היכרות עם אטמי שפתיים PTFE עבור יישומים מסתובבים

אנו משתמשים בעוגיות כדי לשפר את החוויה שלך.על ידי המשך הגלישה באתר זה, אתה מסכים לשימוש שלנו בעוגיות.מידע נוסף מאתאטם שמן PTFE
מציאת אטמים יעילים עבור משטחים דינמיים הייתה אתגר גדול במשך עשרות ואף מאות שנים, והפכה למאתגרת יותר ויותר מאז הופעתה ופיתוחם של מכוניות, מטוסים ומכונות מתוחכמות.
כיום, נעשה שימוש יותר ויותר בתרמופלסטיים כגון אטמי שפתיים פולי-טטראפלואורואתילן (PTFE) (הידועים גם כאטמי פיר סיבוביים).
במאמר זה, נסקור מקרוב את חייו של אטם שפתיים סיבובי PTFE בעל ביצועים גבוהים ואת ההתפתחות שלו לאורך זמן.
לכל "גיבור על" יש סיפור מקור.אותו הדבר חל על אטמי שפתיים PTFE.חלוצים מוקדמים השתמשו בחבל, עור גולמי או חגורות עבות כחלק מהאטמים או מרכיבי האיטום הראשונים על סרני הגלגלים.עם זאת, אטמים אלו נוטים לדלוף ודורשים תחזוקה שוטפת.רבות מחברות האיטום האלסטומרי של ימינו היו פעם מפעלי בורסקאות.
בסוף שנות ה-20, אטמי השפתיים הרדיאליים הראשונים נוצרו מקופסאות עור ומתכת עם מחברים.בסוף שנות ה-40 החלו להחליף את העור בגומי סינטטי.לאחר 40 שנה, יצרנים רבים מתחילים לחשוב מחדש על כל מערכת האיטום שלהם, לעיתים קרובות משלבים את משטח האיטום במכלול האיטום ומשתמשים במספר שפתיים עם נקודות מגע אנכיות ואופקיות.
פלואורוקרבון הוא יצרן כזה.בשנת 1982, Fluorocarbon רכשה את SealComp, אז עסק קטן בבעלות משפחתית לייצור אטמי שפתיים שבסיסו במישיגן.בעקבות הרכישה, חברת Fluorocarbon העבירה את SealComp למפעל בדרום קרוליינה לייצור אטמי מתכת לתעשיות הגרעין והפטרוכימיה.
עסק חדש לאטם שפתיים זה מתמחה במשאבות ומנועים הידראוליים בלחץ גבוה, אלטרנטורים צבאיים ומוצרים מסחריים אחרים, כולל אטמי גל ארכובה ותרמוסטטים של משאיות דיזל.
באמצע שנות ה-90, The Fluorocarbon Company שינתה את שמה ל-Furon ונרכשה על ידי BD SEALS Solutions™ בשנת 2001. זה מוסיף את Furon לעסקי אטמי הקפיץ החזקים ממילא של BD SEALS Solutions™, שנוסדה ב-1955.
בשנת 1995, סרט אלסטומרי נוסף לקוטר החיצוני של חותם השפתיים של BD SEALS Solutions™.הדבר נעשה על מנת לבטל לחיצות מתכת למתכת ולהבטיח אטימה הדוקה בין האיטום לאיטום גוף הלקוח.מאוחר יותר נוספו מאפיינים נוספים להסרת חותם ועצירות אקטיביות לזיהוי האיטום ומניעת התקנה לא נכונה.
ישנם קווי דמיון רבים, אך גם הבדלים רבים, בין אטמי שפתיים מגומי אלסטומרי לבין אטמי שפתיים BD SEALS PTFE.
מבחינה מבנית, שני האטמים דומים מאוד בכך שהם משתמשים בגוף מתכת דחוס לתוך אטם גוף נייח ובחומר שפתיים עמיד בפני שחיקה שמתחכך בפיר מסתובב.הם גם משתמשים באותה כמות של מקום בעת שימוש.
