Průmyslové plynové kompresní pružiny – design, výhody a použití

Plynové kompresní pružiny podporují pohyblivé části nebo kompenzují hmotnost. Používají se například pro dveře, poklopy nebo otočná ramena. Zejména v oblasti strojírenství a továrního inženýrství může být užitečné z bezpečnostních důvodů opatřit určité součásti a stroje poklopy. Plynové pružiny podporují jejich otevírání a zavírání, zejména u těžkých poklopů a dveří. Tento článek na blogu vysvětluje, jak fungují, jaké varianty existují a kde jinde je lze použít.

Plynové kompresní pružiny a plynové napínací pružiny

Termín plynová pružina neboli průmyslová plynová pružina se používá jako obecný termín pro plynové napínací pružiny a plynové kompresní pružiny. Plynové kompresní pružiny se skládají z válce, pístu a pístnice. Píst připojený k pístnici je pohyblivý. Válec tvoří rám plynové kompresní pružiny. V závislosti na typu mohou být k dispozici různé adaptéry pro připojení k jiným součástem, např. závitové kolíky, zkosené spoje nebo spřáhla. Tlak plynu se předem nastavuje pomocí ventilu.

Běžné plynové kompresní pružiny ukládají energii, která je jim dodávána, když je pístnice zatlačena stlačením plynu ve válci, např. dusíku. Plyn stlačený změnou objemu má za cíl získat zpět svůj původní objem, a tím generuje vratnou sílu, která tlačí píst a tím i pístnici zpět. Když jsou kompresní plynové pružiny v klidu, píst s pístnicí je zcela vysunutý.

Tlumiče stlačování plynu jsou speciálním typem pružiny stlačování plynu. Kromě podpůrného pohybu se funkce tlumení instaluje pomocí zpětného tlakového otvoru, tj. regulují rychlost uzavíracího pohybu vnitřní tlakovou kompenzací, čímž současně tlumí nárazy. V závislosti na konstrukci lze olej také použít k regulaci rychlosti zatlačení. Nestlačitelný olej je veden otvorem zpětného tlaku, který omezuje průtok oleje mezi komorami oddělenými pístem. V kombinaci s další plynem naplněnou komorou lze dosáhnout tlumicího účinku a omezené rychlosti pohybu pístu ve válci.

• Levá plynová kompresní pružina (1) = lze namontovat pouze do maximálního sklonu 60°
• Pravá plynová kompresní pružina (2) = jakýkoli směr montáže
• 1 = Montážní díl
• 2 = Pouzdro válce
• 3 = Píst
• 4 = Pístnice
• 5 = Otvor zpětného tlaku
• 6 = Těsnění
• 7 = Tyčové vodítko
• 8 = Olej
• 9 = Volný píst
• 10 = Plnění plynem (komprese)
• A = Komora A
• B = Komora B
• C = Komora C

Plynové napínací pružiny jsou konstruovány podobně jako plynové kompresní pružiny. V těchto případech je však pístnice uvnitř válce, zpočátku v nezatížené poloze. Když je pístnice umístěna pod zatížením v tahu a píst je vytažen ven, plyn, např. dusík, je v komorách (A a B) stlačen. Stlačený plyn se pokouší znovu získat původní objem a zatlačí píst zpět do původní polohy.

• 1 = Montážní díl
• 2 = Pouzdro válce
• 3 = Těsnění
• 4 = Píst
• 5 = Otvor zpětného tlaku
• 6 = Ventilační otvor
• 7 = Tyčové vodítko
• A = Komora A (naplněná plynem)
• B = Komora B (naplněná plynem)

Konstrukce kompresních plynových pružin

Důležitými parametry pro výpočet kompresních plynových pružin jsou jejich montážní body. Ovlivňují přímo funkci. Plynové kompresní pružiny plní svůj účel pouze tehdy, jsou-li správně umístěny a dimenzovány. Uzavřený poklop slouží jako výchozí bod pro výpočet.

