Tips voor cilinders in vochtige omgevingen

Een storingsvrije werking van een pneumatische cilinder is afhankelijk van onder meer het gebruikte materiaal, de afdichting of schraper en het gebruikte smeermiddel. Al deze elementen moeten passen bij de betreffende omgevingsfactoren. Vochtige omgevingen, bijvoorbeeld buiten, in de voedselverwerkende industrie of tijdens schoonmaakprocessen, kunnen zeer agressief werken op vooral de afdichting en het smeervet. Welke keuzes je moet maken om ook in deze omgevingen te profiteren van de voordelen van pneumatiek, is te lezen in deze blog.

Pneumatiek wordt in uiteenlopende omgevingen toegepast. Variërend van schoon, droog en geconditioneerd tot behoorlijk extreem door de aanwezigheid van bijvoorbeeld vuil, vocht en chemicaliën. Vocht speelt een rol in productieomgevingen waar bijvoorbeeld specifieke voedingsmiddelen worden verwerkt zoals groente en fruit maar ook mozzarella kaas. Daarnaast staan vrijwel alle buitentoepassingen bloot aan vocht en ondervinden cilinders in omgevingen waar metaal wordt bewerkt een extra belasting door de aanwezigheid van koel/smeervloeistoffen. Tot slot creëren ook schoonmaakprocessen een vochtige omgeving waarin bovendien ook (agressieve) chemicaliën worden toegepast.

Invloed van water en andere vloeistoffen

De bekendste en meest voorkomende vloeistof die een (productie)omgeving ‘vochtig’ maakt, is water. Specifiek bij pneumatische cilinders kan water een serieus chemische invloed hebbenop de afdichting. Dit wordt hydrolyse genoemd; een proces waarbij een chemische verbinding – in dit geval het afdichtingsmateriaal – zich splitst onder opname van water. Het afdichtingsmateriaal valt hierdoor als het ware uiteen waardoor het uiteindelijk zijn afdichtende werking verliest. De cilinder gaat lekken en de kans op uitval is groot.

Veel vocht in de lucht kan bij voldoende temperatuurverschillen tevens leiden tot condensvorming. Hierbij slaat het water neer op de componenten en kan vervolgens hydrolyse processen op gang brengen. Andere afdichtings- of schrapermaterialen nemen het water juist op, waardoor ze zwellen en zacht worden. Hierdoor is het mogelijk dat de afdichting of schraper uit de neus wordt geduwd.

Tot slot is water in staat het smeermiddel op de zuigerstang aan te tasten of weg te spoelen (zeker bij hogedruk reiniging) waardoor het zijn smerende werking verliest. Het gevolg is een verhoogde slijtage, een hoger geluidsniveau en een grote kans op het vastlopen van de cilinder. Door droogloop van de zuigerstang kan tevens mechanische schade ontstaan aan de afdichting. Wanneer er geen maatregelen worden genomen, is het bovendien mogelijk dat de cilinderstang corrodeert waarbij de brosse, harde corrosiedeeltjes de afdichting beschadigen.

Naast water kunnen pneumatische cilinders in verschillende productieomgevingen ook bloot komen te staan aan andere vloeistoffen dan water. Onder meer olie, koel/smeermiddelen en reinigingsvloeistoffen zijn veel voorkomende vloeistoffen. Ook deze vloeistoffen kunnen afdichtingen en zuigerstangen aantasten zoals hierboven beschreven (behalve hydrolyse) met dezelfde gevolgen: lekkage en uiteindelijk stilstand door vastlopen.

Oplossingen

Om een pneumatische cilinder storingsvrij te kunnen toepassen in vochtige (productie)omgevingen, is het dus van belang om op het materiaal van de cilinder en de afdichting te letten én het gebruikte smeermiddel. Voor de cilinder(stang) zelf geldt dat vooral roestvaststaal (bijvoorbeeld AISI 316) geschikt is. Hiermee wordt roestvorming op de cilinderstang als gevolg van vocht tot een minimum is beperkt. Voor het type smeervet is de leverancier van de cilinder de aangewezen partij om de juiste keuze te maken.

Ten aanzien van de afdichting zijn er verschillende keuzes die geschikt zijn voor verschillende applicaties. Enkele veel voorkomende afdichtingen die goed functioneren in vochtige omgevingen zijn de:

  • PUR P5600 media pakking
  • Droogloop pakking
  • FKM pakking

Elk van deze pakkingen is bestand tegen vocht terwijl de drooglooppakking ook gedurende korte tijd bestand is tegen drooglopen; de FKM pakking biedt tevens weerstand tegen chemicaliën en hoge temperaturen zoals deze bijvoorbeeld voorkomen in reinigingsprocessen.

