DICHTOMATIK
Beépítési tér
Tengely A tengely a radiális tengelytömítés mellett a rotációs tömítésrendszer meghatározó eleme, ezért a megfelelő tömítettség eléréséhez több műszaki előírásnak kell megfelelnie. A radiális tengelytömítés tengelyen levő futófelületének kialakítása a tömítésrendszer élettartama és tömítettsége szempontjából nagyon fontos.
Tűrések A d1 tengelyátmérő a tömítőajak szükséges előfeszítésének biztosítására legyen a futófelület környezetében ISO h11 tűrésmezővel DIN ISO 286 szerint kialakítva, a körkörösség tekintetében IT 8 tűrési osztály szükséges.
A tengely felületminősége A futófelület környezetében a tengely körkörösen munkálandó meg. A hosszirányban mért felületi érdességnek a következő tartományba kell lennie: Ra = 0,2 bis 0,8 µm Rz = 1,0 bis 4,0 µm Rmax ≤ 6,3 µm A túl (Ra < 0,2 µm) sima tengelyfelület nagy kerületi sebességgel párosulva működési zavarokat idézhet elő. Megváltozik a kenőanyag áramlása, megszakad a tömítőél alatti kenőfilm, aminek következményeként a tömítőél túlmelegszik (hőtől származó sérüléseket szenved). Az érdes tengelyfelület a tömítőél gyors kopását idézi elő. Mindkét eset nagy szivárgást eredményez. Ha a tengely forgása mellett axiális elmozdulás is fellép, a tömítettség biztosításához a következő érdességi értékek tartandók be: Ra ≤ 0,2 µm Rz ≤ 0,8 µm
A tengely felületi keménysége A tömítés élettartamát a tengelyen kialakított futófelület keménysége is befolyásolja. A felületi keménységnek legalább a 45 HRC értéket el kell érnie. Szennyezett közeg vagy külső szennyeződés belépésekor, ha a kerületi sebesség ≥ 4 m/s, a felületi keménység legalább 55 HRC – 60 HRC legyen. Felületkeményítő eljárás alkalmazása esetén a keményítés legalább 0,3 mm mélyen szükséges. A tengelyfelület krómozása, kadmiumozása, nitridálása, foszfátozása különleges eljárásnak minősül. Ezen felületek alkalmazhatóságáról minden esetben külön kell dönteni. Nitridálás után a szürke réteg simítandó. A krómozott felületen a kenőfilm kialakulása utólagos beszúró köszörüléssel biztosítandó.
Futófelület A felületi minőségre és keménységre korábban megadott értékek az alábbi, futófelületre vonatkozó táblázat szerint tartandók be. A futófelület a tömítés b szélességének megfelelően értendő. b
L1 L2 b
L3 L4 b
7 8 10 12 15 20
L1 min. 3,5 3,5 4,5 5 6 9
L2 min. 6,1 6,8 8,5 10 12 16,5
L3 min. 1,5 1,5 2 2 3 3
A tengely felületének megmunkálása A tengelyen a futófelületet körkörösen és sodratmentesen kell kialakítani, mert ezzel elkerülhető a szivárgást előidéző szivattyúhatás kialakulása. A tömítettség szempontjából nagyon fontos a futófelület kifogástalan megmunkálása. A következő megmunkálási eljárások alkalmazhatók:
Beszúró köszörülés A leggyakrabban alkalmazott beszúró köszörüléssel (axiális előtolás nélküli köszörülés) teljesen sodratmentes ellenfelület alakítható ki. A biztonság érdekében a kiégetési idő 30 másodperc legyen. A sodratok biztos elkerüléséhez a köszörülést lehúzott kővel végezzük. Köszörülésnél a kő fordulatszáma (pl. 1500 1/min) ne legyen a tengely fordulatszámának (50 1/min) egész számú többszöröse. Esztergálás (keményfém lapkával) A megmunkálás során a különleges folyamértékek (előtolás, vágósebesség, vágási mélység, stb.) betartásával használható futófelület alakítható ki. Az eljárás választását annak gazdaságossága indokolhatja. További előnyei: – tejes megmunkálás egy befogásban – rövid átállási idő – kevés termelési lépés – nincs eltávolítandó köszörülési iszap, üledék – pontosan meghatározott felületi struktúra Az esztergált tengelyek a megmunkálási sodratok (drall) irányultságából kialakult mikro csavarmenet miatt nem elhanyagolható szivattyúhatást mutatnak. A szállítási irány a tengely megmunkálásának irányától függ. A radiális tengelytömítés kiválasztásánál meg-
L4 min. 7,6 8,3 10,5 12 15 19,5
határozó jelentőségű, hogy a tengely változó forgásirány esetén a tömítési irány ellenében is szállítóképes. Ezért az esztergált tengelyt csak egy forgásirányban szabad (a tengely szállítása az olajtér felé irányuljon) beépíteni, vagy olyan radiális tengelytömítést kell választani, amely képes az esztergált tengely által kialakuló áramlást az olajtérbe visszavezetni. A radiális tengelytömítés súrlódási nyomatékviszonya az esztergált tengelyen a köszörült tengelyen mérthez hasonló. A Dichtomatik egy ismert tudományos intézetnél végez a radiális tengelytömítésekkel kísérleteket. Nagy működési biztonság elérése érdekében a tömítés kiválasztását feltétlenül tesztekkel kell igazolni. További információk (pl. folyamatparaméterek, teszteredmények) a Dichtomatik fejlesztési osztályán állnak rendelkezésre.
