Linie furtun hidraulic

Un furtun hidraulic este o componentă flexibilă a sistemelor hidraulice care transportă fluidul hidraulic sub presiune ridicată între componente. Acesta constă dintr-un furtun multistrat, prevăzut cu racorduri sertizate la ambele capete. Flexibilitatea sa permite mișcarea, rezistența la vibrații și compensarea variațiilor de lungime între componentele rigide, ceea ce îl deosebește în mod fundamental de conductele rigide.

Structura unui ansamblu de furtun hidraulic

Fiecare furtun hidraulic respectă un principiu de proiectare multistrat, care rezistă la diverse solicitări mecanice și chimice. Structura este împărțită în trei straturi funcționale, fiecare dintre acestea îndeplinind o sarcină specifică.

Stratul interior

Stratul interior este în contact direct cu fluidul hidraulic, de obicei ulei mineral, dar și cu fluide speciale, cum ar fi fluidele HFC sau HFD. Acesta este alcătuit din cauciucuri sintetice rezistente la ulei, precum NBR (cauciuc nitrilic) sau, pentru cerințe de temperatură mai ridicate, FKM (cauciuc fluorurat). Stratul interior trebuie să fie rezistent chimic la mediul pompat și, în același timp, să aibă o suprafață netedă pentru a minimiza rezistența la curgere.

Stratul de armare (stratul de susținere a presiunii)

Stratul de armare absoarbe sarcina de presiune propriu-zisă. Acesta este format din sârmă de oțel înfășurată în jurul stratului interior, fie sub formă de împletitură, fie sub formă de spirală. Numărul de straturi determină presiunea nominală a furtunului hidraulic. Între straturile individuale de sârmă sunt plasate straturi intermediare din cauciuc pentru a reduce frecarea dintre fire și pentru a asigura susținerea între straturi. Alternativ, pentru presiuni nominale mai mici se utilizează fibre textile sau de aramidă.

Stratul exterior (înveliș)

Stratul exterior protejează componentele care suportă presiunea de influențele mediului, precum ozonul, radiațiile UV, abraziunea mecanică și substanțele chimice. Acesta este format din cauciuc sintetic rezistent la intemperii, adesea CR (cauciuc cloroprenic). În medii deosebit de abrazive, se pot monta pe furtun furtunuri de protecție suplimentare sau arcuri de protecție spiralate.

Tipuri de proiectare și standarde

Furtunurile hidraulice sunt clasificate în funcție de tipul de armătură și de standardele de produs corespunzătoare. Aceste standarde definesc cerințele privind valorile nominale ale presiunii, intervalele de temperatură și testele de impuls.

Furtunuri împletite cu sârmă conform DIN EN 853

Furtunurile cu unul sau două straturi de sârmă de oțel împletită se încadrează în standardul DIN EN 853. Tipurile 1SN și 2SN acoperă presiuni nominale de până la aproximativ 225 bar, în funcție de intervalul diametrului nominal. Acestea se caracterizează printr-o flexibilitate bună și sunt utilizate în aplicații cu presiuni de funcționare moderate, cum ar fi în utilajele agricole sau în conductele de retur ale instalațiilor industriale.

Furtunuri cu sârmă de oțel înfășurate în spirală conform standardului DIN EN 856

Pentru presiuni de funcționare ridicate, de până la 420 bar și mai mari, se utilizează furtunuri cu patru sau șase straturi de sârmă de oțel înfășurate în spirală, conform specificațiilor standardului DIN EN 856. Tipurile 4SP, 4SH și 6SP sunt proiectate pentru sisteme supuse unor impulsuri de presiune ridicate, cum ar fi cele întâlnite în prese, mașini de turnare prin injecție și echipamente de construcții. Construcția în spirală oferă o rezistență la presiune mai mare decât furtunurile împletite, dar este asociată cu o rază minimă de îndoire mai mare și o flexibilitate mai redusă.

