Gumena brtva sprječava curenje duže nego što se očekuje

Čak i ako ima više praznina nego dodirnih točaka, elastični se materijal drži čvrsto

Simulacijom dodirnih točaka brtve i okova, kroz praznine između dviju površina, može teći tekućina. © M. Müser / Sveučilište Saarland
čitati naglas

Kad gumena brtva curi, ona se u budućnosti može bolje procijeniti. Budući da nova simulacija njemačkih istraživača pokazuje da čak i ako se samo 42 posto njihove površine nanese na spojni dio, elastične brtve se još uvijek drže u potpunosti. Suprotno prethodnim pretpostavkama, zato ostaje tijek čak i s većim razmacima od kontaktnih točaka. Razlog je taj što se kontaktne točke povezuju na takav način da isključuju moguće curenje, znanstvenici oko Martina Müsera iz Istraživačkog centra Jülich i Sveučilišta u Saarlandu u časopisu "Physical Review Letters".

Oni uspoređuju princip s načelom švicarskog sira: kruh od sira može sadržavati i više rupa nego sir. Ali sadrži uglavnom pojedinačne, odvojene rupe i nema kontinuiranih, međusobno povezanih prolaza. Stoga tekućina ne može teći s jedne strane sira na drugu. Na sličan način elastična brtva osigurava da nema praznina i da tekućina ne može proći.

Kako navode istraživači, njihovi bi rezultati mogli pomoći boljoj procjeni propusnosti starijih plombi u budućnosti. Jer one s vremenom postaju manje elastične i tada počinju lizati. Kad se dostigne ta točka, sada se može odrediti bolje, tvrde istraživači. Oni već rade zajedno s tvrtkom za medicinsku tehnologiju kako bi u budućnosti mogli bolje utvrditi nepropusnost šprica. U njima gumeni prsten osigurava da tekući lijek ne istječe natrag iz šprice, već se pritisne u šuplju iglu.

Sitne praznine otvaraju put tekućini

Najčešći oblik brtve je gumeni prsten i dva fiksna priključka. Prsten zadržava tekućinu jer se čvrsto prilegne dvama priključnicama. Budući da su sve površine na mikroskopskoj ljestvici neravne i hrapave, brtveni prsten i fitil nikada nisu potpuno bešavni. Ako sitne praznine formiraju neprekidan put, tekućina može prodrijeti i pobjeći prema van. Ako se i kada to dogodi, istraživači pokušavaju snimiti simulacije.

Kako su autori studije izvijestili, modeli su pretpostavili da brtva s najmanje polovicom njihove kontaktne površine mora čvrsto ležati na cijevi ili drugom priključku kako bi bila još čvrsto. Međutim, ovi proračuni nisu uzeli u obzir kako se elastični brtveni materijal ponaša mikroskopski, kažu istraživači. Sad su prvi put uključili ovu elastičnost u svoje simulacije. prikaz

U svom su modelu M ser i njegove kolege pretpostavili da površina fiksiranog spojnog komada sadrži izbočine različitih veličina, ali sličnog oblika. Kada se gumena brtva i ova gruba površina pritiskaju jedan protiv drugoga, veći izbočenja deformiraju elastičnu površinu brtve i tako također utječu na dobro pokrivanje manjih izbočina i udubljenja. U kojoj se mjeri to događa i gdje se praznine i praznine otvaraju, istraživači su izvršili njihovu simulaciju. (Doi: 10, 1103 / PhysRevLett.108.244301)

(Pisma o fizičkom pregledu, 19.06.2012. - NPO)