Görgőzés Mélyhúzott lemezek További eljárások: leppelés, hónolás, dörzsölés, reszelés és szórás. Ezek az eljárások a radiális tengelytömítések számára csak korlátozottan megfelelő futófelületet biztosítanak. Az így elkészített futófelület alkalmasságáról minden esetben megfelelő számú vizsgálattal kell meggyőződni.
A tengelyfelület sodratmentessége (drallmentes) A tengelyen a futófelületet feltétlenül sodratmentesen kell kialakítani, mert ezzel elkerülhető a tömítési mechanizmus zavarásából kialakuló, szivárgást előidéző szivattyúhatás kialakulása. A sodratmentesség azt jelenti, hogy a megmunkálási nyomok irányultsága nem felismerhető, pl. mikro csavarmenet emelkedése.
A tengelyek és tengelyvédő hüvelyek sodratmentessége un. cérna módszerrel vizsgálható. Megbízható eredmény eléréséhez a különböző paraméterek (pl. cérna átfogási szöge, fordulatszám, tömeg) betartása szükséges. A tesztcérna a nedvesített, sodratmentes futófelületen axiális elmozdulás nélkül csúszik. Meglevő sodrat esetén a tesztcérna a forgásiránytól függően balra vagy jobbra elmozdul.
sodratmentesen köszörült
Tengelyfelület sodratmérő eszköz „cérna-módszer”
A tengely anyaga A tengely anyagának a szokásos nemesíthető acélok a megadott felületi keménységek betartásával megfelelőek. A radiális tengelytömítések futófelületén a korrózió kialakulása kerülendő. Víz vagy vizes közegek tömítésekor tengelynek edzhető, magasan ötvözött rozsdamentes acél használandó. Alacsony kerületi sebesség esetén alárendelt helyeken könnyűfémek is használhatók. Tengelyek anyagának acélöntvények is használhatók, ha lunkerek nem találhatók és a pórusnagyság < 0,05 mm érték betartható. Különleges esetekben felhordott kerámiaréteg is alkalmazható, ha a felület viaszolt és a pórusnagyság < 0,05 mm érték betartható. Ezenkívül a felületminőségi előírásokat be kell tartani és a tengely anyagáról felelősséggel meg kell bizonyosodni. Keménykrómozott tengelyek a rossz kenőfilm képződés és az egyenetlen kopások miatt csak feltételesen
megfelelőek. A kenőfilm képződése utólagosan beszúró köszörüléssel javítható. A műanyag tengelyek is csak feltételesen megfelelőek. Mivel a műanyagok hővezetése kicsi, a keletkező hő elvezetése a tengelyen keresztül nem történik meg. Így a tömítőélen nagy hőmérsékletnövekedés is bekövetkezhet. Bizonyos fordulatszám felett a műanyag puhulásával, esetleg olvadásával is számolni kell. Minden tengelyfelület anyagára érvényes: a megadott felületminőséget és keménységet be kell tartani. Ha a tengelyen kialakítandó futófelület tulajdonságai gazdasági, műszaki vagy gyártástechnológiai okokból nem tarthatók, megfelelő tengelyvédő hüvely is alkalmazható. A Dichtomatik minden méretben, különböző anyagokból kínál tengelyvédő hüvelyeket, a fejlesztési osztálya szükség esetén méretezi.
