U industrijskom području, brtveni elementi su ključne komponente za sprječavanje curenja tekućina (kao što su ulje, voda, kemikalije ili plin). Među raznim brtvama postoji kategorija visokoučinkovitih brtvenih prstenova čija jezgra sadrži „srce snage“ – oprugu. Ona osigurava da brtva održava dugoročne, stabilne performanse brtvljenja čak i u teškim radnim uvjetima. Ovaj članak istražuje glavne vrste opruga koje se koriste u brtvenim prstenovima i njihove jedinstvene uloge.
I. Zašto je potrebna opruga? – Osnovna funkcija opruge
U dinamičkim primjenama brtvljenja (npr. rotirajuće osovine, klipnjače s povratnim kretanjem), brtvena usna može postupno izgubiti čvrsti kontakt s površinom za spajanje zbog trošenja, širenja/skupljanja materijala zbog promjena temperature i neusklađenosti osovine, što dovodi do propuštanja. Osnovna funkcija ugrađene opruge je da...osiguravaju kontinuiranu i stabilnu radijalnu kompenzacijsku siludo:
- Kompenzacija za habanje: Automatski preuzimaju zazor nastao dugotrajnim trošenjem.
- Prilagodite tolerancijeKompenzirajte dimenzijske i geometrijske tolerancije osovine ili kućišta.
- Rukovanje toplinskim širenjem/skupljanjemOdržavajte dovoljan tlak brtvljenja tijekom značajnih temperaturnih fluktuacija.
- Osigurajte konstantno brtvljenjeJamčimo da se sila brtvljenja neće značajno smanjiti tijekom vijeka trajanja.
Brtve s takvim oprugama obično se nazivajubrtve s oprugom, a najčešći primjer je brtva s opružnim napajanjem.
II. Glavne vrste opruga i njihove karakteristike i primjena
Vrsta opruge izravno određuje performanse i primjenu brtvenog prstena. U nastavku je navedeno nekoliko glavnih vrsta opruga:
1. V-opruga (V-opruga)
- StrukturaIzrađeno od precizno prešane trake od nehrđajućeg čelika, koje tvore kontinuiranu strukturu u obliku slova V; presjek podsjeća na niz slova "V".
- Funkcija i prednosti:
- Jednolika radijalna silaOsigurava vrlo glatko, ravnomjerno radijalno opterećenje, što dovodi do ravnomjernog trošenja rubova i stabilnog brtvljenja.
- Nisko trenjeRelativno nisko trenje tijekom kretanja zbog male kontaktne površine s unutarnjom stijenkom brtve.
- Otpornost na savijanjeKontinuirana trakasta struktura čini je otpornom na uvijanje ili savijanje tijekom instalacije, posebno pogodnom za velike promjere.
- Tipične primjeneNajsvestraniji i najčešći tip, pogodan za većinu rotacijskih, klipnih i statičkih primjena; prvi izbor za mnoge standardne brtve s oprugama.
2. Spiralna opruga (spiralna opruga)
- StrukturaIzrađena od okrugle ili pravokutne žice namotane u kontinuiranu spiralnu zavojnicu.
- Funkcija i prednosti:
- Visoka sila oprugePruža veću površinsku silu opruge od V-opruga, što rezultira jačim tlakom brtvljenja.
- Izvrsna otpornost na kompresijuPosebno zavojnice izrađene od pravokutne žice (kosa spiralna opruga) izvrsno podnose aksijalnu kompresiju i bočna opterećenja te su manje sklone urušavanju pod visokim tlakom.
- Otpornost na niske temperatureManja brzina opadanja sile opruge pri vrlo niskim temperaturama u usporedbi s V-oprugama.
- Tipične primjene:
- Uvjeti visokog tlakaČesto se koristi za statičko i dinamičko brtvljenje pod ekstremno visokim tlakom.
- Uvjeti niskih temperaturaKao što su kriogeni mediji poput LNG-a, tekućeg dušika, tekućeg kisika.
- Primjene za velike zaliheBolje kompenzira veće radijalne zazore i ekscentricitet.
3. U-opruga (U-opruga)
- StrukturaSlična je strukturi kao V-opruga, ali je presjek u obliku slova "U".
- Funkcija i prednosti:
- Srednja sila oprugeNjegove karakteristike sile opruge su između onih V-opruga i spiralnih opruga.
- IsplativoOpćenito niži troškovi proizvodnje.
- Tipične primjeneNalazi se u nekim cjenovno osjetljivim primjenama niskog do srednjeg tlaka gdje uvjeti nisu ekstremni; rjeđe od V i spiralnih opruga.
4. Valovito proljeće (Valovito proljeće)
- StrukturaPlosnati metalni prsten s više kontinuiranih vrhova i dolina.
- Funkcija i prednosti:
- Kompaktni prostorZahtijeva minimalan aksijalni prostor za ugradnju, idealno za tankostijene, kompaktne izvedbe.
- Kontrolirana silaSposoban za pružanje precizno projektirane sile prednaprezanja.
- Tipične primjenePrimarno se koristi zastatičko brtvljenje, koji djeluje kao element za kompenzaciju prednaprezanja za O-prstenove ili druge elastomerne brtve, a ne za kompenzaciju usana u dinamičkim brtvama.
III. Kako odabrati pravu vrstu opruge?
Odabir vrste opruge zahtijeva sveobuhvatno razmatranje sljedećih čimbenika:
- Radni tlakZa visoki tlak je poželjnija spiralna opruga; V-opruga je dobar izbor za niski/srednji tlak.
- Vrsta pokretaV-opruge koje pružaju jednoliku silu imaju prioritet za rotacijsko brtvljenje; obje se mogu koristiti za povratno gibanje.
- Raspon temperatureSpiralne opruge (posebno pravokutne žice) su pouzdanije na vrlo niskim temperaturama.
- Kompatibilnost medijaMaterijal opruge (obično nehrđajući čelik 304 ili 316) mora biti kompatibilan s medijem; visoko korozivna okruženja mogu zahtijevati posebne materijale poput Hastelloya.
- Prostorna ograničenjaValne opruge mogu se uzeti u obzir za statičko brtvljenje kada je aksijalni prostor ograničen.
- Troškovni proračunV-opruge nude visoku cijenu; spiralne opruge nude izvrsne performanse, ali uz relativno višu cijenu.
Zaključak
Iako mala, opruga je duša brtve s oprugom. Od V-opruge koja pruža ujednačen tlak do spiralne opruge koja pruža ultra-visoku otpornost na tlak, svaka vrsta je stvorena za rješavanje specifičnih inženjerskih izazova. Razumijevanje njihovih jedinstvenih funkcija i primjenjivih scenarija ključni je korak u odabiru najprikladnijeg i najpouzdanijeg rješenja za brtvljenje opreme, čime se učinkovito povećava pouzdanost, učinkovitost, vijek trajanja i uklanjaju rizici od curenja.
Vrijeme objave: 22. rujna 2025.