Ръководство за въртящи се съединения

DACPOL предлага широка гама от ротационни съединения, използвани в отбранителния, авиационния, промишления и търговския сектор. За постигане на оптимална производителност на ротационното съединение е необходим правилен избор, коректен монтаж и редовна поддръжка. Този наръчник има за цел да разгледа основите, ключовата терминология, проблемите с несъосност и сравнение на основните конструктивни типове.

Основи на ротационните съединения

Какво е ротационно съединение?

Ротационно съединение е механично устройство, което служи като интерфейс за пренос на течна или газообразна среда – въздух, пара или течност – между въртящ се и статичен елемент.

Основни компоненти на ротационното съединение:

• Корпус / Обвивка: Статична част, която задържа средата и може да улесни свързването на маркуч. Също така действа като ограничител на въртящия момент.
• Ротор / Нипел: Въртящата се част, която свързва съединението с подвижния елемент на машината. Налични са резбови (конусни, прави) и фланцови връзки.
• Водач / Втулки за водач: Секция, която предава въртящата сила, осигурявайки правилна коаксиалност на ротационното съединение.
• Уплътнение: Това е първата част, която се износва. Животът на уплътнението се определя от работните параметри, като скорост на машината, температура и вид на средата.
• Монтажна плоча: Елемент, поставен между главата на съединението и корпуса, предназначен да защити вътрешните компоненти при демонтаж на главата.

Техническа терминология

Разширете знанията си за ротационните съединения, като се запознаете с ключовите термини:

• Анти-ротационни пръти (Anti-Rotation Rods): Твърди, гладки пръти, които свързват корпуса на съединението с неподвижна външна повърхност, предотвратявайки завъртането на съединението.
• Балансно уплътнение (Balanced Seal): Техника на уплътнение, използвана най-често за вода и охлаждаща течност (но възможна и за пара и газове), която се основава на външното налягане на пружината за осигуряване на положително уплътняване вътре в съединението.
• Турбулентни вложки (Dryer Bars): Осиални пръти от неръждаема стомана, монтирани в цилиндрите за предизвикване на турбулентност, което увеличава равномерността на температурата на повърхността и ефективността на топлообмена.
• Двоен поток (Dual Flow): Средата преминава към и от ротационното съединение чрез сифон или вътрешна разпределителна тръба.
• Външно подпомагани ротационни съединения (Externally Supported Rotary Joints): Конструкции, които се подпират на външна стационарна рамка на машината за поддържане на корпуса на съединението.
• Гъвкав метален маркуч (Flexible Metal Hose): Маркуч, който поддържа налягането на средата и осигурява необходимата гъвкавост за правилното движение на ротационното съединение.
• Водач (Guide): Вид въглеродна втулка, монтирана около нипела, служеща за подпора на ротационното съединение.
• Среда: Течности (вода, газове, пара), пренасяни чрез ротационни съединения.
• Многоканални съединения (Multi-Passage Unions): Съединения, необходими при едновременно използване на повече от една среда, изискващи множество уплътнения между статичните и въртящите се части.
• Съединение под налягане (Pressure Joint): Тип съединение, при което вътрешният уплътнителен пръстен поема цялата сила, генерирана от вътрешното налягане на течността.
• Ротор: Въртящата се част на ротационното съединение, която се свързва с въртящо се оборудване (може да е резбова или фланцова).
• Уплътнителни пръстени (Seal Rings): Основният износваем елемент. По време на работа пръстените изпитват сили от налягането на течността и триене.
• Визуални индикатори на поток (Sight Flow Indicators): Устройства, позволяващи визуално наблюдение на потока на течности и газове в тръбопровода.
• Еднопосочен поток (Single-Flow): Средата преминава през съединението само в една посока, известен също като еднопосочен поток.
• Сифон (Syphon): Система от тръби вътре в въртящия се цилиндър, позволяваща отвеждане на течност през съединението.
• Износваща се плоча (Wear Plate): Подменяема метална уплътнителна плоча, закрепена към корпуса на съединението, предназначена за смяна след достигане на максималния срок на експлоатация.

