PROJEKT ŘEMESLO - TRADICE A BUDOUCNOST. Číslo projektu: CZ.1.07/1.1.38/ Téma. Strojnictví II. část

Transkript

1 PROJEKT ŘEMESLO - TRADICE A BUDOUCNOST Číslo projektu: CZ.1.07/1.1.38/ Téma Strojnictví II. část Předmět: Obor: Ročník: Strojnictví Mechanik seřizovač První Zpracoval: Ing. Zdráhal 1

2 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem tento výukový materiál vypracoval samostatně, a to na základě poznatků získaných praktickými zkušenostmi z pozice učitele ve Střední odborné škole Josefa Sousedíka Vsetín, a za použití níže uvedených informačních zdrojů a literatury. Tento výukový materiál byl připravován se záměrem zkvalitnit a zefektivnit výuku minimálně ve 20 vyučovacích hodinách. Ve Vsetíně dne 31. prosince podpis autora 2

3 OBSAH 7. NEROZEBÍRATELNÉ SPOJE NÝTOVÉ SPOJE SPOJE S MATERIÁLOVÝM STYKEM SVAROVÉ SPOJE PÁJENÉ SPOJE LEPENÉ SPOJE POTRUBÍ A ARMATURY POTRUBÍ HLAVNÍ ČÁSTI POTRUBÍ ROZDĚLENÍ POTRUBÍ TRUBKY A TROUBY DRUHY POTRUBÍ: SPOJOVÁNÍ POTRUBÍ SPOJE HRDLOVÉ PŘÍRUBOVÉ SPOJE SPOJE ZÁVITOVÉ A ŠROUBENÍM SPOJE SVAŘOVANÉ, PÁJENÉ A LEPENÉ ARMATURY DRUHY ARMATUR VÝPOČET POTRUBÍ KONSTRUKČNÍ ZÁSADY PRO POTRUBÍ A ARMATURY IZOLACE A ULOŽENÍ POTRUBÍ ZDROJE LITERATURA: INTERNET:

4 7. NEROZEBÍRATELNÉ SPOJE NÝTOVÉ SPOJE Jsou to nerozebíratelné spojení s tvarovým nebo silovým stykem. TVAROVÝ STYK Je-li nýtováno za studena a nýty nejsou dostatečně zataženy, takže vnější silové zatížení se přenáší přes dříky (nýty jsou namáhány na smyk). SILOVÝ STYK Je-li nýtováno za tepla a po vychladnutí se nýty zatáhnou tak, že se vnější silové zatížení přenáší pouze třením (nýty jsou namáhány na tah). DRUHY NÝTOVÁNÍ: PŘÍMÉ NÝTOVÁNÍ Spoj vzniká deformací konce jedné ze spojovaných součástí vložené do díry v druhé součásti. Jedna součást se upraví tak, aby se nýtování dalo provést bez potřeby nýtů. Používá se pro spojení těles s tenkými plechy. Jedna část se opracuje do tvaru válcového čepu, který se prostrčí otvorem v plechu a roznýtuje se. Provádí se nejčastěji za studena, proto musí být součást, která se roznýtuje, z dobře tvárného materiálu. Tohoto spojení se používá jen u málo namáhaných součástí. Na obrázcích je znázorněno spojení tenkých plechů. Obrázek 71 Použití: elektrotechnika, jemná mechanika. 4

5 NEPŘÍMÉ NÝTOVÁNÍ Aby bylo možné realizovat nýtový spoj, musí být materiál velmi dobře tvárný za studena. Tuto podmínku splňují materiály s malou pevností. Pro spojení běžně používaných materiálů se proto využívá nepřímé nýtování ve spojovaných součástech jsou vyrobeny otvory, do kterých se vloží nýt z měkkého materiálu a tento nýt se rozklepe. Aby byl spoj dostatečně pevný, používá se ke spojení současně několik nýtů. Nýt má dosedací hlavu a dřík. Spoj vzniká deformací konců nýtů vložených do průchozích děr ve spojovaných součástech. Tato technologie se používá častěji. Určete, o jaké druhy nýtování se jedná? Nýtové spoje můžeme dále rozdělit na čtyři základní typy nýtových spojů: SPOJE PEVNÉ používají se v ocelových konstrukcích různých sloupů, jeřábů mostů, budov apod. Tyto spoje přenášejí pouze síly, nemusejí těsnit (nýtování konstrukční). SPOJE PEVNÉ A NEPROPUSTNÉ používají se při výrobě kotlů, nádrží a potrubí s vnitřním nebo vnějším přetlakem (nýtování kotlové). SPOJE NEPROPUSTNÉ používají se u otevřených nádrží nebo u nádob jen s velmi malým přetlakem. Hlavním požadavkem na spoj je jeho těsnost, silové namáhání je malé. SPOJE STEHOVÉ používají se u spojů bez zvláštních požadavků na pevnost a těsnost např. při výrobě plášťů strojů apod., je nahrazováno bodovým svařováním. VIDEO 5