megengedett körfutási tűrés (mm)
furat
külső határkör
t
fordulatszám (1/min)
Tengely megengedett körfutási eltérése
furatközép tengely
belső határkör
A körfutási tűrés bemutatása
Szerelési letörés d3 d1 < 10 d1 10 < 20 d1 20 < 30 d1 30 < 40 d1 40 < 50 d1 50 < 70 d1 70 < 95 d1 95 < 130 d1 130 < 240 d1 240 < 500 d1
-1,5 -2 -2,5 -3 -3,5 -4 -4,5 -5,5 -7 -11
Átmenet lekerekítve és polírozva Sodratmentesen köszörülve
15°-25° R Y ød1
ød3
Z Rmax. f,r alak A = 0,6 Rmax. f,r alak AS = 1
Körkörösségi eltérés A tengely körkörösségi eltérése (ütés) vagy dinamikus excentricitása szűk határok között tartandó. Magasabb ordulatszámon fennállhat a veszélye, hogy a tömítőajak a tengely mozgását már nem tudja követni. Ekkor az egyik oldalon a tengely és a tömítőél között rés nyílik, amin keresztül a tömítendő közeg kilép, bekövetkezik a szivárgás. Ezért célszerű a radiális tengelytömítést a csapágy közvetlen közelébe helyezni és a csapágyjátékot a lehető legkisebb értéken tartani. A körkörösségi eltérés fordulatszámtól függő megengedett értéke a bal oldali képen található. A nyomásálló WAY/WASY kiviteleknél korlátozott értékek érvényesek, mert a tömítőajak lényegesen merevebb kialakítású.
Letörés a tengelyen A tömítés sérülésmentes szerelése és a tömítőajak átfordulásának megakadályozására a tengelyváll kialakításához a következő 2 konstrukciós javaslatot tesszük: Beépítés a tengely Z irányából A tengelyváll lekerekítése r = 0,6 … 1mm. Beépítés a tengely Y irányából A tengelyváll ajánlott letörési szöge 15° … 25°. A letörés d3 átmérője a szomszédos táblázatban található.
A tengely sérülései A tengely bármely sérülése (rovátka, karc, ütés, lunker, pórus, korrózió) a futófelületen mindenképpen kerülendő. Az idő előtti meghibásodások, szivárgások 30 %-a a tengely nem megfelelő megmunkálására vagy sérülésére vezethető vissza. A tengely ezért a megmunkálás és a beépítés között gondosan tárolandó, szállítókészülék, ráöntött vagy ráhúzott műanyag védőhüvely használata ajánlott.
A ház furata
A ház furatának megfelelő kialakítása fontos, mert a statikus tömítettséget (második szivárgási út) a felületén a radiális tengelytömítés külső palástja biztosítja. A pontos és szilárd elhelyezkedés biztosításához a következő műszaki előírások feltétlen betartandók:
Tűrések A furat d2 átmérője DIN ISO 286 szerinti ISO H8 tűrésmezővel készüljön, hogy a szoros radiális tengelytömítés külső palástja a szoros illesztéssel a jó statikus tömítettséget elérje.
Ház méretei A ház radiális tengelytömítések szélességi (b) méretétől függő axiális méreteit és a hozzá tartozó lekerekítéseket a táblázat tartalmazza:
b 7 8 10 12 15 20
t1 min. 5,95 6,8 8,5 10,3 12,75 17
t2 min. 7,3 8,3 10,3 12,3 15,3 20,3
R1 0,5
0,7
A ház furatának letörése A ház furatát a tömítés problémamentes szerelés érdekében 10° … 20° letöréssel és sorjamentes átmenettel kell ellátni. A ház furatának felületminősége Jó statikus tömítettség és a tömítés biztos elhelyezkedése érdekében a következő érdességi értékek betartása szükséges: Megengedett értékek WA (elasztomer külső palást) kivitelnél Ra = 1,6 bis 6,3 µm Rz = 10 bis 20 µm Rmax ≤ 25 µm Megengedett értékek WB és WC (fémes külső palást) kivitelnél Ra = 0,8 bis 3,2 µm Rz = 6,3 bis 16 µm Rmax ≤ 16 µm A fémes külső palástú radiális tengelytömítések és/vagy hígfolyós, gáznemű közeg alkalmazásánál nagyon jó felületminőség szükséges. A ház furatának felülete legyen sértetlen, megmunkálási nyomoktól mentes (karcok, rovátkák, ütésnyomok, lunkerek).
