USZCZELNIENIA – OD NEOLITU DO CZASÓW WSPÓŁCZESNYCH

Najstarsze znane naczynie na świecie to ceramiczny kocioł datowany na około 18 000–20 000 lat p.n.e., znaleziony w jaskini Xianrendong w Chinach. Służył najprawdopodobniej do gotowania alkoholu i nie były w żaden sposób uszczelniany. W czasach neolitu, czyli około 10 000–4 000 lat p.n.e. ludzie zaczęli używać różnych metod, aby chronić zawartość naczyń przed wylaniem, psuciem się czy dostępem powietrza, wilgoci i szkodników. Najstarsze naczynia z Mezopotamii były zamykane i uszczelniane gliną, którą
rozprowadzano na szyjce naczynia. Gdy glina wyschła, tworzyła twardą barierę. W naszej części Europy bardzo dobrze sprawdzał się wosk pszczeli, zaś w basenie Morza Śródziemnego wykorzystywano naturalne żywice oraz drewniane lub korkowe zatyczki. Historia korka do wina sięga starożytnego Egiptu i Grecji. W epoce nowożytnej, w XVII wieku, korek zyskał ogromną popularność i stał się standardowym zamknięciem butelek wina, piwa i medykamentów. W czasach rewolucji przemysłowej rozpoczęto masową produkcję szkła dzięki wynalezieniu form do dmuchania szkła. Pozwoliło to na tworzenie standardowych butelek, a co za tym idzie, można było tworzyć korki o identycznych wymiarach. 

Pierwsze uszczelnienia wykonane z gumy kauczukowej, pozyskiwanej z drzewa kauczukowego pochodzącego z Afryki, pojawiły się w roku 1744. Przyrodnik i arystokrata Charles la Condamine przywiózł ją do Francji, a w roku 1770 zaczęto ją wykorzystywać do wyrabiania peleryn i kapturów. W roku 1783 bracia Montgolfier skonstruowali pierwszy udany balon na ciepłe powietrze, który uniósł się ponad ziemię. Do jego konstrukcji użyto papieru, tkaniny lnianej i jedwabiu, a do uszczelnienia użyto właśnie gumy, żeby zapobiec uciekaniu gorącego powietrza. Guma była rozprowadzana po powierzchni tkaniny, tworząc elastyczną, wodoodporną i hermetyczną warstwę. Zastosowanie jej w balonie było rozwiązaniem nowatorskim i eksperymentalnym, które przetarło szlak późniejszym zastosowaniom w inżynierii, technice i przemyśle. W roku 1839 Charles Goodyear wynalazł przemysłową technologię produkcji gumy co zrewolucjonizowało produkcję uszczelnień. 

W XVIII wieku skonstruowano pierwsze na świecie sznurowe uszczelnienie wału napędowego łodzi tzw. stuffing box. Było to bardzo skuteczne rozwiązanie, które pozwalało na przeprowadzenie wału przez kadłub statku bez nadmiernego przecieku wody. Sznur wykonany był z plecionki lnu lub konopi, nasączony smarem lub woskiem. Obracający się wał napędowy był zamocowany w obudowie uszczelnienia, czyli metalowej tulei zamontowanej wzdłuż kadłuba statku, przez który przechodził wał. Działanie polegało na dociśnięciu sznura do wału za pomocą nakrętki, co tworzyło barierę dla wody. Niewielka ilość wody mogła przedostawać się przez uszczelnienie, co było pożądane, ponieważ zapewniało smarowanie i chłodzenie wału podczas pracy. Wraz z rozwojem technologii, zasada działania uszczelnienia sznurowego pozostaje taka sama. Obecnie stosuje się bardziej zaawansowane materiały, takie jak teflon czy aramid, które zwiększają trwałość i efektywność uszczelnienia. 

W styczniu 1935 roku John M. Ryan opatentował uszczelnienie dławnicowe pod numerem US1988216A. Celem było uszczelnienie dławika dla silników parowych, pomp wodnych, pomp do powietrza lub gazu, oraz wszystkich cieczy i olejów. Ważnym elementem wynalazku był półmetalowy pierścień uszczelniający, który był łatwy w instalacji lub demontażu i który nie korodował, zapewniając długą żywotność. Szczeliwo wykonane było z włókien azbestu lub bawełny zaimpregnowanym odpowiednim środkiem smarnym takim jak grafit, lub podobny materiał. W przypadku pomp do obsługi kwasu używano wypełniania gumowego, a w przypadku oleju zalecano korek lub skórę zwierzęcą. Pod koniec lat 30. XX wieku w przemyśle motoryzacyjnym uszczelnienia sznurowe zaczęły być wypierane przez bardziej zaawansowane uszczelnienia mechaniczne. Tradycyjne uszczelnienia sznurowe co prawda były tanie, ale wymagały częstej konserwacji i po prostu przeciekały. Pierwsze prototypy uszczelnień mechanicznych powstały w 1905 roku i stosowane je w przemyśle chemicznym i pompach wodnych, gdzie wymagano większej szczelności. Ich działanie polegało na dociskaniu do siebie pierścienia obrotowego (zamocowanego na wale) i pierścienia nieruchomego (zamocowanego na obudowie pompy). Pomiędzy nimi znajdowała się cienka warstwa cieczy lub gazy, która redukowała tarcia i zapobiegała przeciekowi. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Historia uszczelnień to fascynująca opowieść o tym, jak ludzie przez tysiąclecia doskonalili sposoby ochrony żywności, od prymitywnej gliny i wosku w neolicie, przez korek i żywicę w starożytności, aż po rewolucję przemysłową, która przyniosła nowe materiały jak guma czy teflon. Każde z tych rozwiązań było odpowiedzią na potrzeby swojej epoki. Przełomowe technologie, jakimi są uszczelnienia sznurowe czy mechaniczne, otworzyły nowe możliwości w transporcie, przemyśle i inżynierii, pozwalając tworzyć co raz to lepsze i niezawodne systemy. Dziś trudno wyobrazić sobie świat bez skutecznych uszczelnień – są one niezbędne w każdej dziedzinie życia, od butelki wody, przez silniki samochodów, aż po reaktory jądrowe i statki kosmiczne.