6 VÝHODY: - spolehlivost je ověřena mnohaletou praxí, - snadno kontrolovatelné, - podobají se šroubovým spojů, - jsou pružnější než spoje svařované, - nedochází k deformacím způsobeným teplem jako u svařování. NEVÝHODY: - rozebrání je možné jen porušením nýtu nebo spojovaných součástí, - nezaručují přesnou vzájemnou polohu spojovaných součástí, - ve spojovaných materiálech je třeba udělat díry, - prostřižené díry mohou být zdrojem trhlin (vrtané díry jsou přesnější, hladší, ale dražší), - spojované materiály jsou dírami zeslabovány, - nepropustnost je potřeba zvyšovat papírovou, plátěnou a vhodně impregnovanou vložkou a kotlové spoje je nutno těsnit přitužováním (temováním). Nýtování se dříve hodně používalo při konstrukci příhradových konstrukcí (mosty, jeřáby), kotle, tlakové nádoby. Stále se nýtování používá v letectví a při spojování tenkých plechů. DRUHY NÝTU Pro nýtování se používají nejčastěji normalizované nýty. Nýty konstrukční Nýty kotlové Obrázek 72 6

7 KONSTRUKČNÍ Pro spojování prutů a nosníků ocelových konstrukcí jeřábů, mostů, stožárů. Nýty se zápustnou a čočkovitou hlavou se používají tam, kde by půlkruhová hlava překážela z bezpečnostních nebo provozních důvodů. KOTLOVÉ K nýtování kotlů. Kromě pevnosti musí nýty zaručovat těsnost spoje. Pod hlavou mají límec, který se rozlamuje. VIDEO DROBNÉ Pro spojení např. tenkých plechů, plastů, kůže, atd. Obrázek 73 ZVLÁŠTNÍ Výbušné Použití v letectví při nýtování tenkých plechů v nepřístupných místech (u křídel). Střelný prach (v dříku nýtu) se k výbuchu uvede dálkově elektricky. Duté Používají se k uchycení plechů ke konstrukci, je-li k nýtovanému místu přístup pouze z jedné strany. Používají se speciální nýtovací kleště. 7

8 KONSTRUKČNÍ ZÁSADY Pro přímé nýtování se volí materiál s dobrou tažností (např ; ; ). Pro přímé nýtování se hodí i neželezné kovy (např. hliník, měď a jejich slitiny). Stejné materiály se hodí i pro nýty (nepřímé nýtování). U nepřímého nýtování se musí dodržet předepsaný průměr předvrtaného otvoru pro nýt, z důvodu dobré kvality spoje. VÝPOČET NÝTOVÝCH SPOJŮ Nýty jsou namáhány na střih a na otlačení. Podle konstrukčního uspořádání spojení se nýtové spoje pro výpočet rozdělují na a) jednostřižné veškerá síla je přenášena přes jediný průřez nýtu b) dvojstřižné silový tok se dělí na ½ a průřez nýtu přenáší pouze poloviční sílu a) τ s = F / S τ Ds τ s = 4. F / (π. d 2 ) τ Ds p = F / S min p D kde Smin je menší průmět stykové plochy nýtu se spojovanou součástí (pokud jsou součásti ze stejného materiálu. V případě, že větší součást je z měkčího materiálu, je nutné kontrolovat i tuto součást na otlačení): p = F / d. bmin pd b) τ s = F /2 S τ Ds τ s = 2. F / (π. d 2 ) τ Ds p = F / S min p D kde Smin je menší průmět stykové plochy nýtu se spojovanou, přičemž se musí pravá součást uvažovat jako jedna nerozdělená deska p = F / d. bmin pd Ve výpočtech je d průměr nýtu a bmin je menší šířka spojovaných součástí (pokud není stejná), u dvojstřižného nýtu se u pravé součásti bere součet obou desek. 8

9 Opakování a prohlubování znalosti 1. Jaký styk je využíván u nýtových spojů? 2. Jaké jsou výhody a nevýhody nýtových spojů? 3. Jaké znáš druhy nýtování? 4. Jaké znáš druhy nýtů? VIDEO VIDEO 9

