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Encontrar sellos eficaces para superficies dinámicas ha sido un gran desafío durante décadas e incluso siglos, y se ha vuelto cada vez más desafiante desde la llegada y el desarrollo de automóviles, aviones y maquinaria sofisticada.
Hoy en día, se utilizan cada vez más termoplásticos como los sellos de labio de politetrafluoroetileno (PTFE) (también conocidos como sellos de eje giratorio).
En este artículo, analizaremos más de cerca la vida útil de un sello de labio giratorio de PTFE de alto rendimiento y su evolución a lo largo del tiempo.
Cada “superhéroe” tiene una historia de origen.Lo mismo se aplica a las juntas de labio de PTFE.Los primeros pioneros utilizaron cuerdas, cuero crudo o correas gruesas como algunos de los primeros sellos o elementos de sellado en los ejes de las ruedas.Sin embargo, estos sellos son propensos a tener fugas y requieren un mantenimiento regular.Muchas de las empresas actuales de sellos elastoméricos alguna vez fueron curtidurías.
A finales de la década de 1920, los primeros sellos de labio radial se fabricaron a partir de cajas de cuero y metal con sujetadores.A finales de la década de 1940, el cuero comenzó a ser sustituido por caucho sintético.Después de 40 años, muchos fabricantes están empezando a repensar todo su sistema de sellado, a menudo integrando la superficie de sellado en el conjunto del sello y utilizando múltiples labios con puntos de contacto verticales y horizontales.
El fluorocarbono es uno de esos fabricantes.En 1982, Fluorocarbon adquirió SealComp, entonces una pequeña empresa familiar de fabricación de sellos labiales con sede en Michigan.Tras la adquisición, Fluorocarbon Company trasladó SealComp a una planta en Carolina del Sur para producir sellos metálicos para las industrias nuclear y petroquímica.
Este nuevo negocio de sellos de labio se especializa en motores y bombas hidráulicas de alta presión, alternadores militares y otros productos comerciales, incluidos termostatos y sellos de cigüeñal de camiones diésel.
A mediados de la década de 1990, The Fluorocarbon Company cambió su nombre a Furon y fue adquirida por BD SEALS Solutions™ en 2001. Esto suma a Furon al ya sólido negocio de sellos de resorte de BD SEALS Solutions™, fundado en 1955.
En 1995, se añadió cinta elastomérica al diámetro exterior del sello de labio BD SEALS Solutions™.Esto se hace para eliminar la presión de metal con metal y garantizar un sello hermético entre el sello y el sello del cuerpo del cliente.Posteriormente se agregaron funciones adicionales para la extracción del sello y paradas activas para detectar el sello y evitar una instalación incorrecta.
Existen muchas similitudes, pero también muchas diferencias, entre los sellos de labio de caucho elastomérico y los sellos de labio de PTFE BD SEALS.
Estructuralmente, ambos sellos son muy similares en el sentido de que utilizan un cuerpo metálico presionado en un sello de cuerpo estacionario y un material de labio resistente al desgaste que roza contra un eje giratorio.También utilizan la misma cantidad de espacio cuando están en uso.
Los sellos de labio elastoméricos son los sellos de eje más comunes en el mercado y están moldeados directamente en una carcasa metálica para proporcionar la rigidez requerida.La mayoría de los sellos de labio de caucho elastomérico utilizan un resorte de extensión como mecanismo de carga para garantizar un sello hermético.Normalmente, el resorte está situado justo encima del punto de contacto entre el sello y el eje, proporcionando la fuerza necesaria para romper la película de aceite.
En la mayoría de los casos, los sellos de labio de PTFE no utilizan un resorte de extensión para sellar.En cambio, estos sellos responden a cualquier carga aplicada al estiramiento del labio de sellado y al radio de curvatura creado por el cuerpo metálico.Los sellos de labio de PTFE utilizan un patrón de contacto más amplio entre el labio y el eje que los sellos de labio elastoméricos.Los sellos de labio de PTFE también tienen una carga específica menor, pero tienen un área de contacto más amplia.Su diseño tenía como objetivo reducir las tasas de desgaste y se realizaron cambios para reducir la carga unitaria, también conocida como PV.