Несъосност на ротационното съединение

Основната причина за преждевременно износване на въглеродния уплътнителен пръстен е несъосността на ротационното съединение. Несъосността възниква, когато въртящият се елемент вибрира по време на работа. В резултат въглеродният уплътнителен пръстен се напряга спрямо вътрешния диаметър на корпуса, което може да доведе до неравномерно износване.

Предотвратяване на несъосност:

Ротационното съединение трябва да бъде монтирано с гъвкави метални маркучи. С напредване на износването на уплътнителния пръстен, некопенсираното съединение ще се отдръпне леко от края на вала – гъвкавите маркучи трябва да позволяват това. Маркучите трябва да имат подходяща дължина, за да осигурят необходимата гъвкавост. Всички свързани болтове трябва да бъдат добре затегнати във всяка секция, а затягането да се извършва постепенно, кръстосано (например под ъгъл 180 градуса).

Постигане на оптимална производителност

След правилния монтаж основната износваща се част остава уплътнителният пръстен. Той трябва да се смени след достигане на максимално износване. Ако това не се направи, металните повърхности могат да се допрат и да причинят необратими повреди на ротационното съединение.

Критични фактори за износване:

Скоростта на машината, налягането и температурата са критични за характеристиките на износване на механичните уплътнения. Реалното натоварване върху уплътнителния пръстен е пряко свързано с работното налягане. С увеличаване на налягането, нараства и натоварването върху уплътнението. Увеличеното натоварване в комбинация с скоростта на машината увеличава загубата на мощност от триене и генерира по-високи температури. Като цяло скоростта на износване на уплътнението се увеличава както с работната скорост, така и с налягането.

Изборът на подходящ материал за уплътнението е ключов фактор, като се вземат предвид всички разходи, свързани с повреда на уплътнението.

Въглеродни водачи срещу ролкови лагери

Изборът между съединение, подпомагано от въглеродни водачи, и съединение с ролкови лагери зависи от редица фактори:

Ротационните съединения, подпомагани от въглеродни водачи, са най-подходящи за ниски скорости и високи температури. Въглеродът има нисък коефициент на топлинно разширение, което позволява да се толерират значителни температурни разлики. Нипелът на съединението се нагрява и разширява бързо, докато корпусът се нагрява по-бавно. В такива съединения е достатъчно допълнително пространство в диаметъра на водача (ID), за да се компенсира топлинното разширение. Обратно, при съединения с ролкови лагери, топлинното разширение трябва да се поеме от вътрешния лагерен луфт, което прави избора на лагер зависим от температурата. Въглеродните водачи не изискват смазване или поддръжка, освен смяна на износения уплътнител. Те също имат предимства при по-големи размери, тъй като са по-лесни за поръчка от големите ролкови лагери.

Съединенията, подпомагани от ролкови лагери, обикновено се използват при приложения с висока скорост и там, където осовото биене е критично. Високоскоростните съединения често използват балансирани челни уплътнения, които изискват прецизно подравняване на уплътнителните повърхности. Ролковите лагери също са предпочитани при приложения, изискващи нисък въртящ момент. Някои приложения с ролкови лагери изискват спазване на график за смазване за оптимален експлоатационен живот.

Резюме

Разгледахме важните аспекти на ротационните съединения: от основните компоненти, през детайлната терминология, до факторите, влияещи на тяхната производителност, като несъосност, скорост, налягане и избор на конструкция за поддръжка (въглеродни водачи срещу ролкови лагери).

Правилният избор, монтаж с гъвкави маркучи и навременната смяна на износените уплътнителни пръстени са основата на дълготрайна и безотказна работа на всяко съединение. Имайте предвид, че оптималната производителност и дълготрайност зависят от прецизното съчетаване на параметрите на съединението с условията на работа на вашата машина.

Ако се нуждаете от техническа помощ при избора на ротационни съединения, с оглед на спецификата на вашето приложение, свържете се със специалистите на DACPOL. Ще се радваме да ви помогнем да намерите идеалното решение.