, nutring tipinde ve daha düşük sertlikten imal edilen ürünlerin tercih edilmesi tavsiye edilir.

Sıcaklık
Minimum ve maksimum çalışma sıcaklıkları ile bu sıcaklıkların ne kadar süreyle sistemi etkilediği önemlidir. Akışkan sıcaklığı hidrolik silindirde diğer bir önemli etkiye sahip değerdir. Ancak sızdırmazlık elemanı üzerinde oluşan sıcaklık basınç etkisiyle daha yüksek değerlere ulaşabilir. Sıcaklık; sızdırmazlık elemanlarında aşınma dayanımı, akma dayanımı, kimyasal dayanım, geri toplayabilme özelliklerini ciddi derecede etkilemektedir. Özellikle yüksek sıcaklıklarda (60 o C ve üzeri) düşük sertlikten üretilen malzemelerin düşük basınçlarda dahi akmasına, aşınmaların hızlanmasına, kırılgan sert yapıların oluşmasına neden olabilir. Eksi sıcaklık değerlerinde; soğuk çalışma koşullarına uygun olmayan malzemelerden üretilen sızdırmazlık elemanlarında, ölçülerinin küçülmesi, sertleşme ve esneklik özelliğinin kaybedilmesi gibi sızdırmazlık performansını olumsuz etkileyen değişiklikler görülebilir. Bu nedenle ürün seçimi yapılırken katalogda verilen sıcaklık değerlerine dikkat edilmelidir.

Akışkan Tipi (Medya)
Sızdırmazlık elemanlarının temasa geçeceği sıvı veya gaz akışkan türüne uygun sızdırmazlık elemanı seçimi, sistem ömrü ve performansı açısından çok önemlidir. Sistemde aşınmaların azaltılması, sessiz ve uzun kullanım ömrü için yağlama özelliği yüksek akışkanlar tavsiye edilir. Akışkan aynı zamanda sızdırmazlık elemanı ile etkileşime girebilir, sızdırmazlık elemanının hacimsel olarak büyümesine, küçülmesine, ölçülerinin artmasına, azalmasına veya sızdırmazlık elemanının kimyasal yapısının bozulmasına neden olabilir. Özel bir akışkan kullanılacağı durumlarda satış departmanımızla iletişime geçilmelidir.

Örnek Yağ TipleriMineral yağlar (HLP), su bazlı yanmaz yağlar (HFA, HFB, HFC), yanmaz yağlar (HFD-U)

HızSilindirdeki maksimum ve minimum çalışma hızı ile çalışma frekansı sistemde önemli etkiye sahip değerlerden bazılarıdır. Genel olarak hidrolik sistemlerde doğrusal hız 0.5 m/s ve altındadır. Yüksek hıza sahip sistemlerde sızdırmazlık elemanının yüzeyle temas eden dudağında sistem sıcaklığından daha yüksek sıcaklıklar oluşacaktır. Eğer oluşan bu sıcaklık düşürülemez ise sızdırmazlık elemanın hızlı bir şekilde yaşlanmasına, ölçü kaybına ve malzemenin özelliklerini kaybetmesine, aşınmasına ve sızıntıya neden olacaktır. Böyle durumlarda, PTFE malzemeden üretilen ürünlerin seçimi sistem performansı açısından uygun olacaktır.

Hidrolik Silindir Tasarım ÖlçüleriSızdırmazlık elemanı kanal ölçüleri, boru ve mil çapları, toleransları, çalışan yüzeylerin yüzey pürüzlülükleri, silindir stroğu, tasarım ve üretim aşamasında dikkatli olunması gereken değerlerdir. Tasarım yapılırken; ince et kalınlığına sahip boruların genleşerek ölçü stabilitesini kaybedebileceği, küçük çaplı uzun millerin ise yük altında eğilebileceği göz önüne alınmalıdır. Sızdırmazlık elemanlarının montajı yapılmadan önce, bu elemanların yuvalarındaki ölçü toleranslarının talaşlı imalat, honlama ve taşlama gibi işlemler sonrasındaki yüzey kaliteleri kontrol edilmelidir. Montaj bölümünde bahsedilecek olan pah ölçüleri, et kalınlığı ve çap oranları göz önünde bulundurularak tasarım yapılması önemlidir.

Çalışma Ortamı ve ŞekliSilindirin çalışma sıklığı; sistemde duruşların olup olmadığı; dış ortamdaki kirlilik; yüksek sıcaklık değerleri; eksi sıcaklık değerleri; çamur, su, buz vb. maddelere maruz kalınması; araç üstü açılı montaj; yatay dikey çalışan sistemler ve silindirlerin bağlantı noktaları, birçok değeri etkileyen faktörlerden bazılarıdır. NOT: Ayrıca sızdırmazlık elemanları performansı birçok etkene bağlıdır. Montaj, çalışma ve kanal yüzeyleri, çalışma basınçları, sıcaklık, akışkan, titreşimli, sarsıntılı çalışmalar sistem içine giren kirlilik miktarı vb. bir bütün olarak düşünülmelidir. Katalogda verilen değerler genel kapsamlı verilmiş olup, özel ihtiyaçlar durumunda (aşırı yükler, agresif veya gıda uygulama akışkanları vb) satış departmanımızdan destek alabilir, sisteminize en uygun çözümü elde edebilirsiniz.

Boğaz ve Piston Sızdırmazlık Tasarım Örnekleri

Ağır Hizmet Sektörü

7+K800+XT200+K73+K29+K86

KBT+K73+K19+K83

K716+K704+K78

K78+ K755

K11+K31+K75+K29+K86

K73+K48+K83

Haff Hizmet Sektörü

K06+K33+K73+K84

K69+K15+K83

Düşük Sürtünme

K103+FR200+K79+K84

K79+K17+K83

Araç Üstü Sektörü

K05+K33+K73+K29+K86

K73+K49+K83

K12+XT200+K73+K84

K73+K518X+K83

Akümülatör

KBT+K41+K753+KKT

Teleskobik

KBT+K41+K753+KKT

 

Kişisel verilerin korunmasına ilişkin aydınlatma metnini buradan okuyabilirsiniz.