Una aplicación especial de las juntas de labio de PTFE es el sellado de ejes giratorios, especialmente ejes que giran a altas velocidades.Cuando las condiciones son desafiantes y están más allá de sus capacidades, son una excelente alternativa a los sellos de labio de caucho elastomérico.
Básicamente, los sellos de labio de PTFE están diseñados para cerrar la brecha entre los sellos de labio elastoméricos tradicionales y los sellos mecánicos con cara de carbono.Pueden operar a presiones y velocidades más altas que la mayoría de los sellos de labio elastoméricos, lo que los convierte en una excelente alternativa.
Su rendimiento no se ve afectado negativamente por entornos hostiles con temperaturas extremas, medios corrosivos, altas velocidades superficiales, altas presiones o falta de lubricación.Un excelente ejemplo de las capacidades superiores del PTFE son los compresores de aire industriales, clasificados para funcionar más de 40.000 horas sin mantenimiento.
Existen algunas ideas erróneas sobre la producción de juntas de labio de PTFE.Los sellos de labio de caucho elastomérico presionan el caucho directamente contra la carcasa metálica.El cuerpo metálico proporciona la rigidez necesaria y el elastómero asume la parte funcional del sello.
Por el contrario, las juntas de labio de PTFE no se pueden fundir directamente sobre una carcasa metálica.El material de PTFE no pasa a un estado líquido ni a un estado que permita que el material fluya;Por lo tanto, los sellos de labio de PTFE se fabrican mecanizando el sello, luego ensamblándolo en una carcasa de metal y luego sujetándolo mecánicamente.
Al seleccionar una solución de sello de precisión para aplicaciones rotativas, se deben considerar cuidadosamente factores importantes que incluyen la velocidad del eje, la velocidad de la superficie, la temperatura de funcionamiento, el medio de sellado y la presión del sistema.Hay muchas otras condiciones operativas a considerar al tomar una decisión, pero las enumeradas anteriormente son las principales.
Los derechos conllevan una gran responsabilidad.Con el tiempo, el enfoque de BD SEALS Solutions™ se ha desplazado hacia aplicaciones que requieren sellos de labio de PTFE más exigentes.Uno de los beneficios clave del sello es su capacidad para funcionar en entornos desafiantes en aplicaciones industriales, automotrices y aeroespaciales.
Pueden operar a presiones y velocidades más altas en ejes giratorios que los sellos de labio elastoméricos, y los beneficios no terminan ahí.Otros beneficios de los sellos de labio de PTFE incluyen:
BD SEALS Solutions™ Dos sellos de labio comunes son los sellos de labio giratorios con cuerpo metálico de PTFE BD SEALS y los sellos de polímero DynaLip, ambos intercambiables.La principal diferencia entre ellos es su diseño.Los sellos de carcasa metálica utilizan láminas de metal para formar una carcasa sellada y luego instalan un labio de sellado para sujetar mecánicamente el sello.
Inventados a principios de la década de 1970, los sellos de labio BD SEALS están diseñados para funcionar en entornos hostiles que oscilan entre -53 °C y 232 °C, entornos químicos hostiles y entornos secos y abrasivos.Los sellos rotativos dinámicos de PTFE se utilizan en las siguientes aplicaciones:
Los sellos DynaLip son anteriores a los sellos rotativos BD SEALS en aproximadamente diez años.Su creación se hizo necesaria cuando BD SEALS Solutions™ comenzó a trabajar en la mezcla y composición de materiales explosivos para aplicaciones militares.Las obturaciones de labio con carcasa metálica se consideran totalmente inadecuadas para este fin debido a la posibilidad de que entren en contacto con el eje giratorio del explosivo mixto.Es por eso que los ingenieros de diseño de BD SEALS Solutions™ desarrollaron un sello de labio que no contiene metal y al mismo tiempo mantiene sus beneficios clave.