t2
10°-20°
R1
Átmenet lekerekítve és polírozva Statikus tömítőfelület
t1 ød2H8
megengedett egytengelyűségi tűrés (mm)
tengely – Ø (mm)
A ház furatának egytengelyűségi tűrése A ház furata és a tengely/csapágy között megengedett egytengelyűség eltérését a szomszédos táblázat tartalmazza. A koaxialitás a kerület mentén egyenetlen nyomáseloszláshoz vezet. Ebből egyik oldalról nagy terhelés jelentkezik a tömítőélen, ami idő előtti kopáshoz vezet. Másik oldalon a tömítőél tengelyhez képesti előfeszítése válik kisebbé, ami szivárgáshoz vezethet. Figyelemmel kell lenni arra is, hogy rövidebb
tömítőajkak esetén (nyomásálló WAY/WASY kivitel) kisebb megengedhető értékek érvényesek. Bizonyos különleges elasztomerek esetén, amelyek hosszabb és rugalmasabb ajak kialakítását teszik lehetővé, a megengedett egytengelyűségi eltérés növekedhet. Az egytengelyűségi eltérés mértéke az egyenletes radiális erőeloszlás/nyomáseloszlás érdekében a legkisebb értéken tartandó.
A ház anyaga A radiális tengelytömítést befogadó házak és házfedelek anyagaként a következők járatosak:
Az acél, acélöntvény, könnyűfémek, műanyagok és elasztomerek hőtágulási együtthatója közötti különbség néha nagyon nagy, ami különböző problémákhoz vezethet.
tengely
tengelyközép
t
Tm
A tengely megengedett egytengelyűségi tűrése a ház furatához
furatközép
furat
Az egytengelyűségi tűrés ábrázolása
– gépgyártásban járatos acélok és nemesíthető acélok – öntvények, pl. GGG, GG, GS, GTS – könnyűfémek és könnyűfém ötvözetek, pl. G-AlMg – műanyagok, pl. termoplasztok és duroplasztok A radiális tengelytömítés és a ház anyagának kiválasztásánál a hőtágulási tényezőket figyelembe kell venni, mert a felsorolt anyagok esetén ezek nagyon eltérőek.
Hőtágulás A ház furatánál (második szivárgási út) a statikus tömítettség szempontjából fontos a radiális tengelytömítés és a ház hőtágulási viselkedése (hőtágulási együttható). Az üzemelés során jelentős hőmérsékletkülönbség alakulhat ki, mely a különböző anyagok eltérő méretváltozását eredményezi. A lineáris méretváltozás az általános érvényű képlettel határozható meg: ∆ L = a · ∆ T · L0 [mm]
A hőmérsékletnövekedés az eltérő hőtágulási tényezők miatt a radiális tengelytömítés fém palástja és a könnyűfém vagy műanyag ház közti átfedést csökkenti, így a tömítés a fészekből kinyomódhat. Ezért könnyűfém vagy műanyag házaknál gumi külső palásttal rendelkező radiális tengelytömítés (pl. WA) alkalmazása javasolt. Ezek a kivitelek nagyobb illesztési ráhagyással/ átfedéssel készülnek és így a házak tágulását jobban követik. A bordás elasztomer palástú radiális tengelytömítések (WAK kivitel) még nagyobb ráhagyással rendelkeznek, és még nagyobb rések áthidalására képesek. Hőmérsékleti szempontból a legtöbb előnyt az elasztomer külső köpennyel rendelkező radiális tengelytömítés és az acél vagy öntvény ház párosítása kínálja.
a
Megengedett ferdeség A beépített radiális tengelytömítésnek központosan és a tengelyre merőlegesen kell elhelyezkednie. A merőlegességi tűrések (DIN 3761) a szomszédos táblázat szerinti értékeket nem haladhatják meg. Nagyobb eltérések (ferdeség) az előidézett szivattyúhatáson keresztül a tömítőhatást negatívan befolyásolhatják. Ezenkívül érdes felületen a tömítőél vártnál nagyobb kopása is felléphet.
