Postupak zaptivanja

Metoda odnosno postupak koji omogućava da se pomoću specijalnih konstruktivnih elemenata (zaptivača) odnosno rešenja spreči ili bar smanji nepoželjno curenje medija između dva ili više prostora koji su funkcionalno odvojeni jedni od drugih.

Rešenje pogodno za primenu

Zaptivka ili zaptivni sistem „pogodan je za primenu“ ako izabrano rešenje odgovara postojećim – uslovima korišćenja i ako je zaptivna veza tokom zadatog perioda korišćenja nepropustljiva i ne prekoračuje kriterijum curenja, videti i odeljak - Radni parametri.

Izbor i postavljanje zaptivnih sistema

Izbor zaptivke odnosno – zaptivnog sistema uslediće zavisno od radnih uslova: - mehaničko opterećenje zaptivke, odnosno zaptivnog sistema - termičko opterećenje zaptivke, odnosno zaptivnog sistema - hemijsko opterećenje zaptivke, odnosno zaptivnog sistema - tehnološki zahtevi pri čemu treba posebno obratiti pažnju na primenljive materijale od kojih se izrađuju zaptivači i vremenski uslovljeno opterećenje zaptivača, videti i odeljak – Radni parametri. Konstruiranje zaptivača odnosno sistema izvodi se na osnovu potvrđenih proračunskih postupaka i uzimajući u obzir poznate radne parametre.

Dodirno zaptivanje

Ovaj princip zaptivanja funkcioniše tako što se pri statičkom opterećenju zatvaraju postojeći propustljivi kanali na površini susednih komponenata, kao i pomoću (uglavnom) mekše zaptivke odnosno zaptivnog materijala koji dodiruje te komponente. Kod dinamičkog opterećenja razdvojna linija odnosno zazor između zaptivnih elemenata koji se pomeraju zavisno jedan od drugih po pravilu se sužava pomoću odgovarajućih fino obrađenih površina ili specijalnih zaptivača i zaptivnih sistema.

Bezdodirno zaptivanje

Kod ovog postupka zaptivanja, između komponenata koje se (uglavnom) pomeraju zavisno jedna od drugih ostaje određeni zazor, kroz koji, u principu, može da curi medijum (lekaža) Curenje lekaže može da se smanji odnosno spreči primenom posebnih konstruktivnih mera i rešenja.

Radni parametri

Radni parametri su spoljni uslovi koji zbog načina rada odnosno funkcionisanja određene mašine ili aparata, odnosno postupka utiču na – zaptivke, odnosno – zaptivni sistem. Tu spadaju: - medijum - temperatura - vreme - relativno kretanje - pritisak / razlika u pritisku i sl.

Zaptivni element / zaptivka

Zaptivni element odnosno zaptivka jeste konstruktivni element, uglavnom kružnog oblika, a u specifičnim slučajevima prilagođen geometriji komponenata, zadatog poprečnog preseka prilagođenog konkretnoj nameni, napravljen od materijala ili kombinacije materijala čija su svojstva pogodna da se dve površine makroskopski i/ili mikroskopski statički odnosno dinamički međusobno podese tako da se curenje (lekaža) materije između njih sprečava, odnosno svodi na prihvatljivu meru, što ne bi bilo izvodljivo na neki drugi način (videti i – Rešenje prilagođeno primeni).

Zaptivni sistem

Zaptivni sistem je skup svih komponenata koje uz primenu jednog ili više – zaptivača i drugih elemenata i specijalnih konstruktivnih rešenja čine statički odnosno dinamički sklop, na primer: - statička zaptivka / statička zaptivna veza: - Spoj pomoću prirubnice - dinamička zaptivka: - Zaptivanje pomoću kliznog prstena, - Bezdodirno zaptivanje i drugo.

Kapacitet zaptivanja

Kapacitet zaptivanja je kriterijum za određivanje primenljivosti i/ili ocenu efikasnosti određene – Zaptivke odnosno – Zaptivnog sistema. „Kapacitet zaptivanja“ može, na primer, da se utvrdi na osnovu utvrđenog kriterijuma curenja (lekaže).