אטמי שפתיים אלסטומריים הם אטם הפיר הנפוץ ביותר בשוק והם יצוקים ישירות לתוך בית מתכת כדי לספק את הקשיחות הנדרשת.רוב אטמי השפתיים האלסטומריים משתמשים בקפיץ מאריך כמנגנון הטעינה כדי להבטיח אטימה הדוקה.בדרך כלל הקפיץ ממוקם ממש מעל נקודת המגע בין החותם לבין הפיר, ומספק את הכוח הדרוש כדי לנתק את סרט השמן.
ברוב המקרים, אטמי שפתיים PTFE אינם משתמשים בקפיץ מאריך כדי לאטום.במקום זאת, אטמים אלו מגיבים לכל עומס המופעל על מתיחה של שפת האיטום ועל רדיוס הכיפוף שנוצר על ידי גוף המתכת.אטמי שפתיים PTFE משתמשים בתבנית מגע רחבה יותר בין השפה והפיר מאשר אטמי שפתיים אלסטומריים.לאטמי שפתיים PTFE יש גם עומס ספציפי נמוך יותר, אבל יש להם שטח מגע רחב יותר.העיצוב שלהם נועד להפחית את שיעורי הבלאי ובוצעו שינויים כדי להפחית את עומס היחידה, הידוע גם בשם PV.
יישום מיוחד של אטמי שפתיים PTFE הוא איטום של פירים מסתובבים, במיוחד פירים המסתובבים במהירויות גבוהות.כאשר התנאים מאתגרים ומעבר ליכולותיהם, הם מהווים אלטרנטיבה מצוינת לאטמי שפתיים מגומי אלסטומרי.
בעיקרו של דבר, אטמי שפתיים PTFE נועדו לגשר על הפער בין אטמי שפתיים אלסטומריים מסורתיים ואטמי פנים מקרבון מכני.הם יכולים לפעול בלחצים ובמהירות גבוהים יותר מרוב אטמי השפתיים האלסטומריים, מה שהופך אותם לחלופה מצוינת.
הביצועים שלהם אינם מושפעים לרעה מסביבות קשות עם טמפרטורות קיצוניות, מדיה קורוזיבית, מהירויות פני שטח גבוהות, לחצים גבוהים או חוסר סיכה.דוגמה מצוינת ליכולות המעולות של PTFE הם מדחסי אוויר תעשייתיים, המדורגים לפעול מעל 40,000 שעות ללא תחזוקה.
ישנן כמה תפיסות שגויות בנוגע לייצור של אטמי שפתיים PTFE.אטמי שפתיים גומי אלסטומריים לוחצים את הגומי ישירות אל בית המתכת.גוף המתכת מספק את הקשיחות הדרושה, והאלסטומר לוקח על עצמו את החלק העובד של החותם.
לעומת זאת, לא ניתן ליצוק אטמי שפתיים PTFE ישירות על בית מתכת.חומר PTFE אינו נכנס למצב נוזלי או למצב המאפשר לחומר לזרום;לכן, אטמי שפתיים PTFE מיוצרים על ידי עיבוד של האיטום, לאחר מכן הרכבתו לתוך בית מתכת, ולאחר מכן הידוק מכני שלו.
בעת בחירת פתרון איטום מדויק עבור יישומים מסתובבים, יש לשקול בזהירות גורמים חשובים לרבות מהירות פיר, מהירות פני השטח, טמפרטורת הפעלה, מדיום איטום ולחץ המערכת.ישנם תנאי הפעלה רבים אחרים שיש לקחת בחשבון בעת ​​קבלת ההחלטה, אך אלו המפורטים לעיל הם העיקריים שבהם.
עם זכויות באה אחריות גדולה.עם הזמן, המוקד של BD SEALS Solutions™ עבר ליישומים הדורשים אטמי שפתיים PTFE תובעניים יותר.אחד היתרונות המרכזיים של החותם הוא יכולתו להופיע בסביבות מאתגרות ביישומי תעשייה, רכב וחלל.
