Złącza kołnierzowe

Popularnym rozwiązaniem stosowanym w konstrukcji wydajnych, przemysłowych instalacji przesyłowych, wszędzie tam, gdzie nie ma konieczności szybkiego łączenia i rozłączania połączeń pomiędzy jej poszczególnymi elementami jest system złączy kołnierzowych, nazywany również flanszami.

Przy budowie instalacji odprowadzających, zasysających wodę zanieczyszczoną mułem, piachem, czy kamieniami, konieczne jest zastosowanie przewodów o solidnej konstrukcji, wykonanych z materiałów, których nie uszkodzą przemieszczające się i uderzające z dużą siłą o wewnętrzne ścianki węża unoszące się w wodzie twarde i silnie ścierne drobiny cząstek stałych, takich jak różnej wielkości ziarna piasku. Gdy budujemy instalacje przesyłową, której zadaniem jest praca z takim medium, musimy również uwzględnić, iż elementy rur, znajdujące się w takiej instalacji, będą narażone na ścierny materiał, zatem wykonanie ich z metalu, czy tworzyw sztucznych, będą narażać całą instalacje na częste awarie i uszkodzenia w miejscach gdzie transportowany materiał będzie z większą siłą napierał na nie. Narażone będą wszelkiego rodzaju kolana, rozgałęźniki, obejścia czy prowadnice użyte do manewrowania przebiegiem instalacji. Dlatego właśnie w takich newralgicznych miejscach zaleca się stosowanie gumowych węży, wykonanych z materiału, który tak łatwo się nie wyciera, daje się łatwo prowadzić przy budowaniu skomplikowanych instalacji a dodatkowo możliwe jest manewrowanie nim przy rozbudowie instalacji, czy też podłączaniu dodatkowych urządzeń.

Idealnym wężem do takich zadań jest wykonany z trudnościernego kauczuku butadienowo-styrenowego, oznaczanego jako SBR, wyprodukowany w Niemczech HEDUFLEX. Wąż ten polecany jest właśnie do ciężkich zadań, gdzie narażony jest na ścieranie wewnętrznych ścianek, przez powodujące mechaniczne uszkodzenia różnej wielkości cząstki stałe. Grube ścianki i solidna wzmacniająca stalowa spirala, pozawala na pracę z ciśnieniem 10 bar, dla średnicy wewnętrznej do DN 152 mm i 6 bar dla średnicy od DN 203 i podciśnieniem do 0,9 bar, dzięki czemu wąż świetnie sprawdza się przy pracy z przemysłowymi pompami ssącymi. SBR jest odporny na działanie wody morskiej i wielu roztworów zasadowych i kwasowych, dlatego węże są wykorzystywane do konstrukcji pogłębiarek pracujących na rzekach, w portach i przystaniach, czy transportu wody z urobkiem z wyrobisk w kopalniach. 

Złącza kołnierzowe wg DIN

System złączy kołnierzowych, znany również jako flansze, jest prostym i szeroko stosowanym sposobem łączenia elementów takich jak węże przemysłowe, rury czy zawory, szczególnie w miejscach, gdzie wymagana jest odporność na wysokie ciśnienie. System ten był powszechnie używany zwłaszcza przy projektowaniu i budowie przemysłowych instalacji w kluczowych segmentach gospodarki tzw. infrastruktury krytycznej. Wymiana  i konserwacja elementów w takich instalacjach, nie może następować całościowo, bez uwzględnienia poprawnie funkcjonujących zamontowanych elementów. Dlatego dobierając nowe przewody, lub wymieniając uszkodzone, konieczne jest uwzględnienie zamontowanych i funkcjonujących przyłączy. Kluczową cechą tego systemu jest jego symetryczność - złącza nie posiadają specyficznych wtyków i gniazd, co ułatwia ich obsługę.

Odporność złączy kołnierzowych na ciśnienie wynika głównie z użycia odpowiednich uszczelek. Te uszczelki, umieszczone między kołnierzami, zapewniają szczelność połączenia. Elementy złącza są ze sobą łączone za pomocą śrub, które są rozmieszczone symetrycznie wokół kołnierza. Kołnierze te posiadają równomiernie rozmieszczone otwory przelotowe, przez które przechodzą śruby, umożliwiając stabilne i mocne połączenie. Przy skręcaniu ze sobą dwóch kołnierzy, należy pamiętać, iż odbywa się to kilku etapowo. Po umiejscowieniu śrub i wstępnym skręceniu w otworach na kołnierzu, należy stopniowo dokręcać je naprzemiennie, dokręcając je przeciwległe, a nie każdą kolejną po okręgu, w celu równomiernego rozłożenia sił dociskających kołnierze. Taki montaż wydłuży żywotność i sprawność połączenia.

System złączy kołnierzowych jest często stosowany w sytuacjach, gdzie nie jest wymagany szybki i łatwy demontaż czy rozłączenie połączenia. Jest to doskonała alternatywa dla spawania połączeń między przewodami, oferując równie solidne, lecz rozłączne połączenie.

Aby mieć pewność, że każde złącze w tym systemie będzie wykonane według tych samych standardów, a kolejne jego elementy będą kompatybilne z tymi które posiadamy zamontowane na urządzeniach, usystematyzowano ich budowę i rozmiary w syntetycznej formie normy. Dzięki temu możemy rozbudowywać, oraz zadbać o konserwacje posiadanych instalacji i rozwiązań przesyłowych. Zastosowanie flanszy, świetnie sprawdza się zwłaszcza w miejscach, gdzie okresowo, musimy wymieniać i konserwować narażone na zużycie elementy instalacji.