Vek trajanja

Vek trajanja i pouzdanost određenog – zaptivača, odnosno – Zaptivnog sistema uglavnom može da se uskladi sa susednim mašinskim delovima odnosno delovima postrojenja upotrebom odgovarajuće zaptivke. Vek trajanja zavisi od karakteristika materijala od koji je izrađena zaptivka odnosno zaptivni sistem, kao i od radnih parametara koji deluju na zaptivače.

Curenje /količina propuštanja

Curenje ili količina propuštanja označava neizbežno curenje materija između dva funkcionalno odvojena prostora. Dozvoljena količina propuštanja zavisi od postupka odnosno režima rada koji se koristi. Pritom razlikujemo dve grupe problema: - nepoznati problemi kod kojih se se zaptivanje lako postiže, pa se curenje odražava samo na troškove gubitka materija, na primer, rashladne tečnosti, komprimovanog vazduha, pare i sl, kao i kod transporta medijuma bez pritiska; - poznati problemi kod kojih se zbog emisije štetnih materija postavljaju visoki zahtevi u pogledu nepropustljivosti – zaptivača, na primer, ako se koriste medijumi koji su štetni po zdravlje, otrovni, zapaljivi, eksplozivni ili radioaktivni, ili ako je tehničko rešenje problema otežano ili nemoguće samim tim što je neophodno korišćenje zaptivki odnosno zaptivnih sistema. Videti i odeljak – Postupak zaptivanja.

Kriterijum curenja

Kriterijum curenja označava količinsko ograničenje neizbežnog curenja materija između dva funkcionalno odvojena prostora čije prekoračenje znači da je zaptivna veza odnosno – zaptivač „propustljiv“.

Pritom je vrednost kriterijuma curenja (lekaže) uglavnom utoliko niža ukoliko je opasniji medijum čije curenje treba sprečiti, na primer, ako je štetan po zdravlje, eksplozivan itd. Videti i odeljak – Curenje.

Kombinacija materijala

Kako bi se poboljšala efikasnost, odnosno – Kapacitet zaptivanja određenog – Zaptivnog sistema ili zaptivke i time našlo rešenje pogodno za primenu kod problema u vezi sa zaptivanjem, proizvođači sve češće razvijaju specijalne kombinacije materijala, čije recepture po pravilu drže u tajnosti, tzv. Compounds.

Osnovni kriterijumi za izbor radijalnog zaptivača jesu spektar opterećenja i zahtevi u pogledu curenja (lekaže). Spektar opterećenja radijalnog osovinskog zaptivača obuhvata medijum koji se zaptiva, radni pritisak koji se zaptiva, radnu temperaturu, maksimalan broj obrtaja osovine u kombinaciji s prečnikom osovine i traženi vek trajanja. Još neki kriterijumi su spoljno opterećenje radijalnog osovinskog zaptivača u vidu prljavštine, vode i sl, koncentričnost osovine i kućišta.

Slika 1 omogućava izbor odgovarajućeg materijala za standardne radijalne osovinske zaptivače na osnovu maksimalnog broja obrtaja. Kod zaptivanja radi zaštite od natpritiska dozvoljeni broj obrtaja više zavisi od konstrukcije radijalnog osovinskog zaptivača dakle, od njegovog oblika nego pri radu bez pritiska.

Kompatibilnost sa medijumom koji se zaptiva preduslov je trajnog funkcionisanja (slika 2). Radi lakšeg izbora DIN 3760 nudi šemu zasnovanu na najvažnijim informacijama.

Slika 1: Izbor materijala od koga je izrađen radijalni osovinski zaptivač na osnovu maksimalnog dozvoljenog broja obrtaja pri pogonu bez pritiska standardnih radijalnih osovinskih zaptivača prema DIN 3760

GORE: Broj obrtaja u min-1

LEVO: Periferna brzina (brzina na obimu)

DOLE: Prečnik vratila do 500

Neki proizvođači zaptivki napravili su slične šeme. Videti i – Granice korišćenja i Poglavlje 2 za dodatne informacije o materijalima.

