Aslen çelik gövdelerde, hidrolik hortumların içindeki titreşimi sönümlemek ve izole etmek için geliştirilen modüler mekanik sızdırmazlık elemanları günümüzde, beton duvarlardan, zeminden, çatıdan ve diğer bariyerlerden geçen boruların korunması ve sızdırmazlığının sağlanması için kullanılmaktadır. Modüler mekanik sızdırmazlık elemanları, dökme demir, beton, metal ve plastik boruların, maksimum 144 inç çapa kadar uyumlu ve 20 psig veya 40 ft statik basınç yüküne kadar dayanıklı hidrostatik sızdırmazlık sağlar, çapraz geçtikleri deliklerin içinde sızdırmazlıklarının sağlanması için kullanılabilir.

Bu cihazlar, borunun dış çevresi boyunca monte edilir ve kurşun-üstüpü birleşme yerinden veya ele uyumlu plakalardan, macunlardan veya gövde pabuçlarından daha hızlı ve etkili şekilde bölgeyi sızdırmaz hale getirir. Sızdırmazlık elemanları, boru ile merkez veya biçimlendirilmiş delik, deliğin iç çapı ile borunun dış çapı arasındaki farkın yarısı, arasındaki dairesel boşluğu doldurmak için zorlandığında genişler.

Modüler mekanik sızdırmazlık elemanları, beş komponentin bağlantı serilerinden oluşmaktadır. Bu komponentler; elastomer sızdırmazlık elementi, iki baskı plakası ve somun kombinasyonudur. Sızdırmazlık elemanı genellikle hiç kullanılmamış ethylene propylene diene monomer (EPDM), tipik Shore A sertliği 50+% 5 olan sentetik lastik, yapılır. İnce duvar borularının ve kanal işlerinin sızdırmazlık elemanlarının Shore A sertliği 40+% 5'tir. Bu düşük sertlikteki lastik düşük torkta sızdırmazlığın etkilenmesine olanak verir, böylece borunun veya kanalın deformasyonunu engeller. Bazı sızdırmazlık elemanları, buhar uygulamalarında kullanılan sentetik silikon lastikler gibi, yağlara, benzine ve çözücülere direnç göstermesi için kullanılmamış nitrile lastikten üretilir.

Sızdırmazlık elemanlarının elastomer formülasyonu ve boyutları, uniform hacimsel genişleme sağlamak için tasarlanmaktadır. Sızdırmazlık elemanında işlenmemiş lastik kullanılması, elemanın uyumlu, genişleyebilir bir parça olması için tam olarak sertleştirilmesini garanti eder. Geri dönüşüm lastikler ve sentetik macunlar bazen fiyat kontrolü için kullanılırlar, fakat uyum ve uniform genişlemeden kaybederler.

Sızdırmazlık elemanları bantlar üzerinde tedarik edildiği için, zorunlu olarak hepsi mümkün olduğu kadar birbirine çok yakın sertlik veya durometre değerindedir. Örneğin, farklı sertlik değerlerine sahip sızdırmazlık elemanlarından oluşan bant aynı deliğe yerleştirilir ve her bir bağlantıya aynı tork uygulanırsa, elemanlar uniform olarak genişlemez ve sızdırmazlık elemanları açık verebilir.

Sızdırmazlık elemanları, her iki tarafında dökme konilerden oluşan cıvata deliği boşluklarına sahiptir. Bu parçalar cıvataya tork uygulandığında içeriye doğru zorlanır ve boşluğun içindeki hava basıncını artırır.

Baskı plakalarının her tarafında bulunan kalıp halinde dökülmüş sıkıştırma yardımcısı topuz basınç yükünün artmasına izin verir, daha iyi korozyon kontrolü için sıvının boşluktan içeri girmesini engeller. Cıvata deliğindeki boşluğu çepeçevre saran lastiğin kalınlığının, cıvata sıkıştırıldığında cıvatanın sızdırmazlık elemanından ayrılmasına engel olmaya yetecek kadar olması dikkate alınmalıdır.

