Ghid pentru cuplaje rotative

DACPOL oferă o gamă largă de cuplaje rotative, utilizate în sectoarele de apărare, aviatic, industrial și comercial. Pentru a obține performanța optimă a unui cuplaj rotativ, este necesară selectarea corectă, montajul adecvat și întreținerea regulată. Acest ghid își propune să abordeze bazele, terminologia cheie, problemele de nealiniere și să compare principalele tipuri de construcție.

Bazele cuplajelor rotative

Ce este un cuplaj rotativ?

Cuplajul rotativ este un dispozitiv mecanic care funcționează ca interfață pentru transferul unui mediu lichid sau gazos – aer, abur sau lichid – între un element rotativ și unul static.

Componentele principale ale cuplajului rotativ:

• Carcasă / Înveliș: Partea fixă care reține mediul și poate facilita conectarea furtunului. Funcționează, de asemenea, ca limitator de cuplu.
• Rotor / Nipel: Partea rotativă care conectează cuplajul la elementul mobil al mașinii. Sunt disponibile conexiuni filetate (conice, drepte) și cu flanșă.
• Ghidaj / Manșoane ghidaj: Secțiune care transferă forța de rotație, asigurând coaxialitatea corectă a cuplajului rotativ.
• Etanșare: Aceasta este prima componentă care se uzează. Durata de viață a etanșării este determinată de parametrii de lucru, cum ar fi viteza mașinii, temperatura și tipul mediului.
• Placă de montaj: Element introdus între capul cuplajului și carcasă, menit să protejeze componentele interne în timpul demontării capului.

Terminologie tehnică

Îmbunătățiți-vă cunoștințele despre cuplajele rotative, familiarizându-vă cu următorii termeni cheie:

• Barele anti-rotire (Anti-Rotation Rods): Bare rigide și netede care conectează carcasa cuplajului la o suprafață externă fixă, împiedicând rotația cuplajului.
• Etanșare echilibrată (Balanced Seal): Tehnică de etanșare, utilizată de obicei pentru apă și lichide de răcire (dar posibilă și pentru abur și gaze), bazată pe presiunea externă a arcului pentru a asigura etanșarea pozitivă în interiorul cuplajului.
• Bare turbulente (Dryer Bars): Bare din oțel inoxidabil, axiale, instalate în interiorul cilindrilor pentru a crea turbulență, crescând uniformitatea temperaturii suprafeței și eficiența transferului de căldură.
• Flux dublu (Dual Flow): Mediul curge către și din cuplajul rotativ printr-un sifon sau un tub de distribuție intern.
• Cuplaje rotative sprijinite extern (Externally Supported Rotary Joints): Construcții care se sprijină pe cadrul staționar extern al mașinii pentru a susține carcasa cuplajului.
• Furtun metalic flexibil (Flexible Metal Hose): Furtun care menține presiunea mediului și asigură flexibilitatea necesară mișcării corecte a cuplajului rotativ.
• Ghid (Guide): Tip de manșon de carbon montat în jurul nipelului, utilizat pentru sprijinirea cuplajului rotativ.
• Medii: Lichide (apă, gaze, abur) transportate prin cuplaje rotative.
• Uniuni cu multiple treceri (Multi-Passage Unions): Cuplaje necesare atunci când se utilizează mai mult de un mediu simultan, necesitând mai multe etanșări între conexiunile statice și echipamentele rotative.
• Cuplaj sub presiune (Pressure Joint): Tip de cuplaj în care inelul etanș de interior suportă întreaga forță generată de presiunea internă a fluidului.
• Rotor: Partea rotativă a cuplajului rotativ care se conectează la echipamentele rotative (poate fi filetată sau cu flanșă).
• Inele etanșante (Seal Rings): Principalul element de uzură. În timpul funcționării, inelele suportă forțele de presiune ale fluidului și frecare.
• Indicatoare vizuale de flux (Sight Flow Indicators): Dispozitive care permit observarea vizuală a fluxului de lichid și gaze în conductă.
• Flux unic (Single-Flow): Mediul curge prin cuplaj într-o singură direcție, cunoscut și sub denumirea de flux unidirecțional.
• Sifon (Syphon): Sistem de țevi din interiorul cilindrului rotativ, care permite evacuarea lichidului prin cuplaj.
• Placă de uzură (Wear Plate): Placă metalică etanșantă schimbabilă, fixată pe carcasa cuplajului, concepută pentru înlocuire după atingerea limitei de uzură.

Nealinierea cuplajului rotativ

Principala cauză a defectării premature a inelului de etanșare din carbon este nealinierea cuplajului rotativ. Nealinierea apare atunci când elementul rotativ vibrează în timpul funcționării. Drept urmare, inelul de etanșare din carbon este supus tensiunii față de diametrul interior al carcasei, ceea ce poate duce la uzură neuniformă.

Prevenirea nealinierei:

Cuplajul rotativ trebuie instalat cu furtunuri metalice flexibile. Pe măsură ce inelul de etanșare se uzează, cuplajul necompensat se va deplasa ușor de la capătul arborelui – furtunurile flexibile trebuie să permită acest lucru. Furtunurile trebuie să aibă lungimea corespunzătoare pentru a asigura această flexibilitate. Toate șuruburile conectate trebuie să fie bine strânse în fiecare secțiune, iar strângerea trebuie realizată treptat, în cruce (de exemplu, la un unghi de 180 de grade).

Obținerea performanței optime

După instalarea corectă, componenta principală care se uzează rămâne inelul de etanșare. Acesta trebuie înlocuit după ce a atins gradul maxim de uzură. Dacă nu se face acest lucru, suprafețele metalice pot intra în contact și pot provoca deteriorarea ireversibilă a cuplajului rotativ.

Factorii critici pentru uzură:

Viteza mașinii, presiunea și temperatura sunt critice pentru caracteristicile de uzură ale etanșărilor mecanice. Sarcina de compresie reală asupra inelului de etanșare este direct legată de presiunea de operare. Pe măsură ce presiunea crește, crește și încărcarea etanșării. Creșterea acestei încărcări, combinată cu viteza mașinii, mărește pierderile de putere prin frecare și generează temperaturi mai ridicate. În general, viteza de uzură a etanșării crește atât cu viteza de operare, cât și cu presiunea.

Alegerea materialului adecvat pentru etanșare este un factor cheie, luând în considerare toate costurile asociate defectării etanșării.

Ghidaje din carbon versus rulmenți

Alegerea între un cuplaj susținut de ghidaje din carbon și unul cu rulmenți depinde de mai mulți factori:

Cuplajele rotative susținute de ghidaje din carbon sunt cele mai potrivite pentru viteze reduse și temperaturi ridicate. Carbonul are un coeficient scăzut de dilatare termică, ceea ce îi permite să tolereze diferențe semnificative de temperatură. Nipul cuplajului se încălzește și se dilată rapid, în timp ce carcasa se încălzește mai lent. În astfel de cuplaje, este suficient un joc suplimentar pe diametrul interior (ID) al ghidajului pentru a compensa dilatarea termică. În contrast, în cuplajele cu rulmenți, dilatarea termică trebuie preluată de jocul interior al rulmentului, ceea ce face ca alegerea rulmentului să depindă de temperatură. Ghidajele din carbon nu necesită ungere sau întreținere, cu excepția înlocuirii etanșării uzate. De asemenea, au avantaje pentru dimensiuni mai mari, fiind mai ușor de comandat decât rulmenții mari.

Cuplajele susținute de rulmenți sunt de obicei utilizate în aplicații cu viteză mare și acolo unde jocul axial este critic. Cuplajele de mare viteză folosesc adesea etanșări frontale echilibrate, care necesită alinierea precisă a suprafețelor etanșante. Rulmenții sunt, de asemenea, preferați în aplicații care necesită cuplu de antrenare redus. Unele aplicații cu rulmenți necesită respectarea unui program de ungere pentru durată optimă de viață.

Rezumat

Am parcurs aspectele importante ale cuplajelor rotative: de la componentele de bază, la terminologia detaliată, până la factorii care afectează performanța acestora, cum ar fi nealinierea, viteza, presiunea și alegerea tipului de suport (ghidaje din carbon versus rulmenți).

Selectarea corectă, instalarea cu furtunuri flexibile și înlocuirea la timp a inelelor de etanșare uzate reprezintă fundația pentru o funcționare durabilă și fără defecțiuni a fiecărui cuplaj. Rețineți că performanța optimă și durata de viață depind de potrivirea exactă a parametrilor cuplajului cu condițiile de operare ale mașinii dumneavoastră.

Dacă aveți nevoie de asistență tehnică în alegerea cuplajelor rotative, ținând cont de specificul aplicației dumneavoastră, contactați specialiștii DACPOL. Suntem bucuroși să vă ajutăm să găsiți soluția ideală.