Etanşări

Etanşările sunt părţile componente ale unui ansamblu care îndeplinesc următoarele funcţii:a) separă spaţii în care se află fluide la presiuni diferite;b) împiedică pătrunderea în zonele cuplelor de frecare sau a unor organe active ale circuitelor

hidraulice, a impurităţilor (contaminaţilor- solizi, lichizi, gazoşi);c) împiedică scăpările de lubrifiant.

Clasificarea etanşărilor este prezentată în tabelul 13.1Tabelul 13.1

Clasificarea etanşărilorCriteriul de clasificare Tipul etanşării

Principiul de funcţionare

Cu contact direct între suprafeţele pieselor care se etanşează (fig. 13.1,fig. 13.2 şi tab. 13.3,13.4Cu contact, cu element intermediar, la care etanşarea se realizează cu ajutorul unui element (dispozitiv) de etanşare, în contact cu ambele suprafeţe(fig. 13.26)Fără contact, la care etanşarea se relizează prin forma interstiţiului dintre cele două suprafeţe (fig.13.37, fig. 13.38)

Caracterul mişcării relative dintre suprafeţe

Fixe, la care nu există o mişcare relativă între suprafeţe (fig. 13.1, fig. 13.2 şi tab. 13.3, 13.4

MobilePentru mişcare de rotaţie (fig. 13.26)Pentru mişcare de translaţie (fig. 13.10)Pentru mişcare elicoidală sau oscilantă

Forma suprafeţelor care se etanşează

Plane (tab. 13.2, fig. 13.3)Cilindrice (fig. 13.10)Conice (fig.13.1,13.2 şi tab. 13.3, 13.4)Sferice

13.2. Etanşări cu contact directEtanşarea se realizează, la aceste tipuri, prin contactul direct al pieselor după o suprafaţă plană,

conică sau prin contact liniar (tab.13.2). Pentru asigurarea etanşeităţii suprafeţelor trebuie finisate cu atenţie (rectiificare, lepuire). Se consideră că o rugozitate a suprafeţelor asigură etanşarea. Este important ca rizurile de prelucrare să fie perpendiculare pe direcţia deplasării fluidului. Evident, între suprafeţe trebuie să se exercite o forţă de apăsare. Contactul direct şi, deci, lipsa unei grnituri deformabile între suprafeţe este impus de condiţii funcţionale.

Tabelul 13.2Etanşări fără garnitură

Schema îmbinării Dimensiuni, mm

10 11-20 21-50

R 4 5 6

50-100 101-200 201-500 >500

2 3 4-5 6-8

De pildă la carcasele executate din două bucăţi (corp, capac) ale reductoarelor, prezenţa unei garnituri deformabile pe suprafaţa de separaţie ar putea conduce la ovalizarea inlelor rulmenţilor în momentul strângerii şuruburilor care fixează capacul pe corp. Dacă condiţiile funcţionale (temperatură, mediu) permit prelucrarea suprafeţelor de contact numai printr-o frezare (rezultând un cost mai redus al prelucrării), atunci etanşeitatea se poate îmbunătăţi prin vopsirea suprafeţelor înainte de montare sau prin întinderea pe acestea a unui strat de răşină sintetică.

Etanşarea directă pe suprafeţe conice este utilizată la organe de închidere cu ventil ca robinete supape (fig. 13.1), la fitingurile pentru asamblarea conductelor (fig.13.2) etc. În figura 13.2 s-au notat suprafeţele de etanşare conice cu Sc (la acel capăt ţeava se evazează ). În varianta I (fig. 13.2, a) etanşarea se realizează şi în filet, prin contact direct (filet gaz, conic). În varianta II în filet nu se realizează etanşarea şi este necesară o garnitură 5. În tabelele 13.3 şi 13.4 sunt prezentate două variante de racordare a conductelor rigide pentru acţionări pneumatice.

