Руководство по вращающимся соединениям

DACPOL предлагает широкий ассортимент вращающихся соединений, которые применяются в оборонном, авиационном, промышленном и коммерческом секторах. Для достижения оптимальной производительности вращающегося соединения необходимы правильный выбор, корректная установка и регулярное обслуживание. Этот гид предназначен для рассмотрения основ, ключевой терминологии, проблем с несоосностью и сравнения основных конструктивных типов.

Основы вращающихся соединений

Что такое вращающееся соединение?

Вращающееся соединение — это механическое устройство, которое обеспечивает интерфейс для передачи жидкой среды — воздуха, пара или жидкости — между вращающимся и неподвижным элементами.

Основные компоненты вращающегося соединения:

• Корпус / Оболочка: Неподвижная часть, удерживающая среду и обеспечивающая возможность подключения шланга. Также выполняет функцию ограничителя крутящего момента.
• Ротор / Ниппель: Вращающаяся часть, соединяющая соединение с подвижным элементом машины. Доступны резьбовые (конические, прямые) и фланцевые соединения.
• Направляющая / Направляющие втулки: Секция, передающая вращательное усилие и обеспечивающая правильную соосность соединения.
• Уплотнение: Это первая деталь, которая изнашивается. Срок службы уплотнения определяется рабочими параметрами, такими как скорость машины, температура и тип среды.
• Монтажная пластина: Элемент, устанавливаемый между головкой соединения и корпусом, предназначенный для защиты внутренних компонентов при снятии головки.

Техническая терминология

Расширьте свои знания о вращающихся соединениях, изучив следующие ключевые термины:

• Стержни, предотвращающие вращение (Anti-Rotation Rods): Жесткие гладкие стержни, соединяющие корпус соединения с неподвижной внешней поверхностью, предотвращая вращение соединения.
• Сбалансированное уплотнение (Balanced Seal): Техника уплотнения, обычно используемая для воды и охлаждающей жидкости (но также возможная для пара и газов), основанная на внешнем давлении пружины для обеспечения положительного уплотнения внутри соединения.
• Турбулентные вставки (Dryer Bars): Осевая нержавеющая сталь, устанавливаемая внутри цилиндров для создания турбулентности, что повышает равномерность температуры поверхности и эффективность теплообмена.
• Двойной поток (Dual Flow): Среда проходит в соединение и из него через сифон или внутреннюю распределительную трубу.
• Внешне поддерживаемые вращающиеся соединения (Externally Supported Rotary Joints): Конструкции, опирающиеся на внешнюю стационарную раму машины для поддержки корпуса соединения.
• Гибкий металлический шланг (Flexible Metal Hose): Шланг, поддерживающий давление среды и обеспечивающий гибкость, необходимую для правильного движения соединения.
• Направляющая (Guide): Вид угольной втулки, установленной вокруг ниппеля для поддержки вращающегося соединения.
• Среда: Жидкости (жидкости, газы, пар), передаваемые через вращающиеся соединения.
• Многоканальные соединения (Multi-Passage Unions): Соединения, необходимые при одновременном использовании более одной среды, требующие нескольких уплотнений между стационарными и вращающимися соединениями.
• Давление соединения (Pressure Joint): Вид соединения, в котором внутреннее уплотнительное кольцо воспринимает всю силу, создаваемую внутренним давлением среды.
• Ротор: Вращающаяся часть соединения, соединяющаяся с вращающимся оборудованием (может быть резьбовой или фланцевой).
• Уплотнительные кольца (Seal Rings): Основной расходный элемент. В процессе работы кольца испытывают нагрузки от давления жидкости и трения.
• Смотровые индикаторы потока (Sight Flow Indicators): Устройства, обеспечивающие визуальное наблюдение за потоком жидкости и газа в трубопроводе.
• Однопоточный поток (Single-Flow): Среда проходит через соединение только в одном направлении, также известное как односторонний поток.
• Сифон (Syphon): Система труб внутри вращающегося цилиндра, позволяющая отводить жидкость через соединение.
• Изнашиваемая пластина (Wear Plate): Заменяемая металлическая уплотнительная пластина, прикрепляемая к корпусу соединения и предназначенная для замены после достижения предела службы.

Несоосность вращающегося соединения

Основной причиной преждевременного выхода из строя угольного уплотнительного кольца является несоосность соединения. Несоосность возникает, когда поворотный элемент вибрирует во время работы. В результате угольное уплотнительное кольцо подвергается напряжению относительно внутреннего диаметра корпуса, что может привести к неравномерному износу.

Предотвращение несоосности:

Вращающееся соединение должно устанавливаться с гибкими металлическими шлангами. По мере износа уплотнительного кольца несамокомпенсирующее соединение будет слегка отступать от конца цапфы — гибкие шланги должны это позволять. Шланги должны иметь достаточную длину для обеспечения этой гибкости. Все соединенные болты должны быть хорошо затянуты на каждом участке, а затяжка должна выполняться постепенно, крест-накрест (например, под углом 180 градусов).

Достижение оптимальной производительности

После правильной установки основной изнашиваемой деталью остается уплотнительное кольцо. Его следует заменить при достижении максимального износа. Если этого не сделать, металлические поверхности могут соприкоснуться, что приведет к необратимому повреждению соединения.

Критические факторы износа:

Скорость машины, давление и температура являются критическими для характеристик износа механических уплотнений. Фактическая сжимающая нагрузка на уплотнительное кольцо напрямую связана с рабочим давлением. С увеличением давления растет нагрузка на уплотнение. Повышенная нагрузка в сочетании со скоростью машины увеличивает потери мощности на трение и создает более высокие температуры. В целом, скорость износа уплотнения увеличивается как с ростом рабочей скорости, так и давления.

Выбор подходящего материала уплотнения является ключевым фактором с учетом всех затрат, связанных с выходом уплотнения из строя.

Угольные направляющие против подшипников качения

Выбор между соединением, поддерживаемым угольными направляющими, и соединением с подшипниками качения зависит от ряда факторов:

Вращающиеся соединения, поддерживаемые угольными направляющими, лучше всего подходят для низких скоростей и высоких температур. Уголь имеет низкий коэффициент теплового расширения, что позволяет переносить значительные температурные различия. Ниппель соединения быстро нагревается и расширяется, тогда как корпус нагревается медленнее. В таких соединениях достаточно дополнительного зазора на внутреннем диаметре (ID) направляющей для компенсации теплового расширения. В отличие от этого, в соединениях с подшипниками качения тепловое расширение должно компенсироваться внутренним зазором подшипника, что делает выбор подшипника зависимым от температуры. Угольные направляющие не требуют смазки или обслуживания, кроме замены изношенного уплотнения. Они также имеют преимущества при больших размерах, так как их проще заказать, чем крупные подшипники качения.

Соединения, поддерживаемые подшипниками качения, обычно используются в высокоскоростных приложениях и там, где критичен осевой люфт. Высокоскоростные соединения часто используют сбалансированные торцевые уплотнения, которые требуют точной установки уплотнительных поверхностей. Подшипники качения также предпочтительны в приложениях, требующих низкого крутящего момента. Некоторые приложения с подшипниками качения требуют соблюдения графика смазки для оптимального срока службы.

Резюме

Мы рассмотрели важные аспекты вращающихся соединений: от основных компонентов, через подробную терминологию, до факторов, влияющих на их производительность, таких как несоосность, скорость, давление и выбор конструкции поддержки (угольные направляющие против подшипников качения).

Правильный выбор, установка с использованием гибких шлангов и своевременная замена изношенных уплотнительных колец — это основа долговечной и безотказной работы любого соединения. Помните, оптимальная производительность и срок службы зависят от точного соответствия параметров соединения условиям работы вашей машины.

Если вам нужна техническая поддержка в подборе вращающихся соединений с учетом специфики вашего применения, свяжитесь со специалистами DACPOL. Мы с радостью поможем вам найти идеальное решение.