Řešení elastomerových spojek pro aplikace čerpadel
Zatímco na výběr motorů a čerpadel je kladen velký důraz, význam výběru ideální spojky, která spojuje tyto dva drahé komponenty, je často podceňován.
Často se také přehlíží správný postup instalace a vyrovnání vybrané spojky. Chybná instalace a/nebo nekontrolované vychýlení může způsobit předčasné opotřebení a potenciální poruchu spojky, stejně jako možné poškození čerpadla a/nebo motoru.
Základní funkcí spojky je přenášet výkon, vyrovnávat nesouosost a kompenzovat axiální pohyb (koncový pohyb hřídelí). Někdy se očekává, že spojka absorbuje nárazy nebo vibrace. Výběr správné spojky závisí na čtyřech základních podmínkách nesouososti nebo pohybu hřídele:
K paralelnímu nesouososti dochází, když dva hřídele nesdílejí stejnou osu otáčení. Jejich čelní plochy mohou být rovnoběžné, ale jejich středové osy jsou vůči sobě příčně posunuty.
Úhlová nesouosost platí, když hřídele nejsou koaxiální ani paralelní. Úhel, pod kterým jsou hřídele vyoseny, může být symetrický nebo asymetrický.
Plovoucí konec nastane, když jeden nebo oba hřídele vykazují axiální pohyb, pohyb dovnitř a ven. Například motor s objímkovým ložiskem „plave“, když rotor hledá magnetický střed vinutí. Změny teploty mohou také způsobit tepelnou roztažnost a změnu polohy hřídelů.
Torzní pružnost je torzní pohyb v rovinách kolmých k ose hřídele. Obvykle to způsobuje šok nebo vibrace. Torzní pružná spojka absorbuje a tlumí tyto pohyby.1
Aby byla spojka považována za flexibilní, musí zvládat paralelní a úhlové nesouososti. Spojky s čtyřcestnou flexibilitou umožňují jak plovoucí, tak torzní pohyb.1 Následující přehled různých dostupných typů spojek odhaluje výhody a nevýhody každého z nich.
Spojky pro vysokorychlostní aplikace s vysokým točivým momentem
Zatímco elastomerové spojky se běžně používají pro řadu obecných aplikací průmyslových čerpadel s výkonem až 115 koní (hp)/100 otáček za minutu (ot./min), limity elastomerových materiálů jsou překonány v aplikacích, které vyžadují přenos vyšších točivých momentů a otáček.
Ozubené spojky jsou vynikající v aplikacích s vyšším kroutícím momentem. Tyto tužší spojky však neposkytují příliš torzní tlumení, což má za následek větší přenos vibrací z motoru na čerpadlo (obrázek 2). Mřížkové spojky jsou torzně pružné a poskytují určité torzní tlumení.
Kotoučové spojky se mohou otáčet vysokou rychlostí, což z nich dělá dobrou volbu pro čerpadla pracující při vysokých otáčkách. Tyto spojky se však vyrovnávají pouze s malým množstvím axiálního nesouososti. Ohýbání disku nebo kovové součásti nad jejich mez kluzu může způsobit únavu a rozsáhlý axiální pohyb může způsobit selhání.
Volby elastomerových spojek
Existují tři základní typy elastomerových spojek: pneumatikové, objímkové a čelisťové. Spojky typu pneumatiky a objímky fungují ve smyku (proti stlačení), aby absorbovaly nárazy a chránily zařízení. Elastomerní ohebný prvek v těchto spojkách se může deformovat ve smyku a posouvat se při zatížení. Velikost torzního přemístění nebo navinutí elastomeru je mírou rázu, který může být absorbován. Prvek se také snadno stlačí a pojme koncový plovák.
Torzní pružnost umožňuje těmto dvěma elastomerovým střižným spojkám tlumit amplitudu vibrací a izolovat jeden hřídel od účinků druhého.
Jednou z největších výhod elastomerových střižných spojek typu pneumatiky a objímky je, že jsou navrženy tak, aby selhaly při nadměrném rázovém zatížení a odpojily čerpadlo od motoru, aby chránily čerpadlo v případě zablokování nebo jakéhokoli jiného stavu vytvářejícího nadměrné zatížení. šokovat.
Úspora nákladů a schopnost lépe analyzovat poruchy mohou být neocenitelné. V závislosti na značce a prostředí mohou elastomery používané v objímkových spojkách degradovat v důsledku nadměrných změn teploty a chemické expozice.
Spojky typu pneumatiky jsou oblíbené pro použití na čerpadlech American National Standards Institute (ANSI) s nepřetržitým provozem v různých aplikacích, které vyžadují minimální vibrace. Tyto dobře fungují například u aplikací, které vyžadují variabilní průtoky. Se změnou průtoku se zvyšuje pravděpodobnost vibrací v celém čerpadle a je těžší pro ložiska. Spojka typu pneumatiky funguje jako tlumič a důsledněji zvládá vibrace. Velkou výhodou pneumatických spojek je, že je lze snadno vyměnit, aniž by bylo nutné přesouvat čerpadlo a motor.
Spojky objímkového typu jsou dobrou volbou pro použití s mnoha univerzálními čerpadly, včetně odstředivých čerpadel používaných s pohony s proměnnou frekvencí. Tyto torzně měkké spojky jsou ideální pro aplikace s mírnou nesouosostí. Mezi typické aplikace spojky s objímkou patří pitná čerpadla, odstředivá čerpadla s vertikálním koncem sání, vertikální turbínová čerpadla a některá horizontální čerpadla s dělenou skříní.
Ekonomické elastomerové objímkové spojky mají typicky schopnost vychýlení 1/4 až 1 stupně, zatímco středně drahé elastomerové spojky pneumatik mají typicky schopnost vychýlení 2 až 4 stupně.
Čelisťové spojky používají při stlačení elastomerní materiál a nemají stejnou kapacitu nesouososti nebo axiální a torzní tlumicí schopnosti jako u smykových spojek. Při kompresi je pryžový prvek stlačován, aby přenášel točivý moment, spíše než zkroucený. Tyto spojky se obecně používají u aplikací s nižším výkonem, kde je primárním kritériem výběru cena. Čelisťové spojky lze nalézt u široké škály čerpacích aplikací, včetně viskózních materiálových ozubených, šroubových, progresivních dutinových a objemových čerpadel.
Velkou výhodou čelisťových spojek je jejich bezpečná konstrukce. Zařízení bude pokračovat v jízdě, pokud elastomer selže.
Při výběru spojky si uživatelé čerpadel musí dávat pozor na past „více je lépe“. Předimenzování spojky může mít za následek sníženou flexibilitu nebo kompenzaci nesouososti a příliš velká spojka může způsobit dodatečné namáhání spojovaného čerpadla a motoru.
Naopak spojka s příliš velkou schopností vychýlení může být příliš měkká nebo poddajná, což může způsobit vibrace nebo nevyváženost otáčení.
Po instalaci čerpadla/motoru je vždy dobrým pravidlem znovu zkontrolovat vyrovnání přibližně za šest měsíců. Základna čerpadla/motoru se může usadit a mohla by způsobit vychýlení čerpadla. Při výběru správné elastomerové spojky je důležité nejprve zkontrolovat okolní prostředí, kde bude čerpadlo/motor pracovat. Otázka, zda bude vystaven extrémním změnám teploty.
Také si uvědomte, jaký typ točivého momentu (součinitel provozu) je vyžadován k čerpání materiálu z bodu A do bodu B. Nakonec je důležité zvážit, zda čerpadlo nebude pod tlakem potrubí, které by mohlo způsobit vypadnutí čas.