13.3 Etanşări cu contact, cu element intermediar 13.3.1 Etanşări fixe

13.3.1.1 Etanşări cu garnituri plate. Garniturile plate pot fi de formă inelară sau de formă adaptată suprafeţei de etanşare. În figura 13.3. se prezintă câteva posibilităţi de montare a unor garnituri plate. Garnitura se montează liber 13.3, a, b) în cazul presiunilor mici ale fluidului sau a lipsei presiunii. La presiuni mare apare pericolul expulzării garniturilor. În aceste situaţii ele se monteză în canale (fig. 13.3,c,d,e,f). Materialele utilizate pentru garnituri plate pot fi: a) elastice (cauciucul,cuprul şi aliaje ale sale, aluminiul, oţelul etc); b) plastice (pluta, plăcile de azbest, marsitul).

Fig. 13.1 Organ de închidere cu ventil1-scaun; 2-taler; 3-element de ghidare; 4-tijă

Fig. 13.2 Soluţii pentru racordarea conductelor:a- racord cu piuliţă olandeză: 1-niplu; 2-piuliţă olandeză; 3-ţeavă; 4-piesă de legătură; 5-garnitură; b: 1-dop; 2-niplu; 3-ţeavă

Tabelul 13.3

Racordarea conductelor rigide Conducta

D D1 d1 d2 d3 L L1 l l1 l2 l3

S(h13)

S(h13) Cupru Oțel

8*6 8*6,4 19,5 19,5 5,5 M14*1,5 G1/4’’ 26 36 9 15 14 3,5 17 17 10*8 19,5 21,5 7,5 M15*1,5 G1/4’’ 26 36 10 15 15 4 17 19 12*10 21,5 25 9,5 M18*1,5 G3/8’’ 30 42 11 18 16 4 19 22 14*12 27 27 11 M22*1,5 G3/8’’ 34 45 12 18 18 4,5 24 24 18*15 18*16 34 34 14 M27*1,5 G1/2’’ 38 52 13 21 20 5 30 30

Tabelul 13.4

Conducta D D1 d1 d2 d3 L L1 l l1 l2

S(h13)

S(h13) Cupru Oțel

8*6 8*6,4 19,5 19,5 5,5 M14*1,5 Br 1/4’’ 31 36 9 14 3,5 17 17 10*8 19,5 21,5 7,5 M16*1,5 Br 1/4’’ 31 37 10 15 4 17 19 12*10 21,5 25 9,5 M18*1,5 Br 3/8’’ 35 38 11 18 4 19 22 14*12 27 27 11 M22*1,5 Br 3/8’’ 39 42 12 18 4,5 24 24 18*15 18*16 34 34 14 M27*1,5 Br 1/2’’ 44 50 13 20 5 30 30

Există o mare varietate de domenii de utilizare a etanşării cu garnituri plate: îmbinările cu flanşe ale conductelor, motoare cu ardere internă, capace la cutii de viteze şi reductoare, diferite construcţii de lagăre etc. Unul din materiale des utilizate este marsitul (STAS 3498-73). Este un material obţinut din plăci de azbest crisolitic cu liant pe bază de polimeri tip cauciuc. Poate fi negrafitat sau grafitat pe o faţă sau pe ambele feţe. Pentru mărirea rezistenţei mecanice se poate arma. În tabelul 13.5 se dau sorturile de marsit iar în tabelul 13.6 mediile de utilizare. Calcule de rezistenţă pentru garnituri plate se dau în [26].

