O-kroužky jsou nejčastěji používanými těsněními v silovo-hydraulických systémech. Jsou vyrobeny z elastomerů, avšak od materiálů, které běžně používají konstruktéři a inženýři, se liší. Rozdíl je způsoben tím, že pro jejich správnou funkci se musí zdeformovat. Jaká deformaci již není žádoucí, zodpoví specialisté firmy Corteco, uznávaného světového lídra v oblasti těsnění, regulace vibrací a filtrace vzduchu.

Jak název napovídá, O-kroužky mají tvar kolečka. Instalují se do speciálně navržených drážek a poté se stlačí. Výsledkem je velmi těsné uložení prakticky bez vůle, které zajišťuje výborné utěsnění proti proudění plynu a kapaliny. Toto jednoduché řešení funguje u většiny hydraulických systémů, nicméně to vyžaduje kvalitní konstrukci, dobrý výběr a precizní montáž.

K jejich poškození obvykle dochází v důsledku působení několika faktorů. Nejběžnější jsou:

• nesprávný tvar drážky – způsobuje nedostatečné/nadměrné stlačení nebo nedostatečný prostor pro deformaci O-kroužku
• nesprávný rozměr O-kroužku
• nesprávně zvolený materiál O-kroužku, který není kompatibilní s provozními podmínkami
• nesprávná montáž O-kroužku
• špatné navlhčení O-kroužku

Kombinace různých druhů zatížení působících na O-kroužky se obtížně vyhodnocuje. Proto by se jeho materiálové složení i velikost měly testovat v reálných podmínkách. Nejčastější poruchy O-kroužků jsou následující.

Vytlačení / Natrhnutí

Okraje O-kroužku přestanou izolovat, především na straně vystavené nižšímu tlaku. Vyskytuje se to u vysokotlakých systémů. Problém se může objevit v důsledku mechanických problémů, jako je nadměrná vůle, nadměrný tlak v systému, nerovnoměrná tolerance drážek, roztažnost stěn válce. Příčinou může být i nevhodný materiál O-kroužku. Elastomer s nevhodnou tuhostí, změknutí elastomeru v důsledku nekompatibilních kapalin v systému.

Zvýšení tuhosti kovových součástí spolu s minimalizací míst s ostrými hranami drážek, snížení vůlí díky minimálním tolerancím při obrábění, správná konstrukce drážek, kompatibilita spolupracujících materiálů a kapalin – to vše jsou opatření, která pomáhají zabránit tomuto typu poškození.

Příliš velké stlačení

Jedná se o jednu z nejtypičtějších závad O-kroužků. Pro správné utěsnění pomocí O-kroužku je nutná souvislá plocha kontaktu těsněných ploch s O-kroužkem. Příliš velké stlačení může vést k přerušení kontinuity takové oblasti, což vede k deformaci O-kroužku – jeho průřez se zmenší a není schopen se vrátit do původního tvaru.

Důvodem takového stavu mohou být fyzikální a chemické změny, ke kterým dochází v elastomeru vlivem zvýšené teploty. Změna hustoty vnitřní struktury vede ke snížení elasticity. Namáhání, kterému je O-kroužek vystaven při zvýšených teplotách, může vést k trvalým chemickým změnám, které přímo ovlivňují vlastnosti materiálu, a vést tak k netěsnosti. Dalšími příčinami mohou být nevhodná konstrukce drážky, bobtnání těsnicího materiálu v důsledku kontaktu s kapalinami nebo nedostatečné vytvrzení při výrobě O-kroužku.

Řešením může být použití menšího O-kroužku, zlepšení rozměrů drážek, použití materiálů s vyšší odolností proti stlačení, použití tepelně a chemicky odolnějších elastomerů.

Spirální poškození

Na povrchu se objevuje řada hlubokých spirálovitých zářezů pod úhlem 45°. Jedná se o závadu typickou pro systémy s písty s dlouhým zdvihem. Problém může být způsoben nevhodnými materiály, nadměrnou vůlí, nerovným povrchem, nedostatečným mazáním, příliš měkkým elastomerem nebo příliš nízkou rychlostí pístu.

Řešením je zvýšení tuhosti a soustřednosti kovových součástí, snížení vůlí, nízká drsnost povrchu, použití tužších elastomerů, zvýšení rychlosti pístu. V případě takového poškození je nejjednodušší a nejefektivnější nahradit takový O-kroužek D-kroužkem nebo X-kroužkem.

