Sello escalonado: estructura, materiales y aplicaciones

El sello escalonado es un componente de sellado unidireccional de alto rendimiento, ampliamente utilizado en sellos de vástagos de pistones de cilindros hidráulicos. Recibe su nombre por su exclusivo diseño de estructura escalonada y es reconocido por su extremadamente baja fricción y su excelente rendimiento de sellado.

1. Estructura del sello escalonado

Step Seal es un componente de sellado combinado de dos partes:

Anillo de sellado principal: Generalmente fabricado con politetrafluoroetileno (PTFE) o materiales mejorados (como Turcon®, etc.). Es el componente principal del sello, con una sección transversal escalonada única. Esta estructura escalonada forma una zona de baja presión y otra de alta presión.

Lado de baja presión (lado atmosférico): Generalmente tiene una ranura poco profunda.

Lado de alta presión (lado del cilindro del pistón): diseñado para ser más robusto y soportar la presión del sistema.

Anillo de carga elástico (junta tórica): Generalmente fabricado con materiales elásticos como nitrilo (NBR) o caucho fluorado (FKM). Se instala en la ranura del anillo de sellado principal, en el lado de baja presión.

Principio de funcionamiento:

Cuando el sistema está sin presión, la junta tórica elástica proporciona una precarga inicial al anillo de sellado principal, logrando un sellado a baja presión. Al aumentar la presión del sistema, el fluido de presión entra en la ranura escalonada, actuando sobre la parte posterior del anillo de sellado principal, empujándolo hacia la superficie del vástago del pistón, lo que genera un efecto de sellado reforzado. A mayor presión, mayor fuerza de sellado.

2. Diferencias entre la estructura del sello escalonado y del anillo Glyd

El anillo Glyd es otro sello común para vástago de pistón, compuesto por un anillo Glyd de PTFE y una junta tórica. Si bien ambos son sellos combinados y utilizan materiales similares, presentan diferencias clave en su estructura y rendimiento:

Características

Sello de paso

Anillo Glyd (Anillo Glyd)

Forma estructural

Sección transversal asimétrica en forma de escalón, con lados de alta y baja presión.

Pista de forma rectangular o similar, con sección transversal básicamente simétrica.

Labio de sellado

Tiene un labio de sellado muy bajo y suave.

El labio de sellado es más evidente

Características de fricción

Fricción de arranque y funcionamiento extremadamente baja, prácticamente sin fenómeno de "deslizamiento".

El coeficiente de fricción es menor, pero generalmente ligeramente superior al del sello escalonado.

Dirección de la aplicación

Sellado estrictamente unidireccional, la instalación debe distinguir correctamente el lado de alta presión y el lado de baja presión.

Sellado unidireccional, pero la simetría estructural es ligeramente mayor y la distinción no es tan estricta como en el caso del sellado escalonado.

Respuesta dinámica

Responde muy rápidamente a los cambios de presión y el efecto de sellado mejora con el aumento de presión.

La respuesta es buena, pero el efecto de automejora y las características dinámicas son ligeramente inferiores a las de Step Seal.

Resumen de las diferencias fundamentales:

El sello escalonado ofrece una menor fricción y una mejor respuesta dinámica que el anillo Glyd gracias a su exclusivo diseño escalonado, especialmente en condiciones de baja velocidad y baja presión, evitando eficazmente el fenómeno de deslizamiento y ofreciendo un rendimiento superior. El anillo Glyd es una solución madura, más económica y ampliamente utilizada.

3. Ventajas estructurales del sello escalonado

Coeficiente de fricción extremadamente bajo: El material PTFE en sí tiene un coeficiente de fricción muy bajo y, con el diseño de labio optimizado, reduce significativamente la resistencia de arranque y funcionamiento, mejora la eficiencia del sistema y reduce el consumo de energía y el desgaste.

Sellado sin fugas: Excelente capacidad de sellado estático y dinámico, que permite un sellado sin fugas, cumpliendo con altos estándares de protección ambiental y requisitos de los equipos. Antiadherente: Especialmente indicado para baja velocidad y carga ligera, elimina por completo el deslizamiento durante el movimiento del vástago del pistón, garantizando un funcionamiento suave.

Resistencia a altas presiones: La estructura escalonada produce un efecto de autorreforzamiento que le permite soportar una presión del sistema de hasta 60 MPa o incluso mayor.

Amplio rango de temperatura: Dependiendo de la combinación de materiales seleccionada (como PTFE emparejado con juntas tóricas de FKM), se puede aplicar en un amplio entorno de temperatura que va desde -50 ° C a +200 °C.

Larga vida útil y alta resistencia al desgaste: el material de PTFE tiene una excelente resistencia al desgaste y funciona bien incluso en presencia de contaminantes, con una larga vida útil.

Cuatro. Materiales y características requeridas

Material del anillo de sellado principal:

Materiales comunes: Politetrafluoroetileno (PTFE) relleno.

Rellenos comunes:

Fibra de vidrio: Mejora la resistencia al desgaste y la dureza.

Grafito: Mejora la autolubricación y la resistencia a la temperatura.

Disulfuro de molibdeno (MoS ₂ ): Mejora la autolubricación y reduce la fricción.

Bronce: Mejora la conductividad térmica y la resistencia al desgaste.

Los materiales deben poseer las siguientes características:

Coeficiente de fricción bajo

Alta resistencia al desgaste

Buena conductividad térmica (para disipar el calor por fricción)

Resistencia a medios químicos y aceite hidráulico.

Alta resistencia mecánica (resistente a la compresión, fluencia)

Material del anillo de carga elástico (junta tórica):

Materiales comunes: caucho nitrilo (NBR) (adecuado para la mayoría de los aceites hidráulicos a base de minerales y condiciones generales), caucho fluorado (FKM) (adecuado para altas temperaturas, entornos químicos agresivos y aceites hidráulicos sintéticos).

Los materiales deben poseer las siguientes características:

Buena elasticidad (proporcionando precarga continua)

Compatibilidad con el anillo de sellado principal y las ranuras

Resistente al aceite y a la temperatura.

Deformación permanente por pequeña compresión

Cinco. Escenarios de aplicación comunes

Stefan se utiliza por su alto rendimiento en maquinaria de ingeniería exigente, equipos industriales y sistemas hidráulicos:

Maquinaria de construcción: Vástagos de pistón de cilindros hidráulicos para excavadoras, cargadoras, grúas, bulldozers, etc. Este es su campo de aplicación más común.

Máquinas de moldeo por inyección: Cilindros de inyección y cierre de moldes de aceite que requieren acciones suaves y precisas.

Máquinas herramientas y prensas: Cilindros principales y cilindros auxiliares de aceite, especialmente en escenarios que requieren baja velocidad y funcionamiento suave.

Aeroespacial: Sellos para trenes de aterrizaje, actuadores, etc., que requieren alta confiabilidad y amplio desempeño de temperatura.

Cilindros servohidráulicos: Situaciones que requieren una precisión de control extremadamente alta y una respuesta dinámica, fricción extremadamente baja.

Condiciones adversas: Adecuado para condiciones con cierta contaminación, grandes variaciones de temperatura o requisitos de larga vida útil y funcionamiento sin mantenimiento.

En resumen, Stoffen es un componente de sellado de alta gama que combina las propiedades de baja fricción del PTFE con la fuerza de preapriete de los elastómeros mediante un ingenioso diseño de estructura escalonada. Es una solución de eficacia probada en aplicaciones de sellado de vástagos de pistón unidireccionales que requieren baja fricción, ausencia de fugas, ausencia de deslizamientos y alta resistencia a la presión.

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