13.3.1.2. Etanşări cu inele 0. Aceste etanşări se realizează prin comprimarea între suprafeţele pieselor a unor inele toroidale din cauciuc numite inele 0 (fig. 13.4) montate în locaşuri de secţiune dreptunghiulară (fig. 13.5, 13.6) sau de secţiune triunghiulară (fig.13.7). Etanşările radiale cu inele 0 de mai sus pot fi de tip arbore (fig.13.5) dacă locaşul este practicat în alezaj şi de tip alezaj (fig.13.6) dacă locaşul este practicat în arbore. Sub acţiunea presiunii de lucru inelul tinde să fie extrudat în interstiţiul s (fig. 13.8, b). În legătură cu această tensiune se dă în figura 13.9 presiunea până la care poate etanşa un inel 0, în funcţie de duritatea materialului inelului (în unităţi Shore), mărimea interstiţiului radial şi diametrul d al secţiunii inelului [26]. În STAS 7319-71 se prescrie o presiune maximă a mediului etanşat de 100daN/cm2. Inelele 0 sunt standardizate în STAS 7320-80 iar locaşurile

lor în STAS 7319-71.

Tabelul 13.5Nr.crt. Sort Simbol Domeniu de utilizare

Temperatura [°C]

Presiune[daN/cm2]

1 Marsit 1 M 3.01 300 102 Marsit 2 M 4.04 400 403 Marsit 3 M 5.1 500 1004 Marsit unit MU 5.2 500 275

Fig. 13.3 Montarea garniturilor plate:

a,b- montare liberă; c,d,e,f-montare în locaşuri

5 Marsit armat 1 MA 5.3 550 3006 Marsit armat 2 MA 6.5 600 5007 Marsit armat 3 MA 6.10 600 1 0008 Marsit chimic MC 1.01 150 109 Marsit solvent MS 5.1 500 100

Tabelul 13.6Nr.crt. Denumire produs Medii de utilizare

1 Marsit 1 Abur viu2 Marsit 2 Apă, aer,gaze inerte,soluţii saline, presiuni mici

(daN/cm2)3 Marsit 3 Apă, abur, aer, presiuni mici4 Marsit unit Apă caldă, abur, aer, uleiuri, solvenţi organici, medii

frigorifice, acizi, baze, ţiţei şi gaze de sondă5 Marsit armat 1 uleiuri, păcură, motorină, lubrifianţi, solvenţi

organici, apă, abur, aer, gaze de sondă6 Marsit armat 2 Uleiuri, lubrifianţi, grăsimi, abur, apă fierbinte etc.7 Marsit armat 3 Solvenţi organici, abur, apă fierbinte, aer, grăsimi

combustibili, lubrifianţi8 Marsit chimic Acizi, baze concentrate, diluate şi alte materiale

chimice, ţiţei şi gaze de sondă.9 Marsit solvent Solvenţi organici, grăsimi, medii frigorifice, uleiuri

Fig. 13.4 Inel 0 Fig. 13.6 Etanşare de tip alezaj la racordarea conductelor

13.3.2. Etanşări mobile13.3.2.1. Etanşări mobile pentru mişcarea de translaţie. a) Etanşări cu inele 0. Se utilizează foarte frecvent în acţionările pneumatice (fig. 13.10) şi

hidraulice (fig. 13.11). Pentru a se elimina posibilitatea extrudării inelului 0 în interstiţii ( la interstiţii în general mai mari de 0,05 mm) se consolidează inelul 0 cu inele de reazem (fig. 13.12) confecţionate, de pildă, din PTFE (teflon). Presiunile maxime de lucru sunt de ordinul 70-100 daN/cm2 iar în cazul utilizării inelelor de reazem- până la 200 daN/cm2 [26]. Rugizitatea suprafeţelor trebuie să fie

pe fundul locaşului şi pe suprafeţe de alunecare.b) Etanşări cu manşete. Funcţionarea etanşărilor cu manşete se bazează pe fixarea (uneori

strângerea) iniţială a manşetelor în locaşurile lor.

Fig. 13.5 Etanşare de tip arbore la cămaşa cilindrului unui compresor Fig. 13.7 Utilizarea inelelor 0 în

locaşuri cu secţiune triunghiulară.

Fig. 13.8 Extrudarea inelului 0 în interstiţiu :a - în stare montată; b – sub acţiunea mediului etanşat

Fig. 13.10 Etanşări cu inele 0 la acţionări pneumatice