Modüler mekanik sızdırmazlık elemanları, çelik plaka ve PVC'nin birleşiminden yapılan baskı plakalarına sahiptir. Cıvata çelik plakalar boyunca vidalanır ve üzerine tork uygulandığında bu torku plakalar ve PVC gövde boyunca dağıtır. Sahadaki kapsamlı hizmetten sonra görülmüştür ki, PVC malzeme sadece çatlamaya eğilimli değildir fakat aynı zamanda baskı plakalarının çelik kısımlarının etrafında soğuk akış sergiler ve bu durum sızdırmazlık elemanlarının zamanla açılmasına sebep olur.

Michigan Üniversitesi tarafından yapılan sızdırmazlık elemanlarının sonlu elemanlar analizinin sonucunda çelik baskı plakaları, güçlendirilmiş naylon kompozit plakalarla değiştirilmiştir. Dişleriyle birlikte enjeksiyonlu kalıplama ile üretilen yeniden tasarlanmış baskı plakaları, yüksek yalıtkanlık gücü ve gelişmiş korozyon direnci sağlarken üzerine gelen torku da daha dengeli bir şekilde dağıtır.

Cıvata/Somun Kombinasyonları

Modüler sızdırmazlık elemanlarında, vanilla kadmium kaplanmış karbon çeliğinden günümüzün daha egzotik ve süper korozyon direncine sahip metrik iki parçalı çinko dikromat alt kaplamalı ve uygun organik üstk kaplamalı ASTM B-663'üne kadar, birçok cıvata somun kombinasyonu kullanılmıştır. Bu farklı kombinasyonların korozyon dirençlerini karşılaştırmak için, dört adet cıvata on yıl boyunca sürekli olarak musluk suyunun içinde tutulmuştur. A olarak etiketlenen cıvata kadmium kaplamalı karbon çeliğidir, B olarak etiketlenen cıvata korozyon engelleyici ile kaplanmış kadmium kaplamalı karbon çeliğidir, C olarak etiketlenen cıvata organik korozyona dirençli kaplaması olan iki parça çinko dikromat kaplamalı karbon çeliğidir, D olarak etiketlenen cıvata ise 316 Tip paslanmaz çeliktir. Cıvata A'dan cıvata D'ye artan korozyon direncine dikkat ediniz. Ek olarak, modüler sızdırmazlık elemanları, çinko dikromat alt kaplama ve organik korozyon dirençli üst kaplaması olan cıvataları kullanır ve bu cıvatalar belirgin bir korozyon göstermeden 1470 saat boyunca tuz püskürtmeye maruz kalmışlardır.

Cıvata ve cıvata boşluğunun çapı sadece minimum açıklık sağlamak içindir. Böylece sızdırmazlık elemanı genişleyerek cıvata ve cıvata boşluğu arasındaki boşluk yerine boru ve delik arasındaki dairesel boşluğu doldurur. Tip 316 paslanmaz çelikten üretilen cıvatalar, sıkma esnasında sürtünme yapışmasını engellemek için PTFE bazlı yağlayıcılarla yağlanırlar. Birçok modüler sızdırmazlık elemanında somunlar baskı plakalarına iki yüzeye yayılı olarak tork uygularlar.

Modüler mekanik sızdırmazlık elemanları, sıvının delik içinde kendine bir yol yapmaması için monte edilmelidirler. Belirtildiği gibi, sızdırmazlık elemanları özel uygulamalar için uygun boyut ve bağlantı sayısı ile bantlar üzerinde tedarik edilir. Bu bantlar donanımı yerinde tutmak için sıkıştırılır, böylece donanım çalışma sahasına eksik parça olmadan erişmiş olur. Banttaki bağlantılar gevşetilmelidir böylece bütün derin yarıklar, sızdırmazlık elemanlarının bir araya gelecekleri alanlar, kapatılır. Aksi durumda bu yarıklar sızdırmazlık elemanı boyunca sıvı yolu meydana getirirler.

