Filozofia pojęć technicznych (120). Uszczelka


30-04-2018 14:08:52

W czasach "drugiej Polski" ceniono serial telewizyjny "Dyrektorzy", którego treścią jest heroiczna walka z "problemami nieznanymi w normalnym państwie" jak to określał Stefan Kisielewski. W jednym z odcinków, pt. "Uszczelka" dyrektor fabryki roztaczał strategię pozyskania tego niezwykle unikalnego detalu, gdyż inaczej groził największy dramat - niewykonanie planu. Budując rzeczy wielkie, o wadze historycznej, łatwo zaniedbać drobiazgów. W technice zaś nie istnieje takie pojęcie jak "drobiazg", właściwie cała technika składa się z drobiazgów. Ale z tej prostej prawdy wyciągnięto wnioski dopiero w epoce przemysłowej.

W antyku do wodociągów stosowano materiały z natury dające się szczelnie połączyć, pojęcie uszczelki było więc nieznane. Rury wodociągowe w starożytnym Rzymie formowano z blach ołowianych właśnie dlatego, że ołów jest podatny na spajanie, skuwanie i lutowanie (pierwszy traktat na ten temat opublikował Sekstus Julius Frontinius już na początku I w. p.n.e.). Niestety szkodzi zdrowiu, więc niedawno ukuto teorię, że ołowica przyczyniła się do upadku Rzymu. Później, aż do XV w. stosowano rury drewniane z drążonych pni, łączone obręczami z kutego żelaza, których sam zacisk zapewniał uszczelnienie. Trzeba więc przyznać, że w dziedzinie uszczelnień Europa była daleko za Bliskim Wschodem, bo już w starożytnym Sumerze (płd. Irak) stosowano do rur kamionkowych, twardych lecz kruchych, pakuły z minią ołowiową i pokostem. Jeszcze niedawno hydraulicy uszczelniali swoje "śrubunki" pakułami z towotem. Zwie się to szczeliwem, a więc substancją, która nie stanowi samoistnego elementu wymagającego uformowania i przystosowania do tego, co ma uszczelniać. Dawniej był to wosk, smoła czy pak. Rzekomo już Arkę Noego uszczelniono smołą. Dziś mamy coś lepszego, np. silikony. Wadą szczeliw jest na ogół ograniczenie do minimum rozmiarów nieszczelności, jakie wypełniają, gdyż szczeliwo może samo pękać lub wyciekać.

Produkcja uszczelek i uszczelnień jako osobna branża wydzieliła się ok. połowy XIX w. po odkryciu wulkanizacji kauczuku. Odtąd uszczelka mogła nadawać złączu elastyczność, tworzyć połączenia przegubowe. Powstał O-ring, pierścień uszczelniający w kształcie torusa. Pod wpływem ciśnienia O-ring działa podobnie jak ciecz o dużym napięciu powierzchniowym. Dzięki temu ciśnienie rozchodzi się w nim równomiernie we wszystkich kierunkach. Przewody z tworzyw termoplastycznych, które pojawiły się w latach 30.XX w. mogą być zgrzewane a duroplasty łączy się  żywicą poliestrową wzmacnianą włóknem szklanym i elastomerowymi uszczelkami (EPDM). Wyróżnia się kilkanaście typów kompozytowych tworzyw "uszczelkowych", w zależności od rodzaju płynu, jaki niesie przewód. Do rozwoju maszyn i systemów wysokiego ciśnienia przyczynił się simmering (pierścień Simmera) - torus elastomerowy ze stalową wkładką sprężynującą. Uszczelnia części ruchome. Walter Simmer był austriackim inżynierem, który pracował w latach 30. nad uszczelnieniem tłoków pompy pierścieniami ze skóry chromowanej dociskanej sprężyną. Po wynalezieniu nowego materiału - buny, a następnie perbunanu wytworzono współczesny simmering. W 1970 r. Simmer produkował 60 mln uszczelek olejowych.

Ale dziś w urządzeniach o częściach ruchomych poddanych skrajnym temperaturom i ciśnieniom nie ma już mowy o zwykłych uszczelkach, lecz o systemach reaktywnych złożonych np. z 6-7 pierścieni stożkowych (dwa pierścienie z grafitu, dwa ze sznura plecionego z włókien aramidowych impregnowanych grafitem, dwa stalowe). Jedną z nowszych koncepcji jest uszczelka gazodynamiczna - poduszka gazowa pomiędzy powierzchniami pierścieni ślizgowych eliminująca tarcie, co zwiększa trwałość uszczelnienia. W Polsce pierwszy taki system (GK) do pomp przemysłowych, zasilany azotem pod ciśnieniem opatentował inż. Antoni Gacek. Problem tarcia jest w układach dynamicznych na tyle duży, że w ostatnich latach niektóre uszczelki pokrywa się powłoką z diamentu amorficznego nanoszoną poprzez osadzanie z fazy gazowej (CVD). Niewątpliwie rozwój technicznych uszczelnień jest zdecydowanie szybszy, niż uszczelnień dla mediów takich jak pieniądze VAT-u, uciekające z budżetu. Czy damy radę bez inżynierów w Sejmie?

Zygmunt Jazukiewicz

Komentuje Waldemar Rukść

14-15
Aktualny numer WSZYSTKIE
eNOT.pl - Portal Naczelnej Organizacji Technicznej | eNOT.pl