הם יכולים לפעול בלחצים ובמהירות גבוהים יותר על פירים מסתובבים מאשר אטמי שפתיים אלסטומריים, והיתרונות לא נעצרים שם.יתרונות נוספים של אטמי שפתיים PTFE כוללים:
BD SEALS Solutions™ שני אטמי שפתיים נפוצים הם אטמי שפתיים מסתובבים גוף מתכת BD SEALS PTFE ואטמי פולימר DynaLip, שניהם ניתנים להחלפה.ההבדל העיקרי ביניהם הוא העיצוב שלהם.אטמי דיור מתכת משתמשים בפח כדי ליצור בית אטום ולאחר מכן מתקינים שפת איטום כדי להדק את האיטום באופן מכני.
אטמי השפתיים של BD SEALS, שהומצאו בתחילת שנות ה-70, מתוכננים לפעול בסביבות קשות הנעות בין -53°C ל-232°C, בסביבות כימיות קשות ובסביבות יבשות ושוחקות.אטמים סיבוביים PTFE דינמיים משמשים ביישומים הבאים:
אטמי DynaLip קודמים לאטמים סיבוביים של BD SEALS בכעשר שנים.יצירתם הפכה הכרחית כאשר BD SEALS Solutions™ החלה לעבוד על ערבוב והרכבה של חומרי נפץ ליישומים צבאיים.אטמי שפתיים בעלי מעטפת מתכת נחשבים בלתי מתאימים לחלוטין למטרה זו בשל האפשרות שהם יבואו במגע עם הפיר המסתובב של חומר הנפץ המעורב.זו הסיבה למהנדסי העיצוב של BD SEALS Solutions™‎ פיתחו אטם שפתיים ללא מתכת ועדיין שומר על היתרונות העיקריים שלו.
בעת שימוש באטמי DynaLip, הצורך בחלקי מתכת מתבטל לחלוטין מכיוון שהאטם כולו עשוי מאותו חומר פולימרי.ברוב המקרים, אלסטומריטבעת Oמשמש בין הקוטר החיצוני של החותם לבין קדח הדיור המשויך.טבעות O מספקות אטימה סטטית הדוקה ומונעות סיבוב.לעומת זאת, אטמי שפתיים של BD SEALS יכולים להיות עשויים מיותר משלושה חומרים שונים והם סגורים בתוך בית מתכת.
כיום, החותם המקורי של DynaLip הוליד גרסאות רבות ושונות שהן אידיאליות גם להתקנה בשטח שכן הן אינן דורשות כלים מיוחדים להתקנה ומתאימות גם ליישומים הדורשים הסרת האיטום לצורך ניקוי.בשל העיצוב הפשוט שלהם, אטמים אלו לרוב חסכוניים יותר.
כיצד אטמי שפתיים מסוג BD SEAL PTFE, אטמי פולימר DynaLip ואטמי שפתיים אחרים מבית bd seals Solutions™ משנים את חיי היומיום שלנו?
אטמי שפתיים PTFE מספקים תכונות איטום מעולות וחיכוך נמוך בסביבות יבשות או שוחקות.הם משמשים לעתים קרובות ביישומים מורכבים שבהם נדרשת מהירות.
שוק מדחסי האוויר הוא דוגמה טובה לאופן שבו אטמי שפתיים PTFE מחליפים אטמים מכניים אלסטומריים ופחמן.BD SEALS Solutions™ החלה לעבוד עם רוב חברות מדחסי האוויר הגדולות באמצע שנות ה-80, והחליפו אטמי שפתיים מועדים לדליפות ואטמי פנים מפחמן.
העיצוב המקורי התבסס על אטם שפתיים מסורתי בלחץ גבוה, אך עם הזמן, ככל שהביקוש גדל ונדרש ביצועים גבוהים יותר, האיטם תוכנן כך שיהיה אפס דליפה וחיי שירות ארוכים.
הטכנולוגיה החדשה פותחה כדי להכפיל את חיי האיטום תוך שמירה על בקרת דליפות הדוקה בכל עת.כתוצאה מכך, אטמי השפתיים של Omniseal Solutions™ PTFE נחשבים לתקן התעשייה, ומספקים למעלה מ-40,000 שעות של שירות ללא תחזוקה.
אטמי שפתיים PTFE מספקים בקרת דליפה מעולה ומסוגלים לפעול מ-1000 עד 6000 סל"ד עם מגוון חומרי סיכה ולמשך פרקי זמן ממושכים (15,000 שעות), מה שמפחית את תביעות האחריות.bd seals Solutions™ מציעה אטמי פיר לתעשיית דחיסת הברגים בקטרים ​​הנעים בין 0.500 ל-6000 אינץ' (13 עד 150 מ"מ).
מיקסרים הם תחום נוסף בתעשייה שבו התאמה אישית של אטמים נפוצה.לקוחות BD SEALS Solutions™ בענף זה דורשים אטמים שיכולים להתמודד עם סטיית פיר והרחקה של עד 0.300 אינץ' (7.62 מ"מ), המהווה כמות משמעותית של נזלת פיר דינמי.כדי לפתור בעיה זו ולשפר את מהירות הפעולה, BD SEALS Solutions™ מציע עיצוב אטם שפתיים צף פטנט.
אטמי השפתיים של bd seals קלים להתקנה, עומדים בדרישות דליפת EPA מחמירות, והם תואמים שמן ונוזל קירור לשימוש בחללים סגורים לאורך כל חיי המשאבה.
בנוסף, אטמי השפתיים של Solutions™ מיועדים לתנאי איטום דינמיים, מהירויות קיצוניות, בעיות לחץ וטמפרטורה ויישומים רבים אחרים.
החותמות שלהם משמשות גם בציוד הדורש חומרים מאושרים של ה-FDA לשימוש במכונות כגון:
כל היישומים הללו דורשים עמידות נמוכה מאוד בחיכוך איטום כדי להפחית את הטמפרטורה.בנוסף לעמידה בתקני ה-FDA, החותמות חייבות להיות נקיות מחללים שעלולים לגרום לחסימה של החומר הנאטם, וחייבות להיות תואמות לחומצות, אלקליות וחומרי ניקוי.הם חייבים גם לעמוד בשטיפה בלחץ גבוה ולעבור בדיקות IP69K.
אטמי השפתיים של bd seals Solutions™ משמשים ביחידות כוח עזר (APU), מנועי טורבינת גז, סטרטרים, אלטרנטורים וגנרטורים, משאבות דלק, טורבינות לחץ (RAT) ומפעילי דש, אחד מהשווקים הגדולים ביותר.
ה-APU הופעל בטיסה 1549 של US Airways ("נס על ההדסון") כדי לספק חשמל למטוס לנחיתה בטוחה.אטמי השפתיים והקפיצים של BD SEALS Solutions™ מותקנים במערכת הליבה של מטוס זה, הנחשבת קריטית לטיסה וחייבת להיות מבצעית ב-100% עם הפריסה.
ישנן סיבות רבות לכך שיצרני תעופה וחלל מסתמכים על אטמי שפתיים אלה.אטמי שפתיים מעוצבים במיוחד של BD SEALS מספקים אטימה הדוקה יותר וביצועים משופרים מאשר אטמים אלסטומריים דומים.הם גם דורשים פחות מקום מאשר אטמים מכאניים מפחמן על צירי טורבינה ותיבות הילוכים חיצוניות.
הם יכולים לעמוד בטמפרטורות מ-65°F ל-350°F (-53°C עד 177°C) ולחצים של עד 25 psi (0 עד 1.7 בר), עם מהירויות משטח טיפוסיות של 2000 עד 4000 רגל לדקה (10 עד 20 מ' לשנייה).חלק מפתרונות bd seals Solutions™ באזור זה יכולים לפעול במהירויות העולה על 20,000 רגל לדקה, השווה ל-102 מטר לשנייה.
שוק מרכזי נוסף הוא אטמי מנועי מטוסים, שבו אטמי שפתיים משמשים באטמי הילוכים חיצוניים על ידי יצרני מנועי מטוסים גדולים.אטמי השפתיים של bd seals Solutions™ משמשים גם במנועי סילון טורבו-פאן.מנוע מסוג זה מצויד במערכת הילוכים המפרידה את מאוורר המנוע מהמדחס והטורבינה בלחץ נמוך, ומאפשרת לכל מודול לפעול במהירות אופטימלית.
לפיכך, הם יכולים לספק יעילות מוגברת.מטוס נוסעים טיפוסי שורף כחצי ליטר דלק למייל, ומנועים יעילים יותר צפויים לחסוך בממוצע 1.7 מיליון דולר בעלויות תפעול לכל מטוס נוסעים בשנה.
בנוסף לתמיכה בתעשיות מסחריות, אטמי שפתיים PTFE משמשים גם בצבא, במיוחד על ידי משרד ההגנה.זה כולל שימוש במטוסי קרב, נושאות מטוסים ומסוקים.
אטמי שפתיים PTFE נמצאים בשימוש נרחב במטוסים צבאיים;לדוגמה, במאווררי הרמה אנכיים, אטמי מנוע של תיבת הילוכים במסוק ואטמים קפיציים שלהם משמשים גם עבור חלקי אטם ראש הרוטור, דשים ודקים, וציוד מפתח במערכת הבלימה המשמש לתפיסת מטוס.נחת על הסיפון.חשוב לוודא שהציוד המשמש למטרות אלו אינו תקלה.
אטמי השפתיים של BD SEALS Solutions™ מתאימים לכמה מהיישומים המאתגרים ביותר כגון גלי ארכובה, מפיצים, משאבות דלק ואטמי פקס הנמצאים בתעשיית המירוצים, שבה באופן טבעי מנועים נדחפים לרוב לגבולותיהם.
רוב צוותי NASCAR ומנועי Indianapolis Motorsports משתמשים באטמי שפתיים של BD SEALS Solutions™.כמעט כל מועמד וסיים באינדיאנפוליס בשנת 2019 השתמשו באטמי שפתיים לפחות על גל הארכובה הקדמי והאחורי שלהם.bd seals Solutions™ כולל גם עיצוב פטנט שנוצר במיוחד עבור NASCAR כדי למנוע בעיות נפוצות הגורמות לכשל באטם מפוצל PTFE.
כאשר אטם שמן גל ארכובה של המצערת נשרף במהירויות גבוהות ובלחץ גבוה במהלך מירוץ האחרון ב-Daytona Superspeedway, יצרנית מנועי NASCAR מובילה פנתה לאטמי השפתיים bd seals Solutions™.התוצאה הייתה ניצחון לכולם: בראד קסלובסקי וה-Penske Ford מספר 2 ניצחו במירוץ באמצעות אטמי שפתיים bd seals Solutions™.כדי לשפר עוד יותר את האירוע המוצלח הזה, ארבעה מתוך חמשת הגימורים המובילים נסעו במכוניות המצוידות במנועי יצרן מובילים שנהנו גם מאטמי השפתיים הללו.
יישום מירוץ נוסף עבור אטמי שפתיים של BD SEALS Solutions™ הוא במזרקי דלק עיליים.מנועים אלו נתונים לתנאים קיצוניים שבהם כל רכיב מתכופף, רועד ומתפתל, וגורם למגע בין חלקים שבדרך כלל לא אמור להתרחש.לכן, אורך החיים הממוצע של מזרק דלק עילי הוא פחות מחמש דקות בשימוש במהירויות מירוץ.