10 7. 2. SPOJE S MATERIÁLOVÝM STYKEM Ve všech případech těchto spojení jde o spoje nerozebíratelné, kde spoj je tvořen materiálem spojovaných součástí (tavné svařování bez elektrod nebo svařovacího drátu), případně s materiálem přídavným (svařování s elektrodami, pájení, lepení). DRUHY SPOJŮ S MATERIÁLOVÝM STYKEM SVAROVÉ SPOJE PÁJENÉ SPOJE LEPENÉ SPOJE SVAROVÉ SPOJE Principem svařování je natavení (nebo i roztavení) spojovaných (příp. i spojovacího) materiálů a následné jejich ztuhnutí. Dojde k vzájemnému promísení spojovaných materiálu na molekulární úrovni a po ochlazení a ztuhnutí ke vzniku jednolitého celistvého materiálu. Protože při provádění spoje jímá materiál za horka uhlík z ovzduší, nelze svařování provádět u materiálů s vysokým obsahem uhlíku. Dalším nasycením materiálu uhlíkem by vznikla velmi křehká struktura oceli. Vhodnost materiálu pro svařování se nazývá svařitelnost a určuje vhodnost materiálu pro svařování. Spojení svařováním je jedno z nejpoužívanějších spojení, které se používá nejen jako výrobní technologie, ale i při opravách a modernizacích. Podle toho, jakým způsobem se vytvořil svarový spoj, rozdělujeme svařování na tavné a tlakové. 10

11 VÝHODY SVAROVÝCH SPOJŮ menší hmotnost konstrukce při stejné pevnosti (ve srovnání s litím, nýtováním, šroubováním apod.) výrobně levné pro kusovou nebo malosériovou výrobu (lze vyrábět poměrně složité tvary při minimálních nárocích na přípravky) u větších sérií lze s výhodou využívat automatizaci (levná výroba) např. karosérie automobilů svařovat lze prakticky všude těsnost spoje vhodné pro běžně používané materiály ve strojírenství (ocel, plasty) jednoduchá opravitelnost případných závad zavařením NEVÝHODY SVAROVÝCH SPOJŮ nelze svařovat libovolné materiály (svařitelnost) vysoké tepelné namáhání okolí spoje nebezpečí vzniku pnutí po ochlazení tuhost spoje vyšší nároky na kvalitu obsluhy TAVNÉ SVAŘOVÁNÍ U tavného svařování vznikne natavením povrchů spojovaných částí a přídavného materiálu a po následném vychladnutí pevné spojení v jeden celek. Přídavným materiálem je svařovací drát nebo elektroda. Přídavný materiál je stejný jako spojované části. PODLE ZDROJE TEPLA MÁME TAVNÉ SVAŘOVÁNÍ: 11

12 ELEKTRICKÝM OBLOUKEM Zdrojem tepla je elektrický oblouk o teplotě až 4000 C, který vznikne mezi kovovou elektrodou a základním materiálem. Elektroda je z přídavného materiálu, který je stejný jako spojovaný materiál. Rozeznáváme: Svařování holou elektrodou pod tavidlem Svařování obalovanou elektrodou Svařování v ochranné atmosféře Při svařování pod tavidlem hoří oblouk mezi holou elektrodou (svařovacím drátem) a základním materiálem pod vrstvou svařovacího prášku. U svařování obalovanou elektrodou chrání svarový oblouk před přístupem vzduchu obal elektrody. Při svařování v ochranné atmosféře hoří oblouk mezi svařovacím drátem a základním materiálem uvnitř plynového pláště. Jako ochranného plynu se používá argonu, helia, ale nejčastěji kysličníku uhličitého (je nejlevnější). Svařování elektrickým obloukem je v současnosti nejpoužívanější druh tavného svařování. Zdrojem tepla je elektrický oblouk, který hoří mezi dvěma elektrodami. Jednou elektrodou je svařovaný materiál a druhou svařovací elektroda. Teplem elektrického oblouku dojde k místnímu natavení a spojení svařovaných součástí. Elektrody mají stejné složení jako svařovaný materiál 12

13 ROZEZNÁVÁME ELEKTRODY TAVNÉ A NETAVNÉ. TAVNÉ ELEKTRODY Jsou zdrojem kovu do místa svaru a mohou být buď holé, nebo obalené. Holé elektrody se používají v ochranných atmosférách. Obalené elektrody se používají při ručním svařování, úkolem obalu je stabilizovat hoření, chránit svarový kov před vstupem vzduchu, zpomalit chladnutí svaru vytvořenou struskou. Svařování tavnou elektrodou Obrázek 74 13

14 NETAVNÉ ELEKTRODY Svařování netavnou elektrodou Obrázek 75 Slouží jako prostředek k vytvoření elektrického oblouku, ale nedodávají do svaru kov. Jsou nejčastěji wolframové. VIDEO VIDEO VIDEO 14

