Akcesoria do sprężyn gazowych

Akcesoria do sprężyn gazowych rozszerzają podstawową funkcjonalność sprężyny i pozwalają dostosować ją do wymagań konkretnej konstrukcji. Sama sprężyna gazowa odpowiada przede wszystkim za generowanie siły wspomagającej podnoszenie, otwieranie, zamykanie lub utrzymywanie elementu, natomiast dodatkowy osprzęt może zwiększać bezpieczeństwo, chronić tłoczysko przed zanieczyszczeniami albo poprawiać jego prowadzenie. W ofercie Pneumat System znajdują się m.in. osłony blokujące, osłony tłoczyska/stabilizatory oraz pierścienie zgarniające. Osłona blokująca może pełnić funkcję mechaniczną związaną z zabezpieczeniem położenia sprężyny. Stabilizator jest przeznaczony do pracy z długimi skokami i może ograniczać niekorzystne oddziaływania wynikające z długości wysuniętego tłoczyska. Pierścień zgarniający natomiast chroni strefę tłoczyska przed przedostawaniem się zabrudzeń w kierunku uszczelnienia. Dostępne akcesoria różnią się wymiarami i zakresem zastosowania, dlatego powinny być dobierane do konkretnego wariantu sprężyny.

Sprężyna gazowa wytwarza określoną siłę wynikającą z ciśnienia gazu działającego na powierzchnię tłoka. Jej podstawowym zadaniem jest równoważenie części ciężaru pokrywy oraz kontrolowanie jej ruchu. Nie oznacza to jednak automatycznie, że sprężyna stanowi mechaniczne zabezpieczenie przed opadnięciem elementu w każdych warunkach. Siła sprężyny może zmieniać się wraz z położeniem mechanizmu, temperaturą, geometrią punktów mocowania i zużyciem elementów. Jeżeli pod podniesioną pokrywą wykonywane są czynności serwisowe, konsekwencje przypadkowego zamknięcia mogą być poważne. Dlatego w aplikacjach wymagających dodatkowego zabezpieczenia warto przewidzieć rozwiązanie mechaniczne, takie jak odpowiednio dobrana osłona blokująca. Nie należy przy tym zakładać, że samo zastosowanie sprężyny gazowej automatycznie spełnia wszystkie wymagania bezpieczeństwa maszyny.

Zasada działania opiera się na utworzeniu mechanicznego elementu zabezpieczającego sprężynę w odpowiednim położeniu. Po wysunięciu sprężyny osłona może przejąć funkcję mechaniczną uniemożliwiającą swobodne skrócenie zespołu bez wcześniejszego zwolnienia zabezpieczenia. W przeciwieństwie do działania samej sprężyny gazowej nie jest to zabezpieczenie wynikające z ciśnienia gazu. Z tego powodu rozwiązanie może stanowić dodatkowy poziom ochrony konstrukcji, zwłaszcza w położeniu otwartym. Szczegółowy sposób pracy powinien jednak zawsze odpowiadać konstrukcji konkretnego zestawu. Należy zweryfikować m.in. skok, średnicę tłoczyska, sposób mocowania sprężyny oraz możliwość swobodnego działania osłony w pełnym zakresie ruchu. Pneumat System oferuje różne warianty osłon dopasowane do poszczególnych wymiarów sprężyn.

Osłona blokująca znajduje zastosowanie przede wszystkim tam, gdzie sprężyna gazowa podtrzymuje element, którego niekontrolowane zamknięcie mogłoby spowodować uszkodzenie urządzenia albo zagrożenie dla operatora. Typowe przykłady to ciężkie klapy maszyn, pokrywy serwisowe, drzwi technologiczne, włazy, pulpity, elementy zabudów oraz ruchome osłony urządzeń. Rozwiązanie jest szczególnie wartościowe, kiedy po otwarciu elementu pracownik musi wykonać pod nim przegląd, czyszczenie, wymianę części lub regulację. Dobór zabezpieczenia należy traktować jako część projektowania całego mechanizmu. Znaczenie mają masa klapy, położenie środka ciężkości, geometria zawiasów, pozycje montażowe sprężyny, jej skok i siła oraz wymagania wynikające z oceny ryzyka maszyny.

Podstawową zasadą jest dobór wariantu odpowiadającego konkretnemu skokowi sprężyny. Osłona nie powinna być wybierana wyłącznie na podstawie przybliżonej długości całego mechanizmu. W ofercie Pneumat System dostępne są warianty dla skoków m.in. 120, 140, 160, 180, 200, 250, 300, 350, 400, 500 i do 550 mm, zależnie od średnicy tłoczyska. Karta kategorii określa całkowity zakres jako 120–550 mm. Przy doborze należy ustalić oznaczenie istniejącej sprężyny albo dokładnie określić jej skok. Błędny dobór może spowodować, że osłona nie osiągnie właściwego położenia przy pełnym wysunięciu lub będzie ograniczać ruch. Dlatego najlepiej dobierać ją jako element kompatybilny z konkretną serią i wymiarem sprężyny.

