Посібник з обертових з’єднань

DACPOL пропонує широкий асортимент обертових з'єднань, які використовуються у оборонному, авіаційному, промисловому та комерційному секторах. Для досягнення оптимальної продуктивності обертового з'єднання необхідні правильний вибір, коректна установка та регулярне обслуговування. Цей посібник покликаний розглянути основи, ключову термінологію, проблеми з несоосністю та порівняння основних конструктивних типів.

Основи обертових з'єднань

Що таке обертове з'єднання?

Обертове з'єднання — це механічний пристрій, який забезпечує інтерфейс для передачі рідкої або газоподібної середовища — повітря, пари або рідини — між обертовим та нерухомим елементами.

Основні компоненти обертового з'єднання:

• Корпус / Оболонка: Нерухома частина, що утримує середовище та може полегшувати підключення шланга. Також виконує функцію обмежувача крутного моменту.
• Ротор / Ніпель: Обертовий елемент, що з'єднує з'єднання з рухомим елементом машини. Доступні різьбові (конічні, прямі) та фланцеві з’єднання.
• Напрямна / Напрямні втулки: Секція, яка передає обертальний момент, забезпечуючи правильну соосність з'єднання.
• Ущільнення: Це перша деталь, що зношується. Тривалість служби ущільнення визначається робочими параметрами, такими як швидкість машини, температура та тип середовища.
• Монтажна плита: Елемент, що встановлюється між головкою з'єднання та корпусом для захисту внутрішніх компонентів під час демонтажу головки.

Технічна термінологія

Поглибте свої знання про обертові з'єднання, ознайомившись із ключовими термінами:

• Стержні, що запобігають обертанню (Anti-Rotation Rods): Жорсткі гладкі стержні, що з'єднують корпус з'єднання з нерухомою зовнішньою поверхнею, запобігаючи обертанню з'єднання.
• Збалансоване ущільнення (Balanced Seal): Техніка ущільнення, зазвичай застосовується для води та охолоджувальної рідини (можливо також для пари та газів), яка базується на зовнішньому тиску пружини для забезпечення позитивного ущільнення всередині з'єднання.
• Турбулентні вставки (Dryer Bars): Осева сталева нержавіюча вставка, встановлена всередині циліндрів для створення турбулентності, що підвищує однорідність температури поверхні та ефективність теплообміну.
• Подвійний потік (Dual Flow): Середовище проходить у з'єднання і з нього через сифон або внутрішню розподільчу трубу.
• Зовні підтримувані обертові з'єднання (Externally Supported Rotary Joints): Конструкції, що спираються на зовнішній стаціонарний каркас машини для підтримки корпусу з'єднання.
• Гнучкий металевий шланг (Flexible Metal Hose): Шланг, що підтримує тиск середовища і забезпечує необхідну гнучкість для правильної роботи з'єднання.
• Напрямна (Guide): Вид вугільної втулки, встановленої навколо ніпеля для підтримки обертового з'єднання.
• Середовище: Рідини (води, гази, пари), що передаються через обертові з'єднання.
• Багатоканальні сполуки (Multi-Passage Unions): З'єднання, необхідні при одночасному використанні більш ніж одного середовища, що потребує кількох ущільнень між нерухомими та обертовими елементами.
• Ущільнення під тиском (Pressure Joint): Тип з'єднання, у якому внутрішнє ущільнювальне кільце сприймає всю силу, створену внутрішнім тиском середовища.
• Ротор: Обертовий елемент з'єднання, що з’єднується з обертовим обладнанням (може бути різьбовим або фланцевим).
• Ущільнювальні кільця (Seal Rings): Основний елемент, що зношується. Під час роботи кільця зазнають навантаження від тиску середовища та тертя.
• Візуальні індикатори потоку (Sight Flow Indicators): Пристрої для візуального контролю потоку рідини та газів у трубопроводі.
• Однопоток (Single-Flow): Середовище проходить через з'єднання лише в одному напрямку, також відоме як односпрямований потік.
• Сифон (Syphon): Система труб всередині обертового циліндра, що дозволяє відводити рідину через з'єднання.
• Зношувальна плита (Wear Plate): Змінна металева ущільнювальна плита, прикріплена до корпусу з'єднання, призначена для заміни після досягнення межі служби.