Sızdırmazlık elemanındaki her baskı plakasının yatay merkezi, borunun teğetiyle aynı hizaya getirilmelidir, böylece cıvatanın sıkılmasından gelen tork sızdırmazlık elemanına uniform bir şekilde dağıtılır. Borunun ekseni deliğin eksenine paralel olmalı ve deliğin tam merkezinde olmalıdır. Boru her iki ucundan da yeterli miktarda desteklenmelidir, çünkü modüler sızdırmazlık elemanları borunun ağırlığını destekleyecek şekilde tasarlanmamıştır.

Ayrık sızdırmazlık elemanlarının bantları bir kere borunun etrafında birleştirildiğinde, arka baskı plakasından dışarıya doğru olan bütün cıvata uzunlukları eşit olmalıdır, böylece sızdırmazlık elemanı uniform bir şekilde sıkıştırılabilir. Borunun ve deliğin bütün yüzeyleri tozdan ve kirden arındırılmalıdır. Eğer kaynak dikişleri sızdırmazlık elemanının kapladığı alana denk gelirse, sızdırmazlık elemanı monte edilmeden önce bu dikişler boru üreticisinin tavsiyelerine göre uzaklaştırılmalıdır.

Sızdırmazlık elemanı boru çevresi boyunca bağlandığında, normal bir çukur veya boşluk fark edilebilir. Bazı tesisatçılar, fazla bağlantılara bağlı olarak görünen bu durumu, ortadan kaldırmaya eğilimlidir, böylece sızdırmazlık elemanı deliğin içine düzgünce yerleşir. Bununla birlikte, modüler sızdırmazlık tertibatları monte edilecekleri delikler için doğru sayıda uygun olarak boyutlandırılmış sızdırmazlık elemanlarıyla tedarik edilirler. Bağlantıların ortadan kaldırılması, hacim/boşluk ilişkisini değiştirebilir ve sızdırmazlık elemanının etkinliğini zayıflatır. Küçük çaplı borularda bağlantıların gerilmesi gerekebilir. Ek olarak, baskı plakaları aynı hizada olmalıdır, böylece hepsinin en dıştaki yüzeyleri aynı dikey düzlem üzerinde olur.

Montaj için açılan oyukların şekillendirilmesi

Uygun sızdırmazlık elemanı seçimi ve montajı kritikse de, açılan montaj deliklerinin şekillendirmesine de önem verilmelidir. Dökme beton duvarların içinden geçen delikler çelik veya termoplastik manşonlar ile şekillendirilebilirler. Eğer duvar testeresi kullanılırsa, monte edilecek sızdırmazlık elemanının bulunduğu alanda herhangi bir boşluk olmamalıdır ve delik tozdan ve kirden arındırılmış olmalıdır. Modüler sızdırmazlık elemanları bu durumda doğrudan deliğin içerisine monte edilebilirler.

Eğer delik, çelik duvar manşonuyla şekillendirildiyse, yakayı beton duvarın içine sabitlemek ve suyun, manşonun dış çevresinden sızmasını engellemek için manşonun dış çapı bütün çevresi boyunca olan 2 inç yakaya uyumlu olmalıdır. Bu yaka, suyun altından akmayacağını garanti etmek için her iki tarafından sürekli kaynaklanmalıdır ve duvar manşonu dairesel, temiz ve kaynak cürufundan arınmış olmalıdır.

Termoplastik duvar manşonları, yüzey dokusu betona daha iyi yapışan su tutucularda kalıplanır. Bu manşonlar, daireselliğini kaybetmeden dökme betonun üzerlerine uyguladığı kuvvetlere karşı koyabilmelidir. Manşonun içine sığan güçlendirilmiş çubuklar ve uç nokta kapakları manşonların yerleştirilmesine yardımcı olur ve manşonların eş eksenliliğini korur. Termoplastik duvar manşonları dairesel, temiz ve döküm çapaklarından arındırılmış olmalıdır.

Düşük durometre değerine sahip EPDM sızdırmazlık elemanları temel duvarlardaki dairesel kanal işlerinde sızdırmazlık sağlamak için kullanılabilir. Bununla birlikte, sızdırmazlık elemanları sıkıştırılırken, kanallar etrafında eşit bir kuvvet uygulanması önemlidir. Sızdırmazlık elemanları saat yönünde sıkıştırılmalıdır ve her başarılı geçişte hiçbir cıvata, tercihen standart dört tanesi, iki dönüşten fazla çevrilmemelidir.

