Průvodce otočnými spoji

DACPOL nabízí širokou škálu otáčecích spojek, které nacházejí uplatnění v obranném, leteckém, průmyslovém a komerčním sektoru. Pro dosažení optimálního výkonu otáčecí spojky je nutný správný výběr, správná montáž a pravidelná údržba. Tento průvodce si klade za cíl představit základy, klíčovou terminologii, problémy s nesouosostí a porovnání hlavních konstrukčních typů.

Základy otáčecích spojek

Co je otáčecí spojka?

Otáčecí spojka je mechanické zařízení, které slouží jako rozhraní umožňující přenos média – vzduchu, páry nebo kapaliny – mezi rotujícím a statickým prvkem.

Hlavní komponenty otáčecí spojky:

• Těleso / Kryt: Statická část, která udržuje médium a může usnadnit připojení hadice. Slouží také jako omezovač točivého momentu.
• Rotor / Nypel: Rotující část, která spojuje spojku s pohyblivým prvkem stroje. Jsou k dispozici závitová (kuželová, přímá) a přírubová spojení.
• Vodítko / Vodící pouzdra: Sekce, která přenáší rotační sílu a zajišťuje správnou souosost otáčecí spojky.
• Těsnění: Jedná se o první opotřebovávanou část. Životnost těsnění je určena pracovními parametry, jako je rychlost stroje, teplota a druh média.
• Montážní deska: Prvek vložený mezi hlavu spojky a těleso, jehož cílem je chránit vnitřní komponenty při demontáži hlavy.

Technická terminologie

Rozšiřte své znalosti o otáčecích spojkách seznámením se s následujícími klíčovými pojmy:

• Tyče zabraňující otáčení (Anti-Rotation Rods): Pevné, hladké tyče, které spojují těleso spojky s nepohyblivým vnějším povrchem a zabraňují otáčení spojky.
• Vyvážené těsnění (Balanced Seal): Těsnicí technika, používaná nejčastěji pro vodu a chladicí kapaliny (ale možná i pro páru a plyny), která využívá vnější tlak pružiny k zajištění pozitivního utěsnění uvnitř spojky.
• Turbulační vložky (Dryer Bars): Osové tyče z nerezové oceli instalované uvnitř válců, které vytvářejí turbulenci, zvyšují homogenitu povrchové teploty a účinnost výměny tepla.
• Dvojitý průtok (Dual Flow): Médium proudí do a ze spojky prostřednictvím sifonu nebo vnitřní distribuční trubky.
• Externě podporované otáčecí spojky (Externally Supported Rotary Joints): Konstrukce, které podpírají těleso spojky pomocí vnějšího stacionárního rámu stroje.
• Flexibilní kovová hadice (Flexible Metal Hose): Hadice, která udržuje tlak média a zajišťuje potřebnou flexibilitu pro správný pohyb otáčecí spojky.
• Vodítko (Guide): Typ uhlíkové pouzdro umístěného kolem nypelu, sloužící k podpoře otáčecí spojky.
• Médium: Kapaliny (kapaliny, plyny, pára) přepravované otáčecími spojkami.
• Vícekanálové spojky (Multi-Passage Unions): Spojky nezbytné při současném použití více médií, vyžadující více těsnění mezi stacionárními a rotujícími částmi.
• Tlakové spojení (Pressure Joint): Typ spojky, kde vnitřní těsnicí kroužek přenáší veškerou sílu vznikající vnitřním tlakem média.
• Rotor: Rotující část otáčecí spojky, která se připojuje k rotujícímu zařízení (může být závitová nebo přírubová).
• Těsnicí kroužky (Seal Rings): Hlavní opotřebovávaný prvek. Během provozu jsou kroužky vystaveny silám od tlaku média a tření.
• Kontrolní ukazatele průtoku (Sight Flow Indicators): Zařízení umožňující vizuálně sledovat průtok kapalin a plynů v potrubí.
• Jednosměrný průtok (Single-Flow): Médium proudí spojkou pouze jedním směrem, známé také jako jednosměrný průtok.
• Sifon (Syphon): Systém trubek uvnitř rotujícího válce umožňující odvádění média přes spojku.
• Opotřebitelná deska (Wear Plate): Vyměnitelná kovová těsnicí deska připevněná k tělesu spojky, určená k výměně po dosažení životnosti.

