Udostępnij artykuł:

Sprężyny sprężające do gazów przemysłowych – konstrukcja, zalety i zastosowania

Naciskowe sprężyny gazowe podtrzymują ruchome części lub kompensują ciężar. Stosuje się je na przykład do drzwi, włazów lub ramion obrotowych. Zwłaszcza w inżynierii mechanicznej i inżynierii roślinnej, ze względów bezpieczeństwa może być przydatne dostarczenie niektórych komponentów i maszyn z włazami. Sprężyny gazowe umożliwiają ich otwieranie i zamykanie, zwłaszcza w przypadku ciężkich włazów i drzwi. Ten artykuł na blogu wyjaśnia, jak działają, jakie są warianty i gdzie jeszcze można je wykorzystać.

Naciskowe sprężyny gazowe i naciągowe sprężyny gazowe

Termin sprężyna gazowa lub przemysłowa sprężyna gazowa jest używany jako ogólny termin dla sprężyn napinających gaz i sprężyn sprężających gaz. Sprężyny sprężające gaz składają się z cylindra, tłoka i tłoczyska. Tłok podłączony do tłoczyska jest ruchomy. Cylinder tworzy ramę sprężyny sprężania gazu. W zależności od typu mogą istnieć różne adaptery do łączenia z innymi komponentami, np. kołki gwintowane, złącza kątowe lub łączniki kabłąkowe. Ciśnienie gazu jest ustawiane za pomocą zaworu.

Sprężyny sprężające gazowe przechowują energię dostarczaną do nich, gdy tłoczysko jest wpychane przez sprężanie gazu w cylindrze, np. gazu azotowego. Gaz sprężony przez zmianę objętości ma na celu odzyskanie pierwotnej objętości, a tym samym wygenerowanie siły powrotnej, która odpycha tłok, a tym samym tłoczysko. Gdy sprężyny sprężające gazu są w spoczynku, tłok z tłoczyskiem jest całkowicie wysunięty.

Przepustnice sprężania gazu są specjalnym rodzajem sprężyn sprężania gazu. Oprócz wspomagania ruchu, funkcja tłumienia jest instalowana za pomocą otworu ciśnienia wstecznego, tj. Regulują one prędkość ruchu zamykania przez wewnętrzną kompensację ciśnienia, a tym samym tłumią wstrząsy. W zależności od konstrukcji, olej może być również używany do regulacji prędkości wciskanej. Olej nieściśliwy jest kierowany przez otwór ciśnienia wstecznego, co ogranicza natężenie przepływu oleju między komorami oddzielonymi tłokiem. W połączeniu z dodatkową komorą wypełnioną gazem można uzyskać efekt tłumienia i ograniczoną prędkość ruchu tłoka w cylindrze.

  • Sprężyna dociskowa lewego gazu (1) = może być montowana tylko do maksymalnego nachylenia 60°
  • Prawa sprężyna sprężysta gazu (2) = dowolny kierunek montażu
  • 1 = Część montażowa
  • 2 = Obudowa cylindra
  • 3 = Tłok
  • 4 = Tłoczysko
  • 5 = Otwór ciśnienia wstecznego
  • 6 = Uszczelnienie
  • 7 = Prowadnica tłoczyska
  • 8 = Olej
  • 9 = Wolny tłok
  • 10 = Napełnianie gazem (kompresja)
  • A = Komora A
  • B = Komora B
  • C = Komora C

Sprężyny napinające gaz są skonstruowane podobnie jak sprężyny sprężające gaz. W takich przypadkach tłoczysko znajduje się jednak we wnętrzu cylindra, początkowo w położeniu nieobciążonym. Gdy tłoczysko jest umieszczone pod obciążeniem rozciągającym, a tłok jest wyciągnięty na zewnątrz, gaz, np. azot, w komorach (A i B) jest ściskany. Skompresowany gaz próbuje odzyskać swoją pierwotną objętość i popycha tłok z powrotem do pierwotnego położenia.

  • 1 = Część montażowa
  • 2 = Obudowa cylindra
  • 3 = Uszczelnienie
  • 4 = Tłok
  • 5 = Otwór ciśnienia wstecznego
  • 6 = Otwór wentylacyjny
  • 7 = Prowadnica tłoczyska
  • A = Komora A (napełniona gazem)
  • B = Komora B (napełniona gazem)

Konstrukcja naciskowych sprężyn gazowych

Ważnymi parametrami do obliczania naciskowych sprężyn gazowych są ich punkty mocowania. Mają one bezpośredni wpływ na funkcjonowanie. Naciskowe sprężyny gazowe spełniają swoje zadanie tylko wtedy, gdy są prawidłowo umieszczone i zwymiarowane. Zamknięty właz służy jako punkt wyjścia do obliczeń.

W przypadku włazów wymaganą siłę rozprężania naciskowej sprężyny gazowej można na przykład obliczyć w następujący sposób:

F = \frac {W \times A}{B \times n} \times 1.1
  • W = waga drzwi itp. w kg
  • A = odległość pozioma między zawiasem a środkiem ciężkości (punkt, w którym cały ciężar włazu jest utrzymywany)
  • B = odległość pionowa między zawiasem a punktem mocowania sprężyny sprężystej
  • n = Liczba naciskowych sprężyn gazowych, które należy zastosować
  • F = Wymagana siła wypychania (przy maksymalnej długości)
  • 1 = Drzwi
  • 2 = Linia osi

Zalety naciskowych sprężyn gazowych

Naciskowe sprężyny gazowe mają kilka zalet w porównaniu z konwencjonalnymi sprężynami naciskowymi:

  • Precyzyjne sterowanie ruchem: Precyzyjne sterowanie ruchem jest możliwe dzięki regulowanemu tłumieniu. Nie ma gwałtownych zatrzymań ani niepożądanych wibracji. Siłę można również precyzyjnie regulować.
  • Trwałość i niezawodność: Naciskowe sprężyny gazowe są w pełni uszczelnione, dlatego są mniej podatne na zużycie i wpływy zewnętrzne.
  • Łatwa instalacja i konserwacja: Konserwacja sprężyn gazowych jest symboliczna, ponieważ nie wymagają dodatkowego smarowania
  • Wysoka i prawie stała siła: Pomimo dość kompaktowej obudowy, sprężyny naciskowe mogą generować znaczne siły, które pozostają prawie stałe przez cały skok. Naciskowe sprężyny gazowe z tłumieniem mają krzywą siły załamania w obszarze, w którym inicjowany jest efekt tłumienia.

Różne warianty naciskowych sprężyn gazowych

Dostępne są różne rodzaje naciskowych sprężyn gazowych do różnych zastosowań:

  • Blokujące naciskowe sprężyny gazowe: Blokujące naciskowe sprężyny gazowe można zablokować w różnych pozycjach.
  • Naciskowe sprężyny gazowe z głowicą kulową: Naciskowe sprężyny gazowe z głowicą kulową mają głowicę kulową na końcu tłoczyska. Umożliwia to zintegrowanie naciskowej sprężyny gazowej w sposób elastyczny i ruchomy.
  • Naciskowe sprężyny gazowe do pokryw: Naciskowe sprężyny gazowe do pokryw ułatwiają otwieranie, przytrzymywanie i zamykanie pokryw w kontrolowany sposób.
  • Naciskowe sprężyny gazowe z pływającym tłokiem: Naciskowe sprężyny gazowe z pływającym tłokiem mają specjalną konstrukcję z dwoma cylindrami. Pływający tłok oddziela gaz i olej od siebie.
  • Progresywne i degresywne naciskowe sprężyny gazowe: Ze względu na nieliniową siłę rozprężania, progresywne lub degresywne naciskowe sprężyny gazowe są używane na bardzo ciężkich drzwiach lub włazach. W zależności od konstrukcji zapewniają większe wsparcie na początku skoku lub na końcu skoku.

Naciskowe sprężyny gazowe firmy MISUMI

MISUMI oferuje różne przemysłowe sprężyny gazowe. Obejmuje to kompaktowe naciskowe sprężyny gazowe do zastosowań oszczędzających miejsce, naciskowe sprężyny gazowe, które umożliwiają wysokie obciążenia początkowe i szeroki zakres długości skoku.

Poniższa tabela zawiera przegląd dostępnych sprężyn gazowych i ich możliwych zastosowań:

Właściwości sprężyn gazowych
Nazwa katalogu Właściwości Obciążenie wstępne — N Średnica zewnętrzna [D] Skok – S
min. maks. min. maks. min. maks.
GSP Kompaktowy i bardzo wytrzymały.
Większy wybór rozmiarów dla większej swobody.		 1500 30000 19 63 10 80
GSQ Typ GSP32 do dużych obciążeń (obciążenie początkowe jest o 32% większe niż GSP32). 6600 6600 32 32 10 80
GSN Niższa wysokość, idealna do dużych obciążeń. 3750 20000 32 63 10 100
MGSN Klasa podstawowa o mniejszej średnicy, która zapewnia, że pasuje również do form kompaktowych. 1000 5100 16 32 10 80
MGSL Idealna do zastosowań o nieco większym obciążeniu niż w przypadku sprężyn śrubowych. 800 1600 19 25 10 80
MGSM Typ odporny na wkręcanie 400 800 12 16 10 25
GSX Klasyczna sprężyna gazowa 4750 31000 32 63 10 80
GSV Duży wybór około 150 rozmiarów. Najczęściej używany model. 1700 117000 19 195 7 125
GST Średnica, długość i obciążenie jak w przypadku GSV. Głębokość otworu nastawczego jest niższa niż w przypadku GSV. 3600 95400 32 150 10 125
GSH Średnica, długość i obciążenie jak w przypadku GSV / GST, kształt dolnego rowka i odległość montażu są różne 9200 66300 50 120 10 125
GSK Siła początkowa do maksymalnie 106 000 N i maksymalna długość skoku do 300 mm. 1700 106000 32 195 10 300
GSSC Początkowe obciążenie do maksymalnie 184 100 N, zamocowana plastikowa nasadka zapobiega zanieczyszczeniu 4250 184100 25 150 6 50
HSE Minimalna średnica Ø 12, najmniejszy model 50 3200 12 32 7 125

MISUMI dostarcza również sprężyny gazowe ze zintegrowanymi urządzeniami zabezpieczającymi:

  • OSAS: aktywna ochrona przed nadmiernym udarem
  • USAS: aktywna ochrona przed niekontrolowanym udarem powrotnym
  • OPAS: aktywne urządzenie zabezpieczające przed nadciśnieniem

OSAS zapewnia, że wewnętrzny gaz azotowy jest uwalniany podczas nadbiegu, a tym samym zapobiega deformacji sprężyny gazowej. System USAS zapobiega pękaniu wewnętrznych elementów sprężyny gazowej i wypychaniu tłoczyska na zewnątrz, gdy ruch tłoczyska staje się niekontrolowany. OPAS jest aktywnym zabezpieczeniem przed przeciążeniem przez nadciśnienie. Jeśli olej maszynowy lub inna substancja przedostanie się do sprężyny gazowej i spowoduje nienormalny wzrost ciśnienia, OPAS uwalnia wewnętrzny gaz azotowy, zapobiegając w ten sposób odkształceniu i/lub awarii sprężyny gazowej.

Zastosowanie naciskowych sprężyn gazowych

Oprócz wielu innych zastosowań, sprężyny gazowe mogą być również używane do urządzeń zabezpieczających. W sytuacjach awaryjnych mogą one być na przykład używane do szybkiego i kontrolowanego otwierania drzwi ewakuacyjnych lub włazów awaryjnych. Naciskowe sprężyny gazowe mogą pomóc podczas ustawiania i mocowania obrabianych przedmiotów podczas montażu lub z urządzeniami testującymi.

Naciskowe sprężyny gazowe mogą być również instalowane bezpośrednio w systemie kompozytowym, na przykład za pomocą wyświetlacza regulacji ciśnienia. Umożliwia to precyzyjną kontrolę siły sprężyny i zwiększa bezpieczeństwo. MISUMI oferuje wszystkie komponenty wymagane do tego celu.

Podczas wybierania poszczególnych składników zaleca się następującą sekwencję:

Taki układ złożony można skonstruować w następujący sposób, na przykład:

  • 1 = Naciskowa sprężyna gazowa
  • 2 do 4 = Adapter
  • 5 = Wąż materiałowy
  • 6 = Zacisk do podłączenia
  • 7 = Moduł sterowania ciśnieniem

Instrukcje dotyczące instalacji i bezpieczeństwa

Przemysłowe naciskowe i rozciągane sprężyny gazowe są dopuszczone wyłącznie do użytku przemysłowego i nie są dopuszczone do montażu w pojazdach silnikowych. Nieprawidłowa instalacja, użytkowanie w wilgotnym środowisku lub na zewnątrz oraz modyfikacja ciśnienia gazu lub butli może prowadzić do awarii i poważnych wypadków, w tym wybuchów. Sprężyny kompresyjne gazowe są dostarczane z zadanym ciśnieniem i są przeznaczone do stosowania z tym zadanym ciśnieniem. Tego ciśnienia nie wolno zmieniać. Uszkodzone naciskowe sprężyny gazowe należy natychmiast wymienić. Podczas zdejmowania i wymiany urządzenia należy nosić okulary ochronne. Sprężyna naciskowa powinna zostać rozhermetyzowana przed utylizacją. Ze względów bezpieczeństwa sprężony gaz należy najpierw uwolnić ze sprężyny.

Sprężyny gazowe zawierają gaz pod wysokim ciśnieniem. Dlatego szczególnie ważne jest przestrzeganie pewnych zasad podczas ich używania i instalowania. Dlatego nigdy nie wolno ich modyfikować, podgrzewać w żadnej formie (np. przez spawanie, topienie) ani rozmontowywać. Temperatura otoczenia jest również decydującym czynnikiem dla bezpiecznego użytkowania. Sprężyny gazowe, które są podgrzewane do temperatury 80°C, mogą eksplodować lub uszkodzone mogą zostać zainstalowane wewnętrznie uszczelki, co prowadzi do wycieku gazu i utraty funkcji. Po każdej stronie sprężyny zalecana jest odległość konwekcji około 2 mm w celu rozproszenia ciepła. Unikać kontaktu z otworami montażowymi.

Częste błędy, które mogą prowadzić do uszkodzenia lub wycieku gazu:

  • Wywierane jest obciążenie ukośne lub poprzeczne.
  • Sprężyna gazowa nie jest mocowana śrubami.
  • Nacisk na tłoczysko nie jest wywierany na całą powierzchnię.
  • Powierzchnia styku tłoczyska jest odkształcona.
  • Zastosowana duża ilość środka smarnego (zwłaszcza środków smarnych na bazie chloru).
  • Sprężyna gazowa zetknęła się z wilgocią, parą lub chemikaliami.
  • Gaz został napełniony lub ciśnienie zostało skorygowane.
  • Cylinder został zeszlifowany.
  • Sprężyna gazowa jest używana lub przechowywana na zewnątrz lub w wilgotnym miejscu.