Slika 2: Postojanost (otpornost) najvažnijih materijala za radijalne zaptivače za vratila

Otpornost radijalnih zaptivnih prstenova za vratila (RWDR) na nagomilane supstance
„+“ = pogodno. „-„ = nije pogodno. „Vrednost“ = Temperatura nakupljenih supstanci
Medijum	NBR	HNBR	FPM	ACM	PTFE**
Mineralno ulje	100	120	150	150	+
PAO	80	100	130	150	+
Poliglikol	80	100	130	-	+
HFA	60	60	-	-	+
HFC	60	60	-	-	+
HFD	-	-	-	-	+
ATF	100	120	150	-	+
Kočiona tečnost	-	-	-	-	+
Voda	100	120	*	-	+
Morska voda	100	120	*	-	+
Opseg temperatura (˚C)***	-30...100	-30...150	-20...200	-50...150	-200...250
*FPM – Neophodne specijalne vrste – Potrebna konsultacija sa proizvođačem zaptivki
** Po pravilu otporno (postojano) do maksimalne temperature odgovarajućeg medijuma
*** Ne uzimajući u obzir medijum koji se zaptiva
Zaptivači za vratila od EPDM i VMQ mogu da se proizvedu za posebne namene
Potrebna konsultacija sa proizvođačem zaptivki
U izuzetnim slučajevima moguće odstupanje od gore navedenih maksimalnih temperatura korišćenja, pokazuju ranije provere postojanosti (otpornosti) odnosno korišćenja.

Dodirna zaptivka

Radijalni osovinski zaptivač spada u dodirne zaptivke. Za razliku od bezdodirnih zaptivki (lavirintska, lavirinska sa posudom za sakupljanje medijuma, zaptivka sa prigušnim otvorom), radijalni osovinski zaptivači pod određenim uslovima mogu da posluže i za zaptivanja gasova. Videti i poglavlja 1 i 8.

Zaptivna ivica

Zaptivna ivica je područje zaptivne usne radijalnog osovinskog zaptivača koje naleže na osovinu i zapravo preuzima funkciju zaptivanja. Ona može da se napravi već prilikom vulkaniziranja radijalnog osovinskog zaptivača u alatu za oblikovanje, ili da se naknadno izvede „prosecanjem“. U retkim slučajevima zaptivne ivice dobijaju se brušenjem. Zaptivna ivica je osetljiva i ne sme da se ošteti neadekvatnim skladištenjem ili montažom.

Zaptivna usna

Zaptivna usna označava kraj membrane radijalnog osovinskog zaptivača koji je napravljen od elastomera i obuhvata zaptivnu ivicu, dodirne površine koje čine zaptivnu ivicu i zajedno s osovinom čeoni ugao dodirne površine (α), odnosno ugao dodirne površine sa donje strane (β). Kod radijalnih osovinskih zaptivača sa oprugom zaptivna usna, pored gore navedenog, obuhvata i žljeb opruge sa držačem opruge. Kod PTFE radijalnog osovinskog zaptivača zaptivna usna naziva se „PTFE manžetna“.

Zaptivni mehanizam

Radijalni osovinski zaptivači od elastomera funkcionišu na bazi prirodnog mehanizma zaptivanja. Za mnoge namene koriste se radijalni osovinski zaptivači sa navojnim elemenima (prosti navoj i naizmenični navoj).

Zbog potpuno drugačijeg ponašanja materijala, kod radijalnih osovinskih zaptivača od politetrafluoretilena (PTFE) prirodni mehanizam zaptivanja ne funkcioniše. Nivo stabilnosti zaptivanja takvim radijalnim osovinskim zaptivačima bez navojnih elemenata nije toliko visok kao kod radijalnih osovinskih zaptivača od elastomera. Korisnici često tolerišu blago curenje uslovljeno principom zaptivanja.

Okolina zaptivke

Pouzdanost zaptivanja ne zavisi samo od radijalnog osovinskog zaptivača, već i od celokupnog zaptivnog sistema, koji se sastoji od radijalnog osovinskog zaptivača, površine na koju deluje i maziva, kao i okoline zaptivke. Primera radi, u okolinu zaptivke spadaju suženja (promene prečnika) vratila, koja utiču na strujanje na radijalnom osovinskom zaptivaču, šajbne za rasprskavanje, odbojni limovi i ležaj, koji se nalaze u neposrednoj blizini, proizvode aksijalna strujanja i samim tim utiču na zaptivnu funkciju.