Tak. Średnica tłoczyska jest jednym z podstawowych parametrów kompatybilności. Osłona musi współpracować geometrycznie z konstrukcją konkretnej sprężyny, dlatego nie można traktować jej jako elementu całkowicie uniwersalnego. W ofercie Pneumat System osłony blokujące obejmują sprężyny z tłoczyskami o średnicy 8, 10 i 14 mm. Dla poszczególnych średnic dostępne są określone zakresy skoków. Przykładowo warianty oznaczone ST TUB08... dotyczą tłoczysk Ø8 mm, ST TUB10... – Ø10 mm, natomiast ST TUB14... – Ø14 mm. Przy modernizacji istniejącego urządzenia warto więc sprawdzić nie tylko siłę sprężyny i jej skok, lecz również średnicę tłoczyska oraz cylindra.

Może ograniczać bezpośredni kontakt tłoczyska z niektórymi elementami otoczenia, ale nie należy traktować jej jako uniwersalnego pancerza odpornego na dowolne uderzenia. W aplikacji przemysłowej należy przeanalizować, czy sprężyna jest narażona na spadające detale, odpryski, kontakt z narzędziami czy elementami ruchomymi maszyny. Jeżeli takie ryzyko występuje, może być konieczne zastosowanie dodatkowej osłony konstrukcyjnej. Stabilizator ma określoną funkcję wynikającą z konstrukcji sprężyny i nie zastępuje pełnego systemu ochronnego maszyny.

Tak. Powierzchnia tłoczyska współpracuje z elementami prowadzącymi i uszczelniającymi. Głębokie rysy, wgniecenia, korozja lub przywarte twarde cząstki mogą negatywnie wpływać na pracę uszczelnienia. Uszkodzona powierzchnia przechodząca przez strefę uszczelnienia może zwiększać zużycie, a w konsekwencji sprzyjać utracie gazu lub pogorszeniu charakterystyki sprężyny. Z tego powodu ochrona tłoczyska przed zanieczyszczeniami oraz uszkodzeniami mechanicznymi jest istotnym elementem eksploatacji.

Jest to stalowy element przeznaczony do współpracy ze sprężynami gazowymi o stosunkowo dużych skokach. W ofercie Pneumat System stabilizatory/osłony obejmują zakres skoku 550–900 mm. W przypadku długiego tłoczyska szczególnie ważne stają się warunki jego prowadzenia oraz ograniczenie niepożądanych obciążeń poprzecznych. Stabilizator należy jednak dobierać jako element kompatybilny z daną sprężyną, a nie jako uniwersalne rozwiązanie naprawiające błędy geometrii konstrukcji.

Wraz ze wzrostem długości wysuniętej części tłoczyska rośnie jego smukłość. Oznacza to większą wrażliwość na siły boczne, niedokładne ustawienie punktów mocowania oraz odchylenia osiowe. Sprężyna gazowa została zaprojektowana przede wszystkim do przenoszenia obciążeń osiowych. Jeżeli mechanizm wymusza znaczące obciążenia boczne, zwiększa się ryzyko nierównomiernej pracy, zużycia uszczelnienia, prowadzenia oraz samego tłoczyska. Właśnie dlatego w konstrukcjach wykorzystujących skoki rzędu kilkuset milimetrów prawidłowe prowadzenie i geometria montażu są szczególnie istotne. Stabilizator może być częścią rozwiązania ograniczającego niekorzystne zachowanie długiego elementu.

Nie należy tak zakładać. Podstawową metodą ograniczenia obciążeń bocznych jest prawidłowe zaprojektowanie geometrii mechanizmu. Punkty mocowania powinny umożliwiać sprężynie pracę możliwie osiową. Jeżeli podczas ruchu powstają znaczne momenty zginające, należy przeanalizować położenie zawiasów, mocowań i rodzaj zastosowanych zakończeń. Stabilizator może wspomóc prowadzenie konstrukcji, ale nie powinien być wykorzystywany do kompensowania poważnego błędu montażowego.

Są to dwa różne rodzaje akcesoriów, mimo że wizualnie mogą przypominać elementy osłaniające sprężynę. Osłona blokująca jest oferowana w zakresie skoku 120–550 mm i dla tłoczysk Ø8–14 mm. Osłona tłoczyska/stabilizator obejmuje przede wszystkim długie skoki 550–900 mm i tłoczyska Ø10–14 mm. W praktyce oznacza to, że osłona blokująca związana jest przede wszystkim z funkcją mechanicznego zabezpieczenia, natomiast stabilizator z ochroną i prowadzeniem długiego zespołu. Dobór należy więc zaczynać od określenia problemu, który chcemy rozwiązać.

Pierścień zgarniający, określany również jako zgarniacz tłoczyska, jest elementem umieszczanym w rejonie wyjścia tłoczyska z cylindra. Jego podstawowym zadaniem jest ograniczenie przenoszenia zabrudzeń z powierzchni tłoczyska w kierunku elementów prowadzących i uszczelniających. Pneumat System oferuje pierścienie zgarniające do sprężyn gwintowanych.