Cuando se utilizan sellos DynaLip, se elimina por completo la necesidad de piezas metálicas porque todo el sello está hecho del mismo material polimérico.En la mayoría de los casos, un elastómerojunta tóricase utiliza entre el diámetro exterior del sello y el orificio de acoplamiento de la carcasa.Las juntas tóricas proporcionan un sello estático hermético y evitan la rotación.Por el contrario, las juntas de labio BD SEALS pueden fabricarse con más de tres materiales diferentes y están encerradas en una carcasa metálica.
Hoy en día, el sello DynaLip original ha generado muchas versiones diferentes que también son ideales para la instalación en campo, ya que no requieren herramientas especiales para la instalación y también son adecuadas para aplicaciones que requieren retirar el sello para su limpieza.Debido a su diseño simple, estas juntas suelen ser más económicas.
¿Cómo cambian nuestra vida diaria los sellos de labio BD SEAL PTFE, los sellos de polímero DynaLip y otros sellos de labio de bd seals Solutions™?
Los sellos de labio de PTFE brindan propiedades de sellado superiores y baja fricción en ambientes secos o abrasivos.A menudo se utilizan en aplicaciones complejas donde se requiere velocidad.
El mercado de compresores de aire es un buen ejemplo de cómo los sellos de labio de PTFE están reemplazando a los sellos mecánicos de elastómero y carbono.BD SEALS Solutions™ comenzó a trabajar con la mayoría de las principales empresas de compresores de aire a mediados de la década de 1980, reemplazando los sellos de labio de caucho y los sellos de cara de carbono propensos a fugas.
El diseño original se basó en un sello de labio tradicional de alta presión, pero con el tiempo, a medida que aumentó la demanda y se requirió un mayor rendimiento, el sello se diseñó para tener cero fugas y una vida útil más larga.
La nueva tecnología se ha desarrollado para duplicar la vida útil del sello y, al mismo tiempo, mantener un estricto control de fugas en todo momento.Como resultado, los sellos de labio de PTFE Omniseal Solutions™ se consideran el estándar de la industria y brindan más de 40 000 horas de servicio sin mantenimiento.
Los sellos de labio de PTFE brindan un control superior de fugas y son capaces de operar de 1000 a 6000 rpm con una variedad de lubricantes y durante períodos prolongados (15 000 horas), lo que reduce los reclamos de garantía.bd seals Solutions™ ofrece sellos de eje para la industria de compresión de tornillos con diámetros que van desde 0,500 a 6000 pulgadas (13 a 150 mm).
Los mezcladores son otra área industrial donde la personalización de los sellos está muy extendida.Los clientes de BD SEALS Solutions™ en esta industria requieren sellos que puedan soportar la deflexión y el descentramiento del eje de hasta 0,300 pulg. (7,62 mm), que es una cantidad significativa de descentramiento dinámico del eje.Para resolver este problema y mejorar la velocidad de operación, BD SEALS Solutions™ ofrece un diseño patentado de sello de labio flotante.
Los sellos de labio bd seals son fáciles de instalar, cumplen con los estrictos requisitos de fugas de la EPA y son compatibles con aceite y refrigerante para su uso en espacios confinados durante toda la vida útil de la bomba.
Además, los sellos de labio Solutions™ están diseñados para condiciones de sellado dinámico, velocidades extremas, problemas de presión y temperatura y muchas otras aplicaciones.
Sus sellos también se utilizan en equipos que requieren materiales aprobados por la FDA para su uso en máquinas como:
Todas estas aplicaciones requieren una resistencia de fricción del sello muy baja para reducir la temperatura.Además de cumplir con los estándares de la FDA, los sellos deben estar libres de cavidades que puedan causar atascos del material que se está sellando y deben ser compatibles con ácidos, álcalis y agentes de limpieza.También deben resistir lavados a alta presión y pasar la prueba IP69K.
Los sellos de labio bd seals Solutions™ se utilizan en unidades de potencia auxiliar (APU), motores de turbina de gas, arrancadores, alternadores y generadores, bombas de combustible, turbinas de presión (RAT) y actuadores de aletas, uno de los mercados más grandes.
La APU se activó en el vuelo 1549 de US Airways (“Milagro en el Hudson”) para proporcionar energía al avión para un aterrizaje seguro.Los sellos de labio y resorte BD SEALS Solutions™ están instalados en el sistema central de esta aeronave, que se considera crítico para el vuelo y debe estar 100 % operativo en el momento del despliegue.