15 PLAMENEM Zdrojem tepla je spalování plynů (acetylén, směs propanu a butanu) v kyslíku při teplotě až 3100 C. Přídavný materiál vzniká odtavením svařovacího drátu stejného nebo podobného složení jako má základní materiál. Tenké plechy do 4 mm se svařují přímo bez svařovacího drátu natavením svých okrajů. Obrázek 76 VIDEO VIDEO VIDEO PLAZMOVÉ Hořící oblouk vytváří plazmu rozkladem plynů (argon, dusík, vodík ) na elektrony a ionty. Do plazmy je možno přivádět přídavný materiál ve formě prášku. Tímto způsobem je možno svařovat plechy do tloušťky 20 mm a také velmi tenké fólie od tloušťky 0,02 mm. Dosahovaná teplota je až 20000C. Obrázek 77 15

16 ELEKTRONOVÉ Svazek elektronů se vysokým napětím ve vakuu urychlí a elektromagnetickou čočkou usměrní do místa svaru, což umožní svařovat kovy i s vysokou teplotou tavení, nebo kovy s různými vlastnostmi (měď a ocel) a také s různými tloušťkami (0, mm). Elektronovým paprskem lze docílit užších a hlubších svarů. VIDEO Obrázek 77 Oblast použití např. stavba letadel. 1 wolframový drát, 2 elektronové dělo, 3 izolátor, 4 elektronový paprsek, 5 elektromagnetické čočky, 6 průzor, 7 obrobek, 8 pracovní stůl, 9 elektrostatické vychylování elektronového paprsku, 10 vývěvy, 11 napájecí zdroj Obrázek 78 16

17 SVAŘOVÁNÍ LASEROVÝM PAPRSKEM Výkonné lasery k řezání materiálu se používají ke svařování. Zaostřením paprsku na plošku o průměru 1 mm dojde rychle zahřátí až na C. Hloubka svaru závisí na svařovaném materiálu, na výkonu laseru, na průměru paprsku a na rychlosti posuvu. Laserem lze svařovat všechny svařitelné materiály. Velká rychlost (při velkém výkonu laseru), malá šířka svaru. SVAŘOVÁNÍ LASEROVÝM PAPRSKEM Obrázek 79 Použití pro přesně svařované díly strojů, přístrojů, vozidel a letadel, tvrdé pájení a pájení desek elektroniky. LASERHYBRID je poměrně nová metoda svařování a pájení a má velice racionální základ. Využívá totiž velice hlubokého, dobře regulovatelného závaru laserového paprsku s relativně velkým objemem odtaveného materiálu při svařování a pájení metodou MSG. VIDEO 17

18 TLAKOVÉ SVAŘOVÁNÍ Z různých způsobů svařování tlakem se nejčastěji používá svařování elektrickým odporem. Součásti se sevřou mezi dvě elektrody, kterými protéká proud, v místě největšího odporu se materiál nataví a po dosažení dostatečné hloubky natavení se svařované části k sobě přitlačí velkým tlakem a tím se svaří. Velmi často se využívá svařování pomocí robotů (např. automobilový průmysl). Používá se pro legované i nelegované oceli, hliník, nikl, měď a jejich slitiny. Elektrody mají různý tvar kladky, desky, hroty. Elektrody jsou většinou z Cu. Odporové svařování patří mezi metody, jimiž lze snadno zvýšit produktivitu práce snižuje výrobní náklady v oblasti mezd a rovněž v oblasti materiálových nákladů. Bodové Švové Bradavkové Obrázek 80 VIDEO VIDEO Obrázek 81 Používá se pro legované i nelegované oceli, hliník, nikl, měď a jejich slitiny. Elektrody mají různý tvar kladky, desky, hroty. 18

19 SVAŘOVÁNÍ TŘENÍM k ohřevu v místě spojení se využívá tepla vznikajícího při suchém tření. Třecí svařování umožňuje spojovat rotační součásti, kdy obě součásti jsou v místě spoje k sobě silově přitlačovány a jedna z nich rotuje. Po dosažení svařovací teploty se zastaví otáčení a zvětší přítlačná síla. Po vychladnutí svaru odstraníme výronek. Tímto způsobem se přivařují např. hlavy šroubů, ocelové roury, ventily atd. Obrázek 82 VIDEO Opakování a prohlubování znalosti 1. Charakterizujte svarový spoj. 2. Vyjmenuj základní technologie svařování? 3- Výhody a nevýhody svarového spoje. 19