Norma EN 1092-1 (DIN 2817) to kompleksowy dokument techniczny dotyczący kołnierzy okrągłych stalowych, który określa szereg wymagań i specyfikacji, które powinny być spełnione. W normie uwzględniono szczegółowe informacje na temat wywiniętych końcówek rur i pierścieni stosowanych z kołnierzami. Zawiera ona informacje o typach kołnierzy, ich powierzchniach uszczelniających, wymiarach i tolerancjach, a także liczbę i wielkość śrub montażowych. Określa ona także wymagania dotyczące wykończenia powierzchni uszczelniających, oznaczeń, znakowania, materiałów oraz dopuszczalnych wartości ciśnienia i temperatury. Zawiera też informacje o przybliżonych masach kołnierzy.

Powyższy schemat, opisuje budowę złączy kołnierzowych zgodnie z przytoczoną normą. Wybierając rozmiar złącza oznaczany jako DN, mamy pewność, że poszczególne rozmiary elementów złącza, będą dla danego rozmiaru kompatybilne ze sobą, czyli zgodne będą rozmiary i ilość otworów montażowych na śruby, średnica przelotu, czy średnica talerza.

W zmontowanym przez nasz zespół dla klienta przewodzie, zastosowano złącza kołnierzowe, obrotowe, wykonane ze stali nierdzewnej w gatunku AISI 316, cechującej się doskonałą odpornością na korozję. Zastosowanie tego systemu w tej aplikacji, z jednej strony wymuszony jest dostosowaniem się do już istniejących przyłączeń na posiadanych przez klienta urządzeniach, a z drugiej strony dobór odpornego na korozję materiału, wydłuży znacznie żywotność przyłącza w bardzo trudnych i wymagających warunkach jego pracy, bez potrzeby ciągłej konserwacji i dozoru, co pozwoli klientowi na zredukowanie nakładów pracy na ten cel.

Złącza obrotowe, umożliwiają manewrowanie przewodem podczas pracy i zapobiegają zniekształceniom przewodu w postaci skręcenia się go, co jest bardzo istotne dla elementów, wymagających zmiany pozycji podczas pracy, tym bardziej, że złącza kołnierzowe, nie nadają się do częstego spinania i rozpinania przewodów.

Obejmy Pa-Ri - alternatywa dla ciężkich obejm skorupowych

Obejmy ciśnieniowe z zamknięciem przegubowym typu GBS to rodzaj opasek zaciskowych do uzbrajania węży, w których mechanika polega na wykorzystaniu zamka przegubowego. Opaska składa się ze śrub ze zintegrowanym zamknięciem mechanicznym pozbawionym spawów punktowych, z mostków, które ochraniają przewód giętki, z opaski z zaokrąglonymi krawędziami oraz z pustych tulei, które zmniejszają siły rozciągające działające na śrubę podczas jej użytkowania.

Zastosowane dwuczęściowe obejmy Pa-Ri skręcane są z dwóch stron, dla równomiernego ścisku. Kształt i profilowanie wewnętrznej taśmy zabezpiecza wąż przed mechanicznym uszkodzeniem, gdyż nie będzie przecinał przy montażu jego zewnętrznej powłoki. Takie uszkodzenia, podczas pracy przewodu, ulegają z czasem pogłębieniu, przyczyniając się znacznie do skrócenia żywotności całego przewodu. W przeciwieństwie do obejm skorupowych, wyraźnie widać w jaki sposób opaska zaciska się na wężu, dzięki czemu jest większa kontrola siły zacisku podczas montażu. Obejma skorupowa ma niewidoczne żebrowanie wewnątrz, przez co możemy podczas montażu uszkodzić wąż, nawet o tym nie wiedząc. Zastosowanie kilku obejm, na gładkim króćcu złącza, pozwala na równomierny rozkład sił, na całej jego długości,  a skręcanie z dwóch stron nie powoduje zniekształcenia nacisku przez niepożądany efekt elipsy. Efekt takiego zniekształcenia obejmy powoduje zwiększenie nacisku w dwóch punktach, przy jednoczesnym braku nacisku w pozostałych miejscach co może skutkować nieszczelnością.

Dzięki zastosowaniu obejm Pa-Ri końcówki węży są mniej narażona na uszkodzenie a króćce na wydmuchanie podczas pracy. Należy pamiętać, iż uzbrajanie węży obejmami Pa-Ri, w systemie przegubowym należy podobnie jak w przypadku obejm skorupowych przeprowadzać stopniowo, pozwalając materiałowi węża dostosować się do działających na niego sił zaciskowych, czyli stopniowo dokręcać śruby, po wstępnym montażu.

Śruby po skręceniu, można zabezpieczyć stosując taśmę, lub przewód wykonany z tworzywa sztucznego. Takie zabezpieczenie pozwala uniknąć uszkodzeń podczas pracy i transportu przewodu i śrub na wskutek zahaczenia o wystające gwinty. Przycięcie takich śrub, może spowodować zniszczeniem obejm, w razie potrzeby rozluźnienia zacisku.

Ze względu na trudne warunki pracy, wybrane opaski wykonano ze stali nierdzewnej (AISI 304), która podobnie jak złącza również zapewnia ochronę przewodu przed korozją w ciężkich warunkach pracy.