Welke cilinder voor welke toepassing?

Op basis van de verschillende pakkingen beschrijven we enkele cilinders die geschikt zijn voor toepassing in vochtige (productie)omgevingen en de mogelijke toepassingen.

PUR P5600

Cilinders met een pakking van PUR P5600 (PUR staat voor: polyurethaan) zijn te beschouwen als de standaard versies voor gebruik in vochtige productieomgevingen. Deze cilinders bieden een hoge weerstand tegen het eerder genoemde hydrolyse proces maar zijn ook bestand tegen zuren en basen. Bovendien is het een door de FDA goedgekeurd materiaal.

Om die reden vinden deze cilinders hun toepassing in onder meer de voedingsmiddelenindustrie. Bijvoorbeeld in applicaties waar water, zuren en basen (reinigingsmiddelen) voorkomen – mits de temperatuur binnen de grenzen van -20 – 80 °C blijft. Ook mag de cilinder direct in contact komen met het voedsel.

Let er bij deze cilinders op dat ze in uitgeschoven toestand staan bij reinigingsprocessen. Bij het drooglopen van de zuigerstang zal bovendien de levensduur snel teruglopen doordat het vet van de zuigerstang wordt gewassen.

Voorbeelden van pneumatische cilinders uit ons eigen programma met een PUR P5600 afdichting: DSBF, CRDSNU, CRDNG, DGRF

Droogloop pakking – A3 versie

Een stapje verder in mogelijkheden gaan de cilinderstangen die voorzien zijn van een zogenaamde drooglooppakking. Hierbij blijft de levensduur van de cilinder onveranderd hoog; ook wanneer het vet op de zuigerstang is verdwenen en deze droog loopt. Evenals de PUR P5600 variant, bieden deze cilinders een goede weerstand tegen water, zuren en basen en is het materiaal van de afdichting goedgekeurd door de FDA.

Toepassingen zijn voor een groot deel te vinden in de voedingsmiddelenindustrie. Met deze versie is het echter geen probleem wanneer het vet van de zuigerstand wordt gewassen tijdens reinigingsprocessen; de afdichting is bestand tegen drooglopen en de cilinder zal betrouwbaar blijven functioneren.

Beperkingen zijn te vinden in de toepassing van duurdere materialen ten opzichte van de PUR P5600 uitvoering. Deze bieden een goede weerstand tegen drooglopen maar zijn hierdoor ook zachter. Wanneer vaste deeltjes op de cilinderstang terecht komen, kunnen deze daarom makkelijker groeven veroorzaken op de afdichting waardoor er lekkage kan ontstaan.

Voorbeelden van pneumatische cilinders uit ons eigen programma met een droogloop afdichting: DSBC, DSBF, DSBG, CRDSNU, DGRF.

FKM pakking

Tot slot de cilinders die voorzien zijn van een FKM pakking. FKM is de afkorting voor fluorelastomeer volgens de Amerikaanse ASTM standaard; het DIN/ISO systeem werkt voor hetzelfde materiaal met de afkorting FPM. Veel mensen kennen het ook als Viton afdichtingen.

Een belangrijk voordeel van dit materiaal is de hoge chemische bestendigheid – vooral zuren – en de hoge weerstand tegen water en olie. Bovendien is het bestand tegen hoge temperaturen. Toepassingen zijn veelal te vinden in applicaties waar PUR P5600 afdichtingen te veel worden aangetast door chemicaliën of bijvoorbeeld koelvloeistof in gereedschapmachines. Daarnaast zijn ze geschikt voor toepassing in reinigingsprocessen en toepassingen waarbij de zuigerstangafdichting regelmatig in contact komt me water en zuren.

Beperkingen liggen onder meer in het feit dat de afdichtingen niet bestand zijn tegen temperaturen onder de 0 °C en ook is de weerstand tegen basen (pH-waarde groter dan 9) laag. Het materiaal kan verder niet tegen deeltjes, roest en stof vanwege de lage scheursterkte van FKM en heeft ook een lagere slijtvastheid waardoor de levensduur korter is dan die van PUR-afdichtingen. De FKM is optioneel te verkrijgen bij de cilinders DSBC, DSBG, DSBF, CRDSNU.

Overzicht cilinder pakkingen

overzicht cilinder pakkingen
Overzicht