Nesouosost otáčecí spojky

Hlavní příčinou předčasného selhání uhlíkového těsnicího kroužku je nesouosost otáčecí spojky. Nesouosost vzniká, když se spojka při provozu vibruje. Výsledkem je, že uhlíkový těsnicí kroužek je namáhán vůči vnitřnímu průměru tělesa, což může vést k nerovnoměrnému opotřebení.

Prevence nesouososti:

Otáčecí spojka by měla být instalována s flexibilními kovovými hadicemi. S postupným opotřebením těsnicího kroužku se nekompenzovaná spojka mírně odsune od konce hřídele – flexibilní hadice musí toto umožnit. Hadice musí mít vhodnou délku, aby zajistily tuto flexibilitu. Všechny připojené šrouby by měly být dobře utaženy v každé sekci a utažení by mělo probíhat postupně, křížově (např. pod úhlem 180°).

Dosažení optimálního výkonu

Po správné instalaci zůstává hlavní opotřebovávanou částí těsnicí kroužek. Je nutné jej vyměnit po dosažení maximálního opotřebení. Pokud k výměně nedojde, mohou se kovové plochy dotýkat a způsobit nevratné poškození otáčecí spojky.

Kritické faktory opotřebení:

Rychlost stroje, tlak a teplota jsou kritické pro charakteristiku opotřebení mechanických těsnění. Skutečné zatížení těsnicího kroužku je přímo spojeno s pracovním tlakem. S růstem tlaku roste zatížení těsnění. Zvýšení tohoto zatížení v kombinaci s rychlostí stroje zvyšuje ztrátu výkonu třením a generuje vyšší teploty. Obecně se rychlost opotřebení těsnění zvyšuje s pracovním tlakem i rychlostí.

Výběr vhodného materiálu těsnění je klíčovým faktorem, s ohledem na všechny náklady spojené s poruchou těsnění.

Uhlíkové vodítka vs. kuličková ložiska

Volba mezi spojkou podporovanou uhlíkovými vodítky a spojkou s kuličkovými ložisky závisí na několika faktorech:

Otáčecí spojky podporované uhlíkovými vodítky jsou nejvhodnější pro nízké rychlosti a vysoké teploty. Uhlík má nízký koeficient tepelné roztažnosti, což umožňuje tolerovat značné teplotní rozdíly. Nypel spojky se rychle zahřeje a roztáhne, zatímco těleso se zahřívá pomaleji. V takových spojkách stačí přídavná vůle na vnitřním průměru (ID) vodítka k vyrovnání tepelné roztažnosti. Naopak u spojek s ložisky musí být tepelná roztažnost absorbována vnitřní vůlí ložiska, což činí volbu ložiska závislou na teplotě. Uhlíková vodítka nevyžadují mazání ani údržbu kromě výměny opotřebovaného těsnění. Mají také výhodu u větších rozměrů, protože jsou snadněji objednatelná než velká kuličková ložiska.

Spojky podporované kuličkovými ložisky se obvykle používají v aplikacích s vyšší rychlostí a tam, kde je axiální vůle kritická. Vysoce rychlostní spojky často využívají vyvážené čelní těsnění, které vyžaduje přesné seřízení těsnicích ploch. Kuličková ložiska jsou také preferována tam, kde je vyžadován nízký točivý moment. Některé aplikace s ložisky vyžadují dodržování harmonogramu mazání pro optimální životnost.

Souhrn

Prošli jsme důležité aspekty otáčecích spojek: od základních komponent, přes podrobnou terminologii, až po faktory ovlivňující jejich výkon, jako je nesouosost, rychlost, tlak a volba typu podpory (uhlíková vodítka vs. kuličková ložiska).

Správný výběr, instalace s flexibilními hadicemi a včasná výměna opotřebovaných těsnicích kroužků jsou základem dlouhodobého a bezporuchového provozu každé spojky. Pamatujte, že optimální výkon a životnost závisí na přesném přizpůsobení parametrů spojky podmínkám vašeho stroje.

Pokud potřebujete technickou podporu při výběru otáčecích spojek s ohledem na specifika vaší aplikace, kontaktujte specialisty DACPOL. Rádi vám pomůžeme najít ideální řešení.