Несоосність обертового з'єднання

Основною причиною передчасного виходу з ладу вугільного ущільнювального кільця є несоосність з'єднання. Несоосність виникає, коли поворотний елемент вібрує під час роботи. Внаслідок цього вугільне ущільнювальне кільце піддається напрузі щодо внутрішнього діаметра корпусу, що може призвести до нерівномірного зносу.

Запобігання несоосності:

Обертове з'єднання слід встановлювати з гнучкими металевими шлангами. У міру зносу ущільнювального кільця несамокомпенсоване з'єднання буде трохи відходити від кінця цапфи — гнучкі шланги повинні це дозволяти. Шланги повинні мати достатню довжину для забезпечення цієї гнучкості. Усі з'єднані болти слід добре затягувати на кожному сегменті, а затягування проводити поступово, хрест-накрест (наприклад, під кутом 180 градусів).

Досягнення оптимальної продуктивності

Після правильної установки основною зношуваною деталлю залишається ущільнювальне кільце. Його слід замінити після досягнення максимального зносу. Якщо цього не зробити, металеві поверхні можуть стикатися, що призведе до незворотного пошкодження з'єднання.

Критичні фактори зносу:

Швидкість машини, тиск та температура є критичними для характеристик зносу механічних ущільнень. Фактичне стискаюче навантаження на ущільнювальне кільце безпосередньо пов’язане з робочим тиском. Зі збільшенням тиску зростає навантаження на ущільнення. Підвищене навантаження у поєднанні зі швидкістю машини збільшує втрати потужності на тертя та генерує вищі температури. Загалом, швидкість зносу ущільнення зростає як із робочою швидкістю, так і з тиском.

Вибір відповідного матеріалу ущільнення є ключовим фактором з урахуванням усіх витрат, пов’язаних із виходом ущільнення з ладу.

Вугільні напрямні проти роликових підшипників

Вибір між з'єднанням, що підтримується вугільними напрямними, та з'єднанням із роликовими підшипниками залежить від ряду факторів:

Обертові з'єднання, що підтримуються вугільними напрямними, найкраще підходять для низьких швидкостей та високих температур. Вугілля має низький коефіцієнт теплового розширення, що дозволяє витримувати значні температурні різниці. Ніпель з'єднання швидко нагрівається і розширюється, тоді як корпус нагрівається повільніше. У таких з'єднаннях достатньо додаткового зазору на внутрішньому діаметрі (ID) напрямної для компенсації теплового розширення. На відміну від цього, у з'єднаннях із роликовими підшипниками теплове розширення повинно компенсуватися внутрішнім зазором підшипника, що робить вибір підшипника залежним від температури. Вугільні напрямні не потребують змащування або обслуговування, крім заміни зношеного ущільнення. Вони також мають переваги для більших розмірів, оскільки їх легше замовити, ніж великі роликові підшипники.

З'єднання, що підтримуються роликовими підшипниками, зазвичай використовуються у високошвидкісних застосуваннях і там, де критичною є осьова бієнка. Високошвидкісні з'єднання часто використовують збалансовані торцеві ущільнення, які потребують точного вирівнювання ущільнювальних поверхонь. Роликові підшипники також переважні у застосуваннях, що потребують низького крутного моменту. Деякі застосування з роликовими підшипниками вимагають дотримання графіка змащування для оптимального терміну служби.

Підсумок

Ми розглянули важливі аспекти обертових з'єднань: від основних компонентів, через детальну термінологію, до факторів, що впливають на їх продуктивність, таких як несоосність, швидкість, тиск та вибір конструкції підтримки (вугільні напрямні проти роликових підшипників).

Правильний вибір, установка з використанням гнучких шлангів та своєчасна заміна зношених ущільнювальних кілець — основа довготривалої та безвідмовної роботи будь-якого з'єднання. Пам'ятайте, оптимальна продуктивність та тривалість служби залежать від точного підбору параметрів з'єднання відповідно до умов роботи вашої машини.

Якщо вам потрібна технічна підтримка у підборі обертових з'єднань із урахуванням специфіки вашого застосування, зв'яжіться зі спеціалістами DACPOL. Ми з радістю допоможемо вам знайти ідеальне рішення.