Ek olarak ısı izleme, ısıtma/soğutma suyu borularına paralel diğer bir delik kullanılarak dökme beton duvarda sızdırmazlık elemanıyla mühürlenebilir. Sızdırmazlık elemanı ısı izlemenin boyutlarına göre boyutlandırılır ve bitişik deliğe monte edilir.

Buhar boru sisteminin genişlemesi ve daralması çok sayıda sızdırmazlık elemanı mücadelesi sunar. Bu tür uygulamalarda sızdırmazlık elemanları boyutlandırılırken borudaki sıcaklık ve çap değişimleri dikkate alınmalıdır. Eğer minimum ve maksimum boru çapları yayınlanmış boyut aralığında ise sızdırmazlık elemanı doğru şekilde boyutlandırılır. Eğer sızdırmazlık elemanı doğru şekilde boyutlandırılmaz ise, elemanın sürünmeye eğilimi olacaktır ve sonunda delikten dışarıya çıkacaktır. Duvardaki deliğin her iki tarafından flanş yüzlerinin gevşek bir şekilde monte edilmesi, bu durumun oluşmasına engel olacaktır ve bu yöntem günümüzde endüstriyel pratikte kabul edilmiştir.

Bütün modüler sızdırmazlık elemanları, doldurulacak dairesel boşluk ve sızdırmazlık elemanının boyut aralığı arasındaki ilişkiyle çeşitlenen bazı açısal sapmalar barındırabilirler. Dairesel boşluğun çok az olduğu durum bu aralığın ortalarındadır, sızdırmazlık elemanı daha kalındır ve daha fazla açısal sapma tolere edilebilir. Eğer duvar boyunca borulardaki sapma bir tasarım faktörü ise, büyük boyutlu manşonlara veya daha büyük sızdırmazlık elemanı kabul edebilen büyük deliklere önem verilmelidir. Modüler sızdırmazlık elemanları ayrıca borunun minimum ve maksimum hareketleri kendi hareket aralığına düşerse, az miktarda titreşim sönümleme sağlayabilir.

HVAC uygulamalarında kullanılan EPDM sızdırmazlık elemanları, genişleme aralığının yaklaşık % 15'i kadar basıncı üzerine alabilir (22 saat boyunca 158 °F / 70 °C sıcaklığa bağlı olarak).

Örnek olarak genişleme durumunda kalınlığı 1.87 inç ve statik serbest durumda kalınlığı 1.43 inç olan bir sızdırmazlık elemanını dikkate alalım. Bu iki durumun arasındaki fark 0,44 inç'lik bir genişleme aralığı oluşturur, bu değerin % 15'i 0,066 inç'tir.

Sızdırmazlık elemanının genişleme aralığındaki bu kaybın, genişleme durumundaki kalınlığından çıkarılması 1,80 inç değerini verir. Eğer deliğin dairesel boşluğu bu değerden büyükse, sızdırmazlık elemanı tekrar kullanılamaz. Eğer dairesel boşluk 1,43 inç ile 1,79 inç arasındaki ise sızdırmazlık elemanı tekrar kullanılabilir.

Modüler mekanik sızdırmazlık elemanları, 45 yıl önce ilk geliştirildiklerinden bugüne önemli ölçüde değişmiştir. Performans iyileştirme için yapılan geliştirmelerin arasında, hangi tür sızdırmazlık elemanının optimum sızdırmazlık basıncı, titreşim sönümlemesi ve belirtilen delik için montaj rahatlığı sağlayacağını belirleyen internet bazlı bir hesap makinesi de bulunmaktadır. Cıvatalar ve baskı plakaları standartlaştırılmıştır. Küçük sızdırmazlık elemanları için cıvataların altıgen başları, küçük dairesel boşluklardaki montajı kolaylaştırmak için alyen başa çevrilmiştir. Ek olarak, baskı plakaları % 15 daha fazla dayanım sağlaması için yeniden tasarlanmıştır.