U poklopů lze požadovanou sílu rozvinutí pružiny komprese plynu vypočítat například následujícím způsobem:

• W = Hmotnost dveří atd. v kg
• A = Vodorovná vzdálenost mezi závěsem a těžištěm (bod, ve kterém je nesena celá hmotnost výklopného otvoru)
• B = Svislá vzdálenost mezi závěsem a montážním bodem plynové kompresní pružiny
• n = Počet použitých kompresních plynových pružin
• F = Požadovaná vytlačovací síla (v max. délce)
• 1 = Dveře
• 2= Čára osy

Výhody kompresních plynových pružin

Kompresní plynové pružiny mají oproti konvenčním kompresním pružinám několik výhod:

• Přesné řízení pohybu: Přesné řízení pohybu je možné díky nastavitelnému tlumení. Nedochází k prudkým zastavením ani nežádoucím vibracím. Lze také přesně nastavit sílu.
• Odolnost a spolehlivost: Plynové kompresní pružiny jsou plně utěsněny, a proto jsou méně náchylné k opotřebení a vnějším vlivům.
• Snadná instalace a údržba: Plynové pružiny jsou nenáročné na údržbu, protože nevyžadují další mazání
• Vysoká a téměř konstantní síla: Navzdory poměrně kompaktnímu pouzdru mohou plynové kompresní pružiny generovat značné síly, které zůstávají téměř konstantní po celou dobu zdvihu. Plynové kompresní pružiny s tlumením mají zalomenou křivku síly v oblasti, kde je iniciován účinek tlumení.

Různé varianty kompresních plynových pružin

Existují různé typy plynových kompresních pružin pro celou řadu aplikací:

• Uzamykací kompresní plynové pružiny: Uzamykací kompresní plynové pružiny lze uzamknout v různých polohách.
• Plynové kompresní pružiny s kulovou hlavou: Plynové kompresní pružiny s kulovou hlavou mají na konci pístnice kulovou hlavu. To umožňuje flexibilní a pohyblivou integraci plynové kompresní pružiny.
• Plynové kompresní pružiny pro víka: Plynové kompresní pružiny pro víka usnadňují otevírání, držení a zavírání vík kontrolovaným způsobem.
• Plynové kompresní pružiny s plovoucím pístem: Plynové kompresní pružiny s plovoucím pístem mají speciální konstrukci se dvěma válci. Plovoucí píst od sebe odděluje plyn a olej.
• Progresivní a degresivní plynové kompresní pružiny: Vzhledem k nelineární síle rozvinutí se progresivní nebo degresivní plynové kompresní pružiny používají na velmi těžkých dveřích nebo poklopech. V závislosti na konstrukci poskytují větší podporu na začátku nebo na konci zdvihu.

Plynové kompresní pružiny od MISUMI

MISUMI nabízí různé průmyslové plynové pružiny. To zahrnuje kompaktní plynové kompresní pružiny pro prostorově úsporné aplikace, plynové kompresní pružiny, které umožňují vysoké počáteční zatížení a širokou škálu délek zdvihu.

V následující tabulce je uveden přehled dostupných plynových pružin a jejich možná použití:

MISUMI také dodává plynové pružiny s integrovanými bezpečnostními zařízeními:

• OSAS: aktivní ochrana proti nadměrnému zdvihu
• USAS: aktivní ochrana při nekontrolovaném zpětném zdvihu
• OPAS: aktivní bezpečnostní zařízení proti přetlaku

Systém OSAS zajišťuje uvolnění vnitřního dusíku během přejezdu, čímž zabraňuje deformaci plynové pružiny. USAS zabraňuje zlomení vnitřních součástí plynové pružiny a vytlačení pístnice směrem ven, když se pohyb pístnice stane neovladatelným. OPAS je aktivní ochrana proti přetížení přetlakem. Pokud strojní olej nebo jiná látka pronikne plynovou pružinou a způsobí abnormální zvýšení tlaku, OPAS uvolní vnitřní dusík, čímž zabrání deformaci a/nebo selhání plynové pružiny.

