Już na początku istnienia techniki motoryzacyjnej pod koniec XIX wieku zaistniała pilna potrzeba rozwiązania problemu uszczelnienia instalacji paliwowej, jak i olejowej w pierwszych silnikach spalinowych. System rurek i przewodów w pierwszych silnikach wysokoprężnych systemu Rudolfa Diesla, jak i tych iskrowych Carla Benza wymagał opracowania wydawałoby się banalnej rzeczy – odpowiedniej uszczelki do przewodów.
Zachwycając się dziś dynamicznym rozwojem motoryzacji na początku XX wieku i podziwiając złożone konstrukcje silników czy maszyn, często nie zdajemy sobie sprawy z ogromu problemów, jakie trzeba było rozwiązać w czasie ich budowy. Nie chodzi tylko o skomplikowane problemy techniczne, ale także te drobne, wydawałoby się banalne, jednak niezwykle istotne do prawidłowego działania silnika czy całej maszyny.
Przyglądając się dziś ciągnikowi rolniczemu, widzimy, jak ogromną rewolucję przeszły przez ostatnie sto lat te maszyny. Od prostych ciągówek polowych do nowoczesnych, niemal autonomicznych traktorów precyzyjnie naprowadzanych sygnałem GPS. Silniki, skrzynie przekładniowe, mosty, ogumienie, zawieszenie narzędzi czy oczywiście kabina – te wszystkie podzespoły przeszły przez lata ogromną transformację. Każdy producent ciągników wtłacza w nie coraz to bardziej nowoczesne technologie i rozwiązania techniczne mające docelowo sprawić użytkowanie ciągnika łatwiejszym i bardziej wydajnym.
Jednak nawet najnowocześniejszy ciągnik czy kombajn rolniczy wygląda fatalnie, gdy spod niego cieknie, bo to właśnie kwestia przecieków i nieszczelności układów paliwowego i hydraulicznego trapi nas niemal od początku istnienia tych maszyn.
Jak już wiemy, problem uszczelnienia instalacji jest tak stary jak konstrukcja samych maszyn. No i od zawsze z nim walczono, starając się skutecznie uszczelnić połączenia, jednocześnie zachowując możliwość ich demontażu. Trudność takich działań wzrastała wraz z rozwojem samej techniki oraz ze zwiększeniem ciśnień w układach instalacji. Okazuje się, że nawet zwykła i tania uszczelka, jaką dziś znamy, stała się poważnym technicznym wyzwaniem dla inżynierów.
Uszczelka ze skóry
Aby dobrze i skutecznie uszczelnić miejsce połączenia, trzeba spełnić dwa, a tak naprawdę to trzy warunki. Po pierwsze miejsce połączenia musi być demontowalne. Po drugie uszczelka musi szczelnie zabezpieczać przed wydostawaniem substancji znajdującej się w instalacji na zewnątrz. I po trzecie ma chronić przed wpływem czynników środowiska zewnętrznego. Czyli w drugim i trzecim przypadku musi być szczelna, odporna na korozję, wodę, czy substancję, jaką uszczelnia, oraz na wysokie temperatury. To dość sporo technicznych wymagań jak na tani i jednorazowy w założeniu element.
Już od samego początku techniki silnikowej wprowadzono do powszechnego stosowania gwintowane połączenia śrubowe z wydrążeniem. Pozwalały na swobodne przemieszczanie się przez nie paliwa, oleju lub innych płynów. Ten system stosowany jest powszechnie do dnia dzisiejszego i na pewno każdy z was miał z nim styczność. Problemem stało się uszczelnienie takiego połączenia. Na początku wzięto więc to, co było dość łatwo dostępne i już stosowane w połączeniach – garbowaną skórę zwierząt.
Takie okrągłe uszczelki zrobione ze skóry dość dobrze radziły sobie z uszczelnieniem wczesnych połączeń technicznych. Problem powstał, gdy wraz z rozwojem wymagań sprzętu pojawiły się większe ciśnienia w instalacjach. Szczególnie instalacjach transportujących olej maszynowy służący do smarowania podzespołów silników i maszyn. Olej w instalacjach był też gorący i uszczelki z wyprawionej skóry nie wytrzymywały takich wymagań. Oczywiście zaraz pojawił się pomysł wykorzystania naturalnej gumy z kauczuku, ale ta okazała się mało odporna na warunki pracy z olejem.
Podkładka miedziana w pocisku
Na pomoc przyszła rozwijająca się w XIX w. metalurgia i badania nad jej wykorzystaniem, a jakże, w dziedzinie wojskowości. Wprowadzane wówczas artyleryjskie działa o lufach gwintowanych wymagały od ładowanego do nich ostrołukowego pocisku specjalnego prowadzenia w postaci miedzianej (lub mosiężnej) obręczy stabilizującej jego pozycję w lufie. Taka obrączka była odporna na potężne ciśnienia i jednocześnie plastycznie dopasowywała się do gwintowania lufy, uszczelniając ją. Tę właśnie plastyczną właściwość miedzi postanowiono wykorzystać także w uszczelnieniach śrubowych połączeń gwintowanych z przelotem.
Podkładki miedziane ze względu na swoje właściwości uszczelniające i niskie koszty produkcji zrobiły zawrotną karierę. Takie uszczelnienia stosowane są z powodzeniem do dziś i na pewno je znacie z własnych maszyn rolniczych. Od drobnych śrubek na przelewie paliwa, do wielkokalibrowych połączeń na przewodach hydrauliki siłowej. Wszędzie tam od dziesiątków lat z powodzeniem stosuje się uszczelki miedziane. Czy zatem nie mają one żadnych wad? Oczywiście, że mają, a przynajmniej część z nich.
Ile miedzi w miedzi? Czyli jak rozpoznać dobrą podkładkę
Wadą podkładek miedzianych jest właściwie to, że są jednorazowe. Oczywiście starsi czytelnicy dobrze wiedzą, że podkładkę można czasem uratować i użyć ponownie przez jej wyglejowanie pod palnikiem, ale nie zawsze. To, czy będzie to możliwe, i to, jakiej w ogóle jest jakości, zależy od zawartości miedzi w “miedzi”, czyli od jej składu chemicznego. Podkładki takie niezwykle rzadko robi się z czystej chemicznie miedzi. Do ich produkcji wykorzystuje się zazwyczaj stopy zawierające aluminium i rzadziej ołów. To od nich zależy właśnie jakość samej podkładki i co za tym idzie skuteczność uszczelnienia połączenia.
Jak więc już w sklepie rozpoznać dobrą podkładkę miedzianą? Jest na to prosty sposób: niezależnie od jej średnicy czy grubości powinna się dać ona łatwo zgiąć w palcach bez użycia znacznej siły. Jeśli jest plastyczna, to na pewno będzie skuteczna w uszczelnieniu połączenia.