Vytvrzování teplem / Tepelná degradace

Na těsnění se mohou objevit axiální trhliny v místě styku s nejvyšší teplotou, často v kombinaci se sploštěním těsnicí hmoty, typickým pro jevy nadměrného stlačení. Některé elastomery mohou vykazovat známky měknutí, a to v podobě lesklých povrchů.

Hlavními příčinami tohoto chování těsnění jsou příliš vysoké teploty nebo špatná regulace teploty v systému. V závislosti na vlastnostech elastomeru může být simering vůči těmto jevům více či méně odolný.

Jako preventivní opatření můžeme uvést používání elastomerů s vyšší tepelnou odolností nebo výběr elastomerů s antioxidanty. Je třeba zvážit možnost chlazení povrchu. Z konstrukčního hlediska je dobré posunout drážku mimo oblast zvýšených teplot.

Explozivní dekomprese

To nastane, když jsou vysokotlaké plyny absorbovány těsnicím materiálem a následně dojde k náhlému snížení tlaku v systému. To vede k situaci, kdy se rozpínající plyny zachytí v mikropórech elastomerů a při uvolňování z mikropórů způsobují puchýře na povrchu a praskání.

Hlavním důvodem je náhlá ztráta tlaku v systému a použití elastomerů s příliš nízkou tuhostí.

Navrhovaná řešení: zpomalit tlakové ztráty v systému, zvolit elastomer s dostatečnou odolností proti dekompresi.

Chemická degradace

Na těsnění se mohou objevit různé formy degradace, jako jsou puchýře, rýhy, praskliny, ztráta barvy, bobtnání atd. K bobtnání velmi pravděpodobně dojde, pokud do simeringu pronikne látka z důvodu chemické podobnosti. V některých případech je identifikace tohoto typu poškození velmi složitá a obtížně zjistitelná.

Problémem je nekompatibilita s chemickým prostředím. Doporučuje se volit odolnější elastomerové materiály – např. FKM, FPM atd.

Stírání povrchu

Poškození vznikající pouze u dynamických těsnění – při rotačním, kmitavém nebo reverzním pohybu. Dochází ke zploštění povrchu a vytvoření několika rovnoběžných linií ve směru pohybu. Na povrchu se mohou objevit volné částice a kousky materiálu.

Problém může spočívat v příliš drsném nebo příliš hladkém povrchu těsnění (který neumožňuje dostatečné navlhčení). Uvolněné částice těsnicího materiálu se mohou dostat do kapaliny a způsobit další problémy.

Extrakce změkčovadla

K tomuto jevu dochází především v palivových systémech. Vyznačuje se úbytkem objemu a hmotnosti těsnění. Obvykle je obtížné to identifikovat pouhou vizuální kontrolou.

Použití změkčovadel k dosažení požadovaných vlastností při nízkých teplotách a dostatečné tvrdosti vede k nízké odolnosti vůči organickým rozpouštědlům, což má za následek “smršťování” těsnění.

Výběr elastomerů s vhodnými nízkoteplotními vlastnostmi, aby se zamezilo použití změkčovadel, nebo záměna změkčovadel na taková, která jsou méně citlivá na organická rozpouštědla.

Poškození během montáže

Těsnění nebo jeho část může vykazovat známky drobného poškození, vrypy nebo škrábance. Ostré hrany, předimenzovaný O-kroužek nebo nedostatečná tuhost elastomeru vedou k těmto problémům.

Popraskání vlivem ozonu nebo povětrnostních podmínek

Působením ozonu, UV záření nebo jiných znečišťujících látek ve vzduchu mohou v těsnicích materiálech vznikat malé trhliny, které se šíří paprskovitě.

Aby se předešlo takovému poškození, měl by se použít antiozonový nebo voskový nátěr. Stojí za to zvážit konstrukční úpravy, aby se zabránilo přímému kontaktu s vnějším prostředím.

Společnost FREUDENBERG je již více než 90 let dodavatelem originálního vybavení, jejíž díly jsou již dlouho nedílnou součástí vozů sjíždějících z výrobních linek největších světových automobilových koncernů, mezi které patří: DAIMLER AG, Volkswagen Group, BMW AG, Ford Motor Company, Toyota Motor Corporation, PSA Groupe, Jaguar Land Rover, Honda, Mitsubishi, Renault-Nissan, Volvo Cars.

Více informací o sortimentu Corteco najdete na corteco.com nebo ecatcorteco.com.