Podczas ruchu tłoczyska jego powierzchnia przechodzi przez strefę zgarniacza. Element zgarniający pozostaje w kontakcie lub odpowiedniej bliskości z powierzchnią tłoczyska i mechanicznie ogranicza przemieszczanie się zabrudzeń w stronę uszczelnienia. Ma to znaczenie w miejscach, gdzie występują pyły, drobiny technologiczne czy inne zanieczyszczenia osiadające na powierzchni metalowej. Pierścień zgarniający nie oczyszcza jednak tłoczyska w sposób absolutny i nie zastępuje dodatkowych zabezpieczeń w ekstremalnie zapylonych aplikacjach.

Tłoczysko wykonuje ruch posuwisty przez strefę prowadzenia i uszczelnienia. Jeżeli znajdują się na nim twarde cząstki, mogą one zwiększać tarcie i działać ściernie. Szczególnie niekorzystne są drobiny metalu, piasek, pył mineralny czy zaschnięte osady procesowe. Wielokrotne przechodzenie zabrudzonej powierzchni przez uszczelnienie może przyspieszać jego zużycie. Zgarniacz ogranicza ilość zanieczyszczeń transportowanych przez ruchome tłoczysko i dlatego jest istotnym dodatkiem w trudniejszych warunkach środowiskowych.

Nie należy utożsamiać tych dwóch elementów. Zgarniacz oraz właściwe uszczelnienie pełnią odmienne funkcje. Zgarniacz przede wszystkim ogranicza ilość zabrudzeń wprowadzanych wraz z tłoczyskiem. Uszczelnienie odpowiada natomiast za zachowanie szczelności zespołu zawierającego gaz pod ciśnieniem. Można więc powiedzieć, że zgarniacz pomaga chronić warunki pracy uszczelnienia, ale sam go nie zastępuje.

Podstawową funkcją pierścienia jest zgarnianie zanieczyszczeń z tłoczyska. Nie powinno się automatycznie traktować go jako hermetycznego zabezpieczenia sprężyny przed wodą. Jeżeli urządzenie pracuje na zewnątrz, jest myte strumieniem wody albo znajduje się w środowisku stale wilgotnym, konieczna jest analiza całej konstrukcji sprężyny, materiałów, uszczelnień i sposobu montażu. W takich warunkach warto już na etapie projektowania określić wymagany poziom ochrony środowiskowej.

Zgarniacz oddziałuje mechanicznie na powierzchnię tłoczyska, dlatego może wpływać również na znajdujący się na niej film zanieczyszczeń. Nie należy jednak traktować go jako układu przeznaczonego specjalnie do separacji oleju technologicznego. Jeżeli w otoczeniu występują chłodziwa, oleje lub środki chemiczne, konieczne jest sprawdzenie ich wpływu na NBR, PVC oraz pozostałe materiały pierścienia. Karta Pneumat System podaje właśnie kombinację aluminium/NBR/PVC.

Najbezpieczniej dobierać go na podstawie średnicy tłoczyska i średnicy cylindra, a najlepiej bezpośrednio do oznaczenia sprężyny. Przykładowo wariant 8/18 przeznaczony jest dla sprężyn z tłoczyskiem Ø8 mm, natomiast wariant 14/28 dla tłoczyska Ø14 mm i cylindra odpowiadającego danej rodzinie konstrukcyjnej. Nie należy próbować dopasowywać pierścienia poprzez rozwiercanie, ściskanie czy inne modyfikacje.

Tak. Nadmierny nacisk elementu na tłoczysko może zwiększać tarcie, utrudniać płynny ruch oraz prowadzić do przyspieszonego zużycia współpracujących powierzchni. Z kolei zbyt luźny element może nieskutecznie usuwać zabrudzenia. Dlatego bardzo ważny jest dobór wariantu zaprojektowanego dla konkretnej średnicy tłoczyska zamiast stosowania rozwiązania przypadkowego.

Najlepiej przygotować:

• numer katalogowy lub oznaczenie sprężyny,
• średnicę tłoczyska,
• średnicę cylindra,
• skok,
• długość sprężyny w stanie rozłożonym i złożonym,
• siłę nominalną,
• rodzaje końcówek mocujących,
• opis sposobu montażu,
• warunki środowiskowe,
• częstotliwość cykli,
• informację, czy akcesorium ma chronić, stabilizować czy blokować mechanizm.

Taki zestaw danych znacząco zmniejsza ryzyko błędnego doboru.

Dobrze dobrany osprzęt może ograniczać źródła problemów eksploatacyjnych, zanim doprowadzą do awarii. Zgarniacz ogranicza przedostawanie się zanieczyszczeń w kierunku strefy uszczelnienia. Stabilizator może wspomagać prawidłową pracę długiego zespołu. Osłona blokująca może zwiększyć bezpieczeństwo obsługi mechanizmu. Korzyść ekonomiczna nie wynika więc z samego posiadania dodatkowego elementu, lecz z ograniczenia ryzyka uszkodzeń, przestojów i nieplanowanych interwencji serwisowych.