Furtunuri compacte conform standardului DIN EN 857

Standardul DIN EN 857 specifică furtunurile cu împletituri din sârmă extrem de flexibile (tipurile 1SC și 2SC). Acestea ating presiuni nominale de până la 400 bar, menținând în același timp un design compact și o rază de îndoire mică. Această caracteristică le face deosebit de atractive pentru aplicații hidraulice mobile, unde sunt necesare spații de instalare înguste și mișcări frecvente de rotire.

Clasificarea performanțelor conform ISO 18752

ISO 18752 clasifică furtunurile hidraulice pe clase de performanță (clasele de la A la D), mai degrabă decât pe design. Această abordare bazată pe performanță ia în considerare presiunea, pulsațiile și temperatura într-un singur sistem de clasificare și înlocuiește din ce în ce mai mult clasificarea bazată pe design. Inginerii de proiectare selectează clasa adecvată pe baza condițiilor reale de funcționare, nu pe baza dispunerii sârmei.

Ansamblurile de furtunuri hidraulice comparativ cu conductele

În practică, conductele cu furtunuri și conductele rigide se completează reciproc în cadrul unui sistem hidraulic. Alegerea variază în funcție de cerințele privind flexibilitatea, durabilitatea și stabilitatea presiunii.

Conductele sunt utilizate de obicei pentru conductele principale de presiune și retur în sistemele staționare, unde nu există mișcare relativă între punctele de racordare. Pe de altă parte, conductele cu furtunuri hidraulice conectează componente mobile, cum ar fi cilindrii, actuatoarele pivotante sau brațele care se rotesc pe mașini. În multe sisteme, ambele tipuri de conducte formează un singur sistem integrat.

Asamblare și racorduri

Termenul „ansamblu” descrie procesul de fabricare a unui ansamblu de furtun hidraulic gata de utilizare din componentele individuale – furtun și racorduri. Furtunul este tăiat la lungimea necesară, iar racordurile sunt sertizate la ambele capete.

Sertizarea ca proces de îmbinare

Sertizarea corectă este cea mai importantă etapă a asamblării. În timpul acestui proces, racordul este deformat cu ajutorul unei prese hidraulice, astfel încât să formeze o conexiune cu blocare pozitivă, etanșă, cu furtunul. Presiunea de sertizare, adâncimea de sertizare și alegerea sculei trebuie să respecte cu strictețe specificațiile producătorului racordurilor. O sertizare necorespunzătoare poate duce la scurgeri sau la smulgerea racordului sub presiune.

Selectarea racordurilor

Racordurile trebuie să fie compatibile cu furtunul și cu tipul de conexiune. Presiunea nominală a racordului trebuie să fie cel puțin egală cu cea a furtunului. Presiunea de funcționare aplicabilă ansamblului finit de furtun hidraulic este determinată de componenta cea mai slabă — adică de presiunea nominală mai mică dintre cea a furtunului și cea a racordului. Acest lucru este stipulat în mod expres în Norma DGUV 113-020.

Raza minimă de îndoire și instalare

Raza minimă de îndoire este unul dintre cei mai importanți parametri de proiectare pentru un ansamblu de furtun hidraulic. Dacă această rază nu este respectată, stratul interior de pe partea exterioară a îndoiturii va fi întins excesiv, în timp ce straturile care suportă presiunea din interior vor fi comprimate. Acest lucru duce la fisuri în miez, la o rezistență redusă la presiune și la defectarea prematură.

Raza minimă de îndoire depinde de tipul furtunului și de intervalul diametrului nominal. Furtunurile spiralate au raze minime de îndoire mai mari decât furtunurile împletite cu același diametru nominal. La instalarea furtunului, se aplică următoarele: raza reală de îndoire trebuie să depășească semnificativ valoarea minimă pentru a menține o marjă de siguranță. În plus, nu trebuie să acționeze nicio tensiune de întindere asupra zonei de racordare dintre furtun și racord.

Cauze ale defectării și întreținere

Conductele cu furtunuri hidraulice sunt supuse îmbătrânirii naturale, deoarece elastomerii își modifică proprietățile în timp. Factorii externi accelerează, de asemenea, uzura. Cele mai frecvente cauze ale defectării pot fi împărțite în mai multe categorii.

Cauze mecanice

Abraziunea externă cauzată de contactul cu componentele adiacente sau cu alte furtunuri este una dintre cele mai frecvente cauze ale defectării. Nerespectarea razei minime de îndoire și apariția îndoiturilor duc, de asemenea, la defectarea prematură. Tensiunile de tracțiune la nivelul racordului slăbesc îmbinarea sertizată.

Cauze termice

Temperaturile de funcționare peste limita admisă accelerează semnificativ îmbătrânirea elastomerului. Chiar și depășirea cu doar câteva grade a limitei de temperatură de funcționare continuă poate reduce semnificativ durata de viață. În schimb, temperaturile scăzute fac ca cauciucul să devină fragil.

Cauze chimice

Un fluid hidraulic incompatibil poate ataca stratul interior, provocând umflarea sau contracția acestuia și reducând astfel rezistența sa la compresiune. Mediile agresive din mediul înconjurător, precum uleiurile, solvenții sau acizii, pot, de asemenea, să deterioreze stratul exterior.

Îmbătrânirea

Chiar și în condiții optime de funcționare, elastomerii îmbătrânesc. Ozonul și radiațiile UV atacă stratul exterior, chiar și atunci când ansamblul de furtunuri hidraulice nu este utilizat. Din acest motiv, producătorii specifică o durată maximă de depozitare care nu trebuie depășită la momentul punerii în funcțiune.

Cerințe de inspecție conform Normei DGUV 113-020

Regula DGUV 113-020 reglementează utilizarea în condiții de siguranță a furtunurilor hidraulice și a fluidelor hidraulice în Germania. Aceasta înlocuiește fostele norme BGR 237 și BGR 137 și se bazează pe Regulamentul privind siguranța industrială (BetrSichV).

Evaluarea riscurilor

Operatorii trebuie să efectueze o evaluare a riscurilor care să țină seama de toate solicitările la care este supus ansamblul de furtunuri hidraulice: presiunea de funcționare, debitul, fluidul, temperatura, influențele mediului și sarcinile dinamice. Alegerea tipului adecvat de furtun și a presiunii nominale se bazează pe această evaluare.

Inspecții periodice

Norma DGUV 113-020 impune efectuarea unor inspecții vizuale și funcționale periodice. Deteriorările vizibile, cum ar fi fisuri, umflături, abraziune sau scurgeri la racorduri, necesită înlocuirea imediată. Intervalele de inspecție sunt stabilite în urma evaluării riscurilor. Ca orientare generală, ar trebui efectuată o inspecție vizuală la fiecare șase până la douăsprezece luni; pentru aplicații deosebit de critice sunt necesare inspecții mai frecvente.

Intervale de înlocuire

Reglementarea recomandă înlocuirea conductelor hidraulice cel târziu după șase ani, cu excepția cazului în care deteriorările anterioare impun o înlocuire mai devreme. Data fabricației este imprimată pe furtun și trebuie luată în considerare la punerea în funcțiune. Furtunurile care au deja o vechime de peste patru ani la momentul instalării nu mai trebuie utilizate.

Concluzie

Furtunurile hidraulice sunt o componentă indispensabilă a oricărui sistem hidraulic, compensând mișcarea și vibrațiile dintre componente. Funcționarea lor fiabilă depinde de selectarea corectă în funcție de presiunea nominală și de standarde, de asamblarea profesională, de respectarea razei minime de îndoire și de inspecția periodică. Respectarea acestor principii minimizează riscul de defectare și asigură funcționarea sigură și eficientă a sistemului.