Použití plynových kompresních pružin

Kromě mnoha dalších aplikací mohou být plynové pružiny použity také jako bezpečnostní zařízení. V případě nouze je lze například použít k rychlému a kontrolovanému otevření dveří nouzového východu nebo nouzových poklopů. Plynové kompresní pružiny mohou pomoci při umisťování a připevňování obrobků během montáže nebo s testovacími zařízeními.

Kompresní plynové pružiny lze také instalovat přímo do kompozitního systému, například s displejem regulace tlaku. To umožňuje přesné ovládání síly pružiny a zvyšuje bezpečnost. Společnost MISUMI nabízí všechny komponenty potřebné pro tento účel.

Při výběru jednotlivých komponent se doporučuje následující postup:

• Nejprve je zvolena vhodná kompresní plynová pružina.
• V závislosti na tom, kolik přípojek má být připojeno ke kompresní plynové pružině, se vybere příslušná spojka (nebo adaptér).
• Dalším krokem je výběr látkových hadic.
• Nakonec je vybrána jednotka pro regulaci tlaku nebo monitorovací jednotka. Jsou k dispozici s až 16 připojeními.

Takový kompozitní systém může být sestaven následovně, například:

• 1 = Plynová kompresní pružina
• 2 až 4 = Adaptér
• 5 = Látková hadice
• 6 = Svorka pro připojení
• 7 = Jednotka pro regulaci tlaku

Pokyny k instalaci a bezpečnostní pokyny

Průmyslové plynové kompresní a napínací pružiny jsou schváleny pouze pro průmyslové použití a nejsou schváleny pro instalaci do motorových vozidel. Nesprávná instalace, použití ve vlhkém prostředí nebo venku a úprava tlaku plynu nebo tlakové láhve může vést k poruše a vážným nehodám, včetně výbuchů. Plynové kompresní pružiny se dodávají s přednastaveným tlakem a jsou určeny k použití s tímto přednastaveným tlakem. Tento tlak se nesmí měnit. Vadné plynové kompresní pružiny je nutné okamžitě vyměnit. Při demontáži a výměně jednotky používejte ochranné brýle. Před likvidací je nutné kompresní pružinu odtlakovat. Z bezpečnostních důvodů by měl být stlačený plyn nejprve uvolněn z pružiny.

Plynové pružiny obsahují vysokotlaký plyn. Proto je obzvláště důležité při používání a instalaci dodržovat určitá pravidla. Proto se nikdy nesmí upravovat, zahřívat v jakékoli formě (např. svařováním, tavením) ani rozebírat. Okolní teplota je také rozhodujícím faktorem pro bezpečné používání. Plynové pružiny zahřáté na 80 °C mohou explodovat nebo může dojít k poškození interně nainstalovaných těsnění, což vede k úniku plynu a ztrátě funkce. Pro rozptyl tepla se doporučuje vzdálenost proudění přibližně 2 mm na každé straně pružiny. Zabraňte kontaktu s montážními otvory.

Časté chyby, které mohou vést k poškození nebo úniku plynu:

• Je vyvinuta šikmá nebo příčná zátěž.
• Plynová pružina není upevněna šrouby.
• Tlak na pístnici není vyvíjen na celý povrch.
• Kontaktní plocha pístnice se deformuje.
• Bylo aplikováno velké množství maziva (zejména maziv na bázi chlóru).
• Plynová pružina přišla do kontaktu s vlhkostí, párou nebo chemikáliemi.
• Plyn byl doplněn nebo byl upraven tlak.
• Válec byl uzemněn.
• Plynová pružina se používá nebo skladuje venku nebo na vlhkém místě.