20 DRUHY SVARŮ PODLE POLOHY DÍLŮ: Při konstrukci svařovaného obrobku je zadána technologie svařování, vzájemná poloha svařovaných dílů, druh svaru a poloha svařování. Svar může spojovat více dílů, mohou mít prostorové uspořádání. TVARY SVAROVÝCH PLOCH Závisí na vzájemné poloze, tloušťce svařovaných dílů. Na způsobu svařování. Na tvaru dílů. Pro některé tvary svarů upravíme hrany. 20

21 ROZMĚRY SVAROVÝCH PLOCH Nejdůležitější rozměr svaru je jeho tloušťka podle tloušťky plechu volím typ svaru, podélné svary velkých průřezů se vytváří postupně, z jednotlivých svarových housenek, kladou se ve vrstvách. ZNAČENÍ SVÁRŮ Obrázek 83 POLOHY SVAŘOVÁNÍ 21

22 VLASTNOSTI SVAŘOVANÝCH OCELÍ A SVAROVÝCH SPOJŮ Svařitelnost materiálu Je to schopnost materiálu vytvořit svarový spoj požadované jakosti. Závisí na obsahu uhlíku a obsahu legujících prvků (určuje se zkouškami). Dobře svařitelné oceli jsou s obsahem uhlíku do 0,22 % (s vyšším obsahem vzniká zakalená struktura). Čím je větší obsah legujících prvků a uhlíku, tím je svařitelnost horší. Norma ČSN stanoví 4 stupně svařitelnosti: Zaručená svařitelnost Zaručené podmíněná svařitelnost Dobrá svařitelnost nezaručená Obtížná svařitelnost - nezaručená ZARUČENÁ SVAŘITELNOST: Oceli mají obsah max. do 0,22% C a svařitelnost je možná bez zvláštních opatření za teplot nad 0 C. Pod touto teplotou je svařitelnost zaručená při dodržení podmínek stanovených výrobcem oceli, obvykle předehřev před svařováním, nebo dohřev po svařování. Podmínky svařitelnosti ocelí jsou stanoveny v materiálových listech norem ČSN. ZARUČENÁ SVAŘITELNOST PODMÍNĚNÁ: Oceli mají obsah max. do 0,22% C, výrobce zaručuje svařitelnost oceli za dodržení předem určených podmínek. Technologické předpisy pro svařování jsou pro ocel stanoveny v ČSN. DOBRÁ SVAŘITELNOST: Výrobce nezaručuje svařitelnost oceli, i když svarové spoje dávají vyhovující svarové spoje, je možno použít pro podřadné konstrukce. OBTÍŽNÁ SVAŘITELNOST: Nelze dosáhnout vyhovující kvality svaru, oceli se nedoporučuje svařovat. 22

23 KONSTRUKČNÍ ZÁSADY Nejpoužívanější materiály: 11343, 11523, 12010, 11428, U složitějších svařenců se doporučuje žíhat na odstranění vnitřního pnutí. Svary se musí navrhovat co nejmenší a nejkratší. Dlouhé svary se přerušují (pokud svar nemusí být těsný). Svary se nesmí hromadit na jednom místě, svary musí být přístupné. Svary se navrhuji tak, aby se později nemuseli obrábět. VÝHODY Svařování se uplatňuje pro své nesporné výhody nejen při výrobě strojních součástí, ale také při výrobě ocelových konstrukcí, tlakových nádob a nádrží, potrubních systémů, ve stavbě lodí apod. Svařování lze použít pro vytvoření nerozebíratelného spoje nejen u ocelových částí a částí z ocelolitiny, ale také částí z šedé litiny, mědi, hliníku, olova a z termoplastických umělých hmot. Svařované součástky i celky jsou lehčí než lité nebo zhotovené jako výkovky, čas potřebný pro výrobu je vesměs kratší a dochází k úspoře materiálu. Při velkých sériích lze využít automatizace a robotizace NEVÝHODY Existence vnitřního pnutí, jako důsledek tepelných vlivů, ovlivňuje nepříznivě svařovanou konstrukci. Dalším důsledkem tepelných vlivů jsou deformace svařence. Snížení velikosti vnitřních pnutí nebo jejich úplné odstranění vyžaduje žíhání, které zvyšuje náklady. Je potřeba zajistit důslednou kontrolu technologického postupu při přípravě i vlastním svařování, kontroly svaru vnější prohlídkou a dalšími zkouškami magnetickou, rentgenovým zářením, gama zářením, ultrazvukem. SVAROVÁ PNUTÍ A DEFORMACE Podélné zkrácení délky svaru Příčné zkrácení šířky svaru Úhlové horní část, větší smrštění 23

