Princíp činnosti a konštrukčné vlastnosti
Základná konštrukcia V-krúžkového tesnenia pozostáva z prierezu v-tvaru-v tvare V s vnútorným priemerom, ktorý tvorí presahové uloženie na hriadeli. Tesnenie je natiahnuté cez hriadeľ počas inštalácie a zostáva fixované na mieste prostredníctvom elastického napätia. Keď sa hriadeľ otáča, V-krúžok sa otáča spolu s ním a skosený tesniaci okraj udržuje ľahký axiálny kontakt s kolmou protiľahlou plochou, ako je kryt ložiska, podložka alebo povrch krytu.
Táto konfigurácia axiálneho kontaktu umožňuje tesneniu prispôsobiť sa nesúosovosti hriadeľa, excentricite a uhlovej odchýlke bez významnej straty účinnosti tesnenia. Flexibilný okraj môže kompenzovať tolerancie, ktoré by mohli spochybniť radiálne tesnenia, vďaka čomu sú V-krúžky obzvlášť vhodné pre aplikácie, kde dochádza k hádzaniu hriadeľa alebo vibráciám. Okrem toho, keď sa rýchlosť otáčania zvyšuje, odstredivá sila pôsobí na telo tesnenia, čím sa znižuje kontaktný tlak medzi okrajom a protiplochou. Pri dostatočne vysokých rýchlostiach sa okraj môže mierne nadvihnúť, čím sa tesnenie zmení z kontaktného-typu na bez{5}}kontaktné tesnenie s medzerou, čo ďalej znižuje trenie a tvorbu tepla.
V-krúžky fungujú efektívne ako primárne tesnenia pri nízkotlakových{1}}aplikáciách, ako aj ako sekundárne pred{2}}tesnenia, ktoré chránia citlivejšie hlavné tesnenia pred abrazívnymi nečistotami. Ich odstredivý odstreďovač aktívne odvádza prach, vodu a častice, čím poskytuje robustnú ochranu ložiskovým zostavám a interným mazacím systémom.
Vlastnosti materiálu: NBR a FKM
Výber materiálu je rozhodujúci pre výkon V-krúžku, pretože elastomér musí odolať prevádzkovému prostrediu a zároveň si zachovať elasticitu a tesniacu silu počas celej životnosti.
Nitrilový kaučuk (NBR) je štandardný materiál pre všeobecné-použitie V-krúžkov. NBR ponúka vynikajúcu odolnosť voči minerálnym olejom, mazivám a hydraulickým kvapalinám spolu s dobrou odolnosťou proti oderu a mechanickou pevnosťou. Typická tvrdosť pre NBR V-krúžky je približne 60 Shore A, čo poskytuje rovnováhu medzi elastickým napätím pre udržanie drieku a flexibilitou pre prispôsobenie pier. Krúžky NBR V-sú určené na nepretržitú prevádzku v teplotnom rozsahu od približne -40 stupňov do +100 stupňov, pričom niektoré zloženia dosahujú krátkodobo až +120 stupňov. Sú preferovanou voľbou pre nákladovo citlivé aplikácie zahŕňajúce mazivá z minerálnych olejov a mierne teplotné podmienky, ako sú elektromotory, prevodovky a poľnohospodárske stroje.
Fluoroelastomér (FKM) je určený do náročných prostredí, kde sa vyžadujú zvýšené teploty, agresívne chemikálie alebo predĺžená životnosť. FKM poskytuje vynikajúcu odolnosť voči teplu, oxidácii, palivám, kyselinám a širokému spektru chemických médií. S typickou tvrdosťou 60 – 70 Shore A môžu FKM V-krúžky pracovať nepretržite pri teplotách až 200 stupňov, vďaka čomu sú vhodné pre vysokorýchlostné aplikácie, pomocné systémy motorov a zariadenia na chemické spracovanie. FKM tiež vykazuje vynikajúce charakteristiky starnutia a odolnosť voči degradácii ozónom a UV žiarením, čo predlžuje životnosť v drsných vonkajších podmienkach alebo pri vysokých{8}}teplotách. Kompromisom{10}}sú vyššie náklady na materiál v porovnaní s NBR.
Typová klasifikácia: VA, VS a VL
V-tesniace krúžky sú kategorizované podľa geometrie prierezu{1}, ktorá určuje ich vhodnosť pre rôzne priemery hriadeľov a podmienky použitia. Tri najbežnejšie typy sú VA, VS a VL.
Typ VA je štandardný a najrozšírenejší dizajn V-krúžku. Vyznačuje sa vyváženým prierezom- s kolmým zadným čelom, ktorý poskytuje spoľahlivé uchytenie hriadeľa a tesniaci výkon. Tesnenia VA sú k dispozícii pre priemer hriadeľa v rozsahu od približne 3 mm do viac ako 2 000 mm, čím pokrývajú najširší rozsah veľkostí všetkých typov V-krúžkov. Sú bežne špecifikované pre elektromotory, čerpadlá, reduktory a všeobecné priemyselné stroje, kde sa vyžaduje štandardný tesniaci výkon.