Merevség A befogadó furatok/fészkek gazdasági okokból gyakran kis falvastagsággal készülnek. Radiális tengelytömítések kis falvastagságú, alacsony szilárdságú házakba történő beszerelése során fennáll a ház szétnyomódásának és az ennek következtében fellépő szivárgásnak a veszélye. A ház tágulását a statikus tömítettség fenntartása érdekében a radiális tömítés kiválasztásával a lehetséges határokon belül kell tartani. Ajánlatos a gumírozott külső palástú radiális tengelytömítések (pl. WA kivitel) alkalmazása vagy a fészek tűrésének megváltoztatása. A ferdeség ábrázolása
Osztott házak Az osztott házak osztásánál statikus tömítettség WA kivitelű (külső elasztomer palást) radiális tengelytömítéssel érhető el. Az elasztomerek jó rugalmas alakíthatósága és alakkitöltési képessége révén éri el az elvárt statikus tömítettséget, így az osztott fészkek illesztési vonala és esetleges eltolódása is biztonsággal tömíthető.
tengelyátmérő /mm
merőlegesség tűrése /mm
25-ig 25 … 80 80 felett
0,2 0,3
0,1
DICHTOMATIK
Szerelés
Fontos a gondos és kifogástalan szerelésre figyelni. A meghibásodások és sérülések kb. 30%-a a szerelési hibákra vagy nem megfelelő szerelési segédeszközökre vezethető vissza. A radiális tengelytömítések szerelése DIN 3760 szerint végzendő.
A radiális tengelytömítés megmunkált tengelyen (horony, menet, tengelyváll, tengelyvég, élek) felett történő szereléséhez használjon megfelelő szerelőkúpot. A hüvely ne legyen sérült (karcok) vagy érdes felületű. A biztos elhelyezkedés érdekében gondoskodni kell arról, hogy a teljes külső palást a horonyban feküdjön. Ha a radiális tengelytömítés homlokoldali letörése a fészek letörésénél fekszik, csökken a felfekvő felület és fennáll a radiális tengelytömítés furatból történő „kivándorlásának” a veszélye. A tömítőajak és porvédő ajak közti tér zsírral történő esetleges megtöltését gondosan kell elvégezni. A felhordáshoz használt segédeszközök (pl. ecset) működést zavaró maradványokat hagyhatnak a tömítésen. Az ajkak közti teret csak 2/3 részben szabad zsírral feltölteni.
A szerelés előtt a radiális tengelytömítést és annak fészkét gondosan meg kell tisztítani. Ennek elmaradása esetén a megtapadó szennyeződések darabjai az indítást követő rövid időn belül szivárgást idézhetnek elő. Kérjük, figyeljen a szerelési útmutatóban leírtakra. A radiális tengelytömítést lehetőség szerint mechanikus vagy hidraulikus készülékkel kell a fészekbe benyomni. Ez a tömítés külső oldalán, nagy felületen fekszik fel, így az erő közvetlenül a külső palást közelében hat. Kérjük, figyeljen arra, hogy a szerelőszerszám a kellő ideig a véghelyzetben maradjon, mert így minimalizálható a radiális tengelytömítés visszarugózása vagy merőlegestől eltérő pozíciójának kockázata.
WCP 20 Az ábra a WCP 20 helyes szerelését mutatja. A WCP 20 megmunkált tengelyen át történő szereléséhez használjon szerelőkúpot, ami a szerelés során vezeti, és nem engedi kifordulni a tömítőajkat.
Különféle segédeszközök tengelytömítések szereléséhez
ø d1
ø dk
6 - 60 65 - 135 140 - 170
ø ø ø
A WCP 20 szereléséhez a külső oldalt letöréssel illetve lekerekítéssel kell ellátni. Egyebek tekintetében a radiális tengelytömítések szerelésére vonatkozó általános szerelési irányelvek érvényesek. Letörések (dk) a táblázat szerint.
d1 - 3.5 d1 - 4.5 d1 - 6
15°-20°
ø dk Montagekonus WCP21
ø d1
R ≤ 0,6