24 VLIV ZPŮSOBU SVAŘOVÁNÍ NA VELIKOST PNUTÍ A DEFORMACE PŘÍKLADY NÁVRHŮ KONSTRUKCÍ SVAŘENCŮ Obrázek 84 24

25 VÝPOČET SVAROVÝCH SPOJŮ V tabulce jsou uvedeny základní vzorce na tah, smyk a krut pro výpočet namáhání svarových spojů včetně běžných hodnot dovolených napětí. 25

26 Protože na začátku a konci svarové housenky nemusí dojít k dokonalému provaření, neuvažuje se při určování nosné plochy celá délka svaru okraje svaru se do výpočtu nezahrnují. Délka svaru l, která se vkládá do pevnostního výpočtu svaru, se nazývá výpočtovou délkou. Příklad Určete maximální možnou zatěžující síla F u svarového koutového spoje, jestliže má součást délku l = 80 mm a velikost svaru z=5mm. Materiál svařovaných součástí je , součinitel bezpečnosti k=2 a mez kluzu Re 0,6. Rm. Namáhání součástí je statické. ŘEŠENÍ: Jedná se o oboustranný koutový svar. Koutový svar je ve tvaru rovnoramenného pravoúhlého trojúhelníka, u kterého jsou obě odvěsny stejné. Jejich velikost se určí z Pythagorovy věty: z 2 = a 2 + a 2 z 2 = 2.a 2 a = z / 2 Po dosazení: a = 5 / 2 = 3,5 mm 26

27 O tuto vzdálenost se z obou stran zmenší výpočtová délka svaru: l = l - 2. a = ,5 = 73 mm Podle tabulky je spoj namáhán na střih. Ze značky materiálu (u konstrukčních ocelí tř. 10 a 11lze určit přibližně dovolené napětí. U materiálu je pevnost vzorku na tah přibližně Rm 370 MPa. Re 0,6. Rm 0, MPa Z bezpečnosti se určí dovolené napětí v tahu σd = Re /k = 222 / 2 = 111 MPa Ze vztahu uvedeném v tabulce τds = 0,75. σd = 0, = 83 MPa Základní výpočtový vztah je: ΤS = F / S τds Nosná plocha svaru jsou 2 obdélníky (oboustranný svar) S = a. l = 3,5. 73 = 255,5mm Po úpravě (2 svary) se určí minimálně přenášená síla F: F S. τds = ,5. 83 = N Svařená součást maximálně unese 42,4 kn 27

28 PÁJENÉ SPOJE Pájením se (obdobně jako svařováním) vytvoří nerozebíratelné spojení součástí materiálovým stykem. Základním rozdílem proti svařování je to, že při pájení je spojovací materiál jiný než materiál spojovaných součástí. Spojované materiály se při pájení netaví; roztavuje se pouze spojovací materiál (pájka), který v tekutém stavu prolíná mezi molekuly spojovaných materiálů. Toto prolínání se nazývá difúze. Aby došlo k difúzi pájky do spojovaných součástí, musí být jejich povrch čistý. Proto je nutné součásti před pájením také odmastit. Roztaveným přídavným kovem nižších mechanických vlastností než základní materiál, popř. slitinou zvanou pájka, vznikne pájený spoj (materiálový styk). Spojované materiály se neroztavují, proto musí mít pájka nižší tavicí teplotu. Spoje získané pájením jsou těsné a vyhovují požadavkům vakuové techniky. Pájením se vytvářejí nosné nebo vodivé spoje, utěsňují se spáry a trhliny. CHARAKTERISTIKA: Na rozdíl od svařování tavíme pouze přídavný materiál pájku. Zařízení, kterým vyvíjíme teplo, nazýváme pájedlo. K samotnému pájení je třeba mít tavidlo kalafuna, salmiak. VÝHODY Možnost spojování různých materiálů i obtížně tavitelných. Nenastává natavení spojovaných materiálů, takže jejich vlastnosti se působením tepla neporuší (struktura, mechanické, elektrické a magnetické vlastnosti). Jednoduché zařízení pro výrobu, montáž a údržbu. Pájecí teploty jsou značně nižší než při svařování. Tím vzniká menší pnutí a napětí, která vznikají v důsledku rozdílných teplot. NEVÝHODY Poměrně malá pevnost spoje. Složité tvary spojů a tím zvýšená pracnost. 28

