Simering kasetowy – budowa, działanie, dobór i montaż

Nazwy: simering, simmering, Simmerring i cassette seal

W polskiej praktyce warsztatowej spotyka się wiele nazw tego samego rozwiązania: simering kasetowy, simerring kasetowy, simmering kasetowy, uszczelniacz kasetowy, uszczelnienie kasetowe, kasetowy pierścień uszczelniający wału oraz kasetowy uszczelniacz olejowy. W katalogach zagranicznych występują określenia cassette seal, cassette oil seal, cassette shaft seal, a w języku niemieckim między innymi Kassettendichtung i Kassettendichtring. Zapisy Simering Kassette, Simmering Kassette, Simmerring Kassette, Simmerring cassette czy potoczne simering kasette są używane w handlu, choć nie wszystkie są poprawne językowo.

Nazwa Simmerring wywodzi się z oznaczenia stosowanego przez firmę Freudenberg i historycznie stała się w wielu krajach synonimem promieniowego pierścienia uszczelniającego wał. W polszczyźnie utrwaliła się krótsza forma „simering”. Przy zakupie nie warto jednak polegać tylko na nazwie. O zgodności części decydują wymiary, profil, kierunek zabudowy, materiał elastomeru i warunki pracy.

Czym jest uszczelnienie kasetowe?

Zwykły promieniowy uszczelniacz wału składa się na ogół z elastomerowej wargi osadzonej w oprawie i współpracującej bezpośrednio z powierzchnią wału. Simering kasetowy jest rozwiązaniem bardziej złożonym. Jego elementy są fabrycznie zestawione w jeden moduł: zewnętrzna obudowa zostaje unieruchomiona w gnieździe, natomiast wewnętrzna tuleja zużywalna obraca się z wałem. Warga główna pracuje nie po wale maszyny, lecz po przygotowanej wewnątrz kasety bieżni.

Konstrukcja może obejmować sprężynę dociskową, jedną lub kilka warg zatrzymujących olej albo smar, wargi przeciwpyłowe, labirynt, metalowe osłony, elastomerowe żebra uszczelnienia statycznego oraz przestrzenie wypełnione smarem. Szczegóły zależą od profilu producenta. Kaseta realizuje więc jednocześnie funkcję uszczelniacza olejowego, tulei ochronnej wału i osłony przeciw zanieczyszczeniom. Nie jest po prostu „grubszym simeringiem”, lecz zaprojektowanym układem współpracujących barier.

Jak działa simering kasetowy?

Podczas pracy tuleja kasety porusza się razem z wałem, a część osadzona w obudowie pozostaje nieruchoma. Sprężyna i sprężystość elastomeru utrzymują kontrolowany docisk krawędzi uszczelniającej do bieżni. W strefie kontaktu powstaje bardzo cienka warstwa środka smarnego. Odpowiednia geometria wargi i ślad obróbki bieżni pomagają kierować medium z powrotem do wnętrza układu. Szczelność nie polega zatem na maksymalnym docisku: nadmierny nacisk zwiększałby tarcie, temperaturę i zużycie.

Od strony otoczenia kolejne wargi oraz wąskie szczeliny labiryntowe utrudniają migrację błota, piasku, włókien i wody. Każda bariera zmniejsza ilość zanieczyszczeń docierających do następnej. Smar umieszczony pomiędzy wargami działa jako warstwa ochronna, wychwytuje drobne cząstki i ogranicza pracę elastomeru na sucho. Metalowa obudowa stabilizuje zespół i pomaga odprowadzać ciepło do piasty. Takie stopniowe uszczelnianie jest szczególnie skuteczne tam, gdzie pojedyncza warga szybko zostałaby uszkodzona ściernie.

Simering kasetowy a zwykły simering

Kaseta może ograniczyć koszt szlifowania, hartowania lub chromowania bieżni i chronić wał przed wycieraniem rowka. Nie zwalnia jednak konstruktora z kontroli współosiowości, bicia, pasowania ani sztywności oprawy. Jeśli układ jest czysty, lekki i łatwo dostępny serwisowo, zwykły simering może być rozwiązaniem bardziej ekonomicznym.

Materiały uszczelnienia kasetowego

Najczęściej stosowany jest NBR, czyli kauczuk butadienowo-akrylonitrylowy. Dobrze współpracuje z wieloma olejami i smarami mineralnymi oraz daje korzystny stosunek własności do ceny. HNBR, uwodorniony kauczuk nitrylowy, zapewnia zwykle lepszą odporność cieplną, mechaniczną i na starzenie. FKM, dawniej często oznaczany także jako FPM, wybiera się przy wyższej temperaturze i bardziej wymagających mediach.

W wykonaniach specjalnych spotyka się też ACM, AEM, VMQ, FVMQ, EPDM, CR lub poliuretany AU/EU, ale nie są one wzajemnie zamienne. Przykładowo EPDM z reguły nie nadaje się do olejów mineralnych. Dobór musi uwzględniać medium, temperaturę, prędkość, ciśnienie, ozon i rodzaj zanieczyszczeń.

Materiały producentów podają dla niektórych konstrukcji zakres od około −40 do +150°C i prędkość powierzchniową do około 10 m/s. Nie są to wartości uniwersalne — pierwszeństwo ma karta dokładnego profilu i materiału.

Gdzie stosuje się simmeringi kasetowe?

Uszczelniacze kasetowe przeznacza się głównie do węzłów silnie zabrudzonych i trudno dostępnych serwisowo: piast kół, osi i mostów pojazdów, przekładni, wałów napędowych, obudów łożysk, napędów pomp, silników oraz mechanizmów maszyn rolniczych, budowlanych, leśnych, górniczych i komunalnych.

Kaseta dobrze znosi rozruchy, zatrzymania i zmianę kierunku, jeżeli przewidziano to dla danego profilu. Chroni smarowane łożysko przed mieszaniną kurzu, wody i cząstek ściernych, a w przemyśle pomaga ograniczać przestoje i zużycie drogiego wału.

Jak dobrać simering kasetowy?

1. Odczytaj oznaczenie. Numer producenta lub symbol zdemontowanej części jest bezpieczniejszym punktem wyjścia niż podobieństwo wizualne.
2. Zmierz trzy podstawowe wielkości. Potrzebne są średnica wału, średnica gniazda i szerokość zabudowy. Pomiar zużytej części należy potwierdzić z dokumentacją maszyny.
3. Ustal medium. Podaj rodzaj oleju, smaru lub innej cieczy, również dodatki i możliwość kontaktu ze środkiem myjącym.
4. Określ ruch. Ważne są prędkość obrotowa, średnica bieżni, ruch ciągły albo przerywany, częstotliwość zmian kierunku i bicie wału.
5. Podaj temperaturę i ciśnienie. Większość kaset pracuje w zastosowaniach niskociśnieniowych; wzrost ciśnienia zmienia docisk wargi i wytwarzanie ciepła.
6. Opisz otoczenie. Pył mineralny, błoto, woda, sól, włókna, mycie ciśnieniowe i środki chemiczne wymagają różnych barier ochronnych.
7. Sprawdź zabudowę. Znaczenie mają tolerancje, fazy montażowe, materiał obudowy, współosiowość oraz kierunek, z którego napływa medium i brud.

Kaset różnych systemów nie należy zamieniać wyłącznie według wymiarów d × D × B. Przy identycznych gabarytach mogą różnić się układem warg, kierunkiem pracy, materiałem, sposobem smarowania i dopuszczalną prędkością.

Montaż – najważniejsze zasady

Simering kasetowy montuje się jako kompletny zespół. Nie wolno rozdzielać jego części, wypłukiwać fabrycznego smaru ani obracać warg ostrym narzędziem. Wał i gniazdo powinny być czyste, bez zadziorów, korozji i ostrych krawędzi. Należy sprawdzić fazy wejściowe oraz kierunek ustawienia oznaczony w dokumentacji.

Do wciskania stosuje się płaskie narzędzie montażowe o odpowiedniej średnicy, przekazujące siłę równomiernie na przewidzianą powierzchnię kasety. Uderzanie młotkiem w jeden punkt może zdeformować obudowę i zmienić docisk warg. Zespół wciska się prostopadle, do wymaganej głębokości, bez przekoszenia. O tym, czy powierzchnie statyczne mają być suche, czy pokryte dopuszczonym środkiem montażowym, decyduje instrukcja producenta; przypadkowy smar może ułatwić przesunięcie uszczelnienia w pracy.

Po montażu trzeba skontrolować bicie, swobodę obrotu i brak uszkodzeń. W pierwszym okresie pracy warto obserwować temperaturę, wyciek i zanieczyszczenie otoczenia. Zdemontowanej kasety zasadniczo nie montuje się ponownie bez wyraźnego dopuszczenia producenta, ponieważ jej wargi i pasowania mogły zostać naruszone.

Podsumowanie

Simering kasetowy jest zwartym systemem uszczelniającym z własną bieżnią i kilkoma stopniami ochrony. Jego przewaga ujawnia się w ciężkich warunkach: przy błocie, wodzie, kurzu i cząstkach ściernych. Chroni wał, upraszcza montaż całego układu i może wydłużyć czas pracy łożysk oraz przekładni. Warunkiem jest dobór według oznaczenia, wymiarów, medium, temperatury, prędkości i konstrukcji zabudowy.