Hay muchas razones por las que los fabricantes aeroespaciales confían en estos sellos de labio.Los sellos de labio BD SEALS especialmente diseñados proporcionan un sello más hermético y un rendimiento mejorado que los sellos elastoméricos comparables.También requieren menos espacio que los sellos mecánicos de carbono en ejes de turbinas y cajas de engranajes externas.
Pueden soportar temperaturas de -65 °F a 350 °F (-53 °C a 177 °C) y presiones de hasta 25 psi (0 a 1,7 bar), con velocidades superficiales típicas de 2000 a 4000 pies por minuto (10 a 20 m/s).Algunas soluciones de bd seals Solutions™ en esta área pueden operar a velocidades superiores a 20,000 pies por minuto, lo que equivale a 102 metros por segundo.
Otro mercado importante son los sellos para motores de aviones, donde los grandes fabricantes de motores de aviones utilizan sellos de labio en sellos de transmisión externos.Los sellos de labio bd seals Solutions™ también se utilizan en motores a reacción turbofan con engranajes.Este tipo de motor está equipado con un sistema de engranajes que separa el ventilador del motor del compresor de baja presión y la turbina, permitiendo que cada módulo funcione a una velocidad óptima.
Por tanto, pueden proporcionar una mayor eficiencia.Un avión de pasajeros típico quema alrededor de medio galón de combustible por milla, y se espera que motores más eficientes ahorren un promedio de $1,7 millones en costos operativos por avión por año.
Además de apoyar a las industrias comerciales, los sellos de labio de PTFE también se utilizan en el ejército, especialmente por el Departamento de Defensa.Esto incluye el uso en aviones de combate, portaaviones y helicópteros.
Los sellos de labio de PTFE se utilizan ampliamente en aviones militares;Por ejemplo, en los ventiladores de elevación vertical, los sellos del motor de la caja de cambios de los helicópteros y sus sellos accionados por resorte también se utilizan para las piezas del sello del cabezal del rotor, flaps y listones, y equipos clave en el sistema de frenado utilizado para atrapar un avión.Aterrizó en la cubierta.Es importante asegurarse de que el equipo utilizado para estos fines no funcione mal.
Los sellos de labio BD SEALS Solutions™ son adecuados para algunas de las aplicaciones más desafiantes, como cigüeñales, distribuidores, bombas de combustible y sellos de levas que se encuentran en la industria de las carreras, donde naturalmente los motores a menudo se llevan al límite.
La mayoría de los equipos de NASCAR y los motores de Indianapolis Motorsports utilizan sellos de labio BD SEALS Solutions™.Casi todos los clasificados y finalistas en Indianápolis en 2019 usaron sellos de labio al menos en sus cigüeñales delantero y trasero.bd seals Solutions™ también presenta un diseño patentado creado específicamente para NASCAR para eliminar los problemas comunes que causan fallas en el sello dividido de PTFE.
Cuando el sello de aceite del cigüeñal del acelerador del motor se quemó a altas velocidades y alta presión durante una carrera reciente en el Daytona Superspeedway, un fabricante líder de motores de NASCAR recurrió a los sellos de labio bd seals Solutions™.El resultado fue una victoria para todos: Brad Keselowski y el Ford No. 2 de Penske ganaron la carrera utilizando sellos de labio bd seals Solutions™.Para mejorar aún más este exitoso evento, cuatro de los cinco primeros clasificados condujeron automóviles equipados con motores de fabricantes líderes que también se beneficiaron de estos sellos de labio.
Otra aplicación de carreras para los sellos de labio BD SEALS Solutions™ es en los inyectores de combustible en cabeza.Estos motores están sujetos a condiciones extremas donde cada componente se dobla, se sacude y se retuerce, provocando un contacto entre piezas que normalmente no debería ocurrir.Por lo tanto, la vida útil promedio de un inyector de combustible en cabeza es de menos de cinco minutos cuando se usa a velocidades de carrera.
Hora de publicación: 10 de octubre de 2023