29 ROZDĚLENÍ PÁJENÍ: MĚKKÉ - teplota pájky do 500. Hlavní složení pájky jsou slitiny cín a olovo. Dodávají se ve formě litých tyčí, housek, drátů, pásů, fólií a trubiček plněných tavidlem. Tavidlo je kapalné (pájecí voda, tj. zředěná kyselina solná s rozpuštěným zinkem) nebo tuhé ve formě pasty. Použití: K pájení materiálů, které nelze příliš zahřívat a na spoje s menší pevností. Lze pájet ocel, měď, zinek, olovo, cín a jejich slitiny, šedou litinu, hliník a jeho slitiny, keramiku. Nejčastěji používáno v elektrotechnickém průmyslu. Max. pevnost 60MPa. TVRDÉ - teplota tavení nad 500. Hlavní složení pájky jsou slitiny hliníku, mědi a stříbra. Tavidlo je borax, kyselina boritá aj. Použití: Na spoje s větší pevností. Lze pájet ocel, litinu, hliník a jeho slitiny, měď, nikl, žáropevné materiály. Max. napětí 400MPa. Pro jakost pájeného spoje má rozhodující význam použití vhodné pájky, tavidla a pájedla a vhodná úprava stykových ploch. Obrázek 85 29

30 Obrázek 86 ÚPRAVA STYKOVÝCH PLOCH Plochy musí být odmaštěné, očištěné, zbavené oxidů, při spojování tenkých plechů provádíme úpravy přeplátováním. Opakování a prohlubování znalosti 1. Jaký je rozdíl mezi pájením a svařováním? 2. Rozdělení pájení? 3. Charakteristika pájení! VIDEO 30

31 LEPENÉ SPOJE U lepení nedochází k tepelnému namáhání spoje. Principem lepení je přilnavost (adheze) lepidla a spojovaných součástí. Mechanická adheze vzniká při lepení látek (kovových i nekovových), u nichž tekuté lepidlo proniká do pórů a nerovnosti povrchu. Dalším faktorem je vzájemná soudržnost (koheze) molekul lepidla navzájem. V porovnání se svařováním nebo pájením má lepený spoj následující výhody a nevýhody: VÝHODY: nulové tepelné namáhání spoje možnost spojení i nekovových materiálů lepením vzniká elektrická izolace jednoduchá výroba spoje NEVÝHODY: Pevnost spoje je často nízká ve srovnání s jinými spojovacími technikami. Lepidla většinou vykazují špatné vlastnosti při zatížení na střihové namáhání. Některá lepidla jsou málo odolné proti stárnutí působením vlhkosti a vody. Často nejsou vhodná pro spoje s proměnlivým zatížením. Nevhodné pro vyšší teploty. Tloušťka vrstvy bývá 0,05-0,25 (0,5) mm. Pro lepení kovů platí malá vůle, kvalitní styková plocha. Měkké materiály zdrsněná styková plocha. Většina lepidel má dobré mechanické tlumící vlastnosti (tlumení hluku, vibrací). Spoje jsou těsné vůči plynům i kapalinám. V lepeném spoji nejsou podél švů koncentrace napětí. Lepení snižuje hmotnost celé konstrukce a je ve srovnání s jinými spojovacími technikami poměrně jednoduché. Struktura slepovaného materiálu se nemění vysokými teplotami. Lepidla jsou levnější nezpůsobují vznik koroze. Technologický postup je jednodušší. 31

32 Vlastnosti lepeného spoje jsou závislé od adheze a koheze samotného lepidla. Doplňuje postupy spojování materiálů nýtováním, pájením, svařováním a příp. svěrné spoje. Z hlediska vnitřní struktury lze každý konstrukčně pevný a dostatečně odolný lepený spoj dvou základních materiálů považovat za komplex tří hlavních vrstev. KONSTRUKCE LEPENÝCH SPOJŮ Mechanické namáhání musí být rozděleno rovnoměrně. Spoj musí být namáhán v tahu a smyku. Minimalizovat namáhání v odlupování. Plocha spoje musí být dostatečně velká. Napětí v celém lepeném spoji musí být rovnoměrně rozdělené. Lepené materiály by měli mít v místě spoje stejné anebo podobné koeficienty roztažnosti. POUŽITÍ: Ve strojírenství se vlepují např. bronzové výstelky do ocelových pánví či pouzder ložisek, nalepují se břitové destičky na nástroje, lepí se měřidla a přípravky. Lepení se uplatňuje též při opravách a obnovování (renovaci) strojních součástí oprava odlitků, trhlin, zadřených čepů, apod. Lepeny jsou dnes vnější plochy letadel, mostů, střešních a okenních konstrukcí, části automobilů. Dalším příkladem je lepení trubek, nalepování brzdového nebo umělohmotného obložení na kovové součásti. Zvláštní výhody skýtá lepení při spojování různých materiálů (hliník na ocel nebo ocel na sklo). Vznikají přitom hladké povrchy, švy bez štěrbin, stejná pevnost po celém průřezu, dochází k izolačnímu působení a úsporám na hmotnosti. Lepením spojujeme součásti ze všech druhů plastů. Stykové plochy se mechanicky očistí, zdrsní a chemicky odmastí. Postup je stejný jako při spojování kovů. VIDEO 32