Typ VS má širší, skosený prierez{0}} tela, ktorý poskytuje vyššiu radiálnu prídržnú silu na hriadeli. Tento dizajn je vhodný najmä pre menšie priemery hriadeľa, typicky od 5 mm do 210 mm, a odporúča sa pre aplikácie vystavené vysokým vibráciám alebo tam, kde je potrebné lepšie uchytenie hriadeľa. Tesnenia VS sa často používajú v poľnohospodárskych strojoch, nákladných automobiloch a automobilových aplikáciách, kde je dôležitá odolnosť voči vibráciám.
Typ VL má úzky axiálny prierez-, vďaka čomu je vhodný pre kompaktné zostavy s obmedzeným osovým priestorom. Tesnenia VL sú k dispozícii pre priemer hriadeľa od približne 105 mm do 875 mm a často sa používajú v spojení s labyrintovými tesneniami alebo v aplikáciách, kde priestorové obmedzenia bránia použitiu štandardných VA profilov. Ich kompaktný dizajn umožňuje inštaláciu v tesných axiálnych vôľach pri zachovaní efektívneho tesniaceho výkonu.
Aplikácie vo vodnom a ropnom prostredí
V-krúžkové tesnenia sa používajú v širokom spektre priemyselných odvetví pre vodné aj olejové tesnenia. Vo vodnom prostredí, ako sú čerpadlá na čistenie odpadových vôd, lodné pohonné systémy a zavlažovacie zariadenia, poskytujú krúžky NBR V- účinné vylúčenie vniknutia vody a zároveň tolerujú občasné vlhké alebo vlhké podmienky. Dizajn axiálneho tesnenia je menej citlivý na povrchovú úpravu hriadeľa ako radiálne tesnenia, čo zjednodušuje výrobné požiadavky na protiplochu.
V olejom{0}}mazaných systémoch vrátane prevodoviek, ložiskových skríň a hydraulických motorov slúžia V-krúžky ako účinné bariéry proti úniku oleja a maziva, pričom vylučujú vonkajšie nečistoty. Bežne sa používajú ako predbežné-tesnenia pred radiálnymi okrajovými tesneniami, kde V-krúžok zabezpečuje vylúčenie väčšiny nečistôt, čím sa predlžuje životnosť primárneho tesnenia. Táto kombinácia je obzvlášť účinná v prašnom alebo špinavom prostredí, ako sú banské zariadenia, oceliarne a stavebné stroje.
Automobilové aplikácie predstavujú významný segment používania V-krúžkov. Tieto tesnenia sú určené pre náboje kolies, hriadele prevodovky a zostavy diferenciálov, kde je vysoko cenená ich schopnosť tolerovať vibrácie, nesúosovosť a dynamické prevádzkové podmienky. Typ VS so zvýšenou radiálnou prídržnou silou je obzvlášť bežný v aplikáciách automobilových a poľnohospodárskych vozidiel.
Inštalácia a prevádzkové úvahy
Správna inštalácia je nevyhnutná pre optimálny výkon V-krúžku. Tesnenie by malo byť natiahnuté cez hriadeľ a umiestnené v správnom axiálnom mieste, pričom sa zabezpečí, aby sa tesniaci okraj dotýkal protiľahlej plochy kolmo. Povrch čela by mal byť čistý, hladký a bez otrepov alebo škrabancov, s odporúčanou povrchovou úpravou Ra 0,4 až 2,5 μm. Na rozdiel od radiálnych okrajových tesnení, V-krúžky nevyžadujú tvrdený povrch hriadeľa, čo znižuje výrobné náklady.
V-krúžky sú navrhnuté pre nízko-tlakové alebo bez{2}}tlakové aplikácie, zvyčajne pracujúce pri tlakoch nižších ako 0,05 MPa. Nie sú vhodné pre vysokotlakové tesniace aplikácie, pri ktorých by sa mali zvážiť alternatívne typy tesnení, ako sú perové tesnenia s pružinou alebo mechanické tesnenia. Maximálna odporúčaná obvodová rýchlosť sa líši v závislosti od materiálu, pričom NBR je typicky dimenzovaná do 8 m/s a FKM do 10 m/s pre nepretržitú prevádzku, aj keď sú možné aj vyššie rýchlosti s príslušnými konštrukčnými úvahami.
Záver
Rotačné hriadeľové tesnenia NBR a FKM V-v konfiguráciách typu VA, VS a VL poskytujú osvedčené, nákladovo{1}}efektívne riešenie tesnenia pre axiálne tesnenie hriadeľa vo vodných a olejových aplikáciách. Vďaka ich jednoduchej celo-gumenej konštrukcii, tolerancii nesprávneho usporiadania a účinnému vylúčeniu kontaminantov sú spoľahlivou voľbou v priemyselných, automobilových a poľnohospodárskych sektoroch. Správny výber materiálu na základe teploty, kompatibility médií a prevádzkových podmienok zaisťuje optimálny výkon a životnosť.