33 SPOJE TMELENÉ Jako pojidlo se používá pečetní vosk, kalafunové nebo voskové tmely. Používají se buď tavné tmely, nebo tuhnoucí tmely, které tvrdnou za normální teploty (např. sádra, mramorový tmel, cement, atd.). POUŽITÍ: Zatmelení součástí do keramických součástí, skleněné tabulky, krabicové vodováhy, montážní spoje, atd. VIDEO PEVNOSTNÍ VÝPOČET LEPENÝCH SPOJŮ Standartní vzorec pro stanovení smykové pevnosti v tahu: τ b = (MPa) S = b. l τb napětí ve smyku b - šířka přeplátovaného spoje l - délka přeplátovaného spoje F b F l 33

34 Jak velikou sílu F přenese lepený spoj ocelových plátků na obrázku? Pevnost lepidla τps = 40 MPa bezpečnost k = 2 Výpočet: τ b = F = τps. S = τps. a. b = ,07. 0,05 F = ,0035 = N Fsk = k F = = N Fsk = N Příklad: Litinová objímka je spojena lepeným spojem s ocelovým pastorkem. Jak veliký krouticí moment Mk spoj přenese. Pevnost lepidla τ ps = 25 Mpa, uvažujte bezpečnost spoje k = 2,2. Čelní ploška není lepena. Výpočet : F τ ps =, A = π. D. l = 3,14. 0,05. 0,07 A F = τ ps. A = ,14. 0,05. 0,07 = N F = N M k = F. r = ,035 = 4370 N.m k 2,2 M k = 4370 N.m 34

35 Opakování a prohlubování znalosti 1. Charakterizuj lepený spoj! 2. Výhody, nevýhody a použití lepených spojů! TEST č.3 35

36 8. POTRUBÍ A ARMATURY POTRUBÍ POTRUBÍ slouží k dopravě kapalin, plynů a par, sypkých hmot (např. písku, cementu apod.). Jde o dopravu plynulou. Dopravovaná látka je chráněna před účinkem vnějšího prostředí. Je to soustava trubek, armatur, měřidel a dalších částí. Skládá se z částí hlavních, které jsou zapotřebí u převážné většiny potrubí, a doplňujících, kterými se potrubí vybavuje podle požadavků. ARMATURY - společný název pro uzavírky, tj. nejčastěji kohouty, klapky, ventily, šoupátka, a další měřící a pomocné přístroje. Výhody při přepravování látek potrubím: Snadná regulovatelnost množství dopravované látky. Možnost vzájemného míchání dvou i více dopravovaných látek. Snadné a rychlé přerušení dopravy HLAVNÍ ČÁSTI POTRUBÍ Trubky a trouby Spoje trub a trubek (pro vytváření potrubí libovolné délky) Uzavírky potrubí (k regulaci a úplnému zastavení průtoku) Tvarovky (pro změnu toku, dělení a spojování proudu, ukončení potrubí aj.) Kompenzátory (pro vyrovnání tepelných dilatací v důsledku změn teploty) Části k uložení a upevnění potrubí Vyprazdňovací soustavy (k odvzdušnění, odvodnění nebo vyprázdnění potrubí) Kontrolní a měřicí přístroje (pro kontrolu a měření tlaku, teploty a průtočného množství) 36

37 ROZDĚLENÍ POTRUBÍ POTRUBÍ ROZDĚLUJEME PODLE TĚCHTO HLEDISEK: PODLE PROTÉKAJÍCÍ LÁTKY: Vodní, parní, plynové, pro dopravu ropy, cementu apod. PODLE TLAKU: Vysokotlaké, nízkotlaké, podtlakové (vakuové). PODLE MATERIÁLU: Litinové, ocelové, z měděných a mosazných trubek, skleněné, z plastu, kameninové, betonové. PODLE ÚČELU: Sací, výtlačné, chladící, mazací, výfukové. PODLE UMÍSTĚNÍ: Vnitřní, vnější, stěnové, dálkové, tranzitní, atd. PODLE DRUHU SPOJŮ: Svařované, závitové, pájené, lepené, hrdlové, přírubové TRUBKY A TROUBY Podle velikosti průměru potrubí rozeznáváme TRUBKY (do 60 mm) a TROUBY (nad 60 mm). Trubky a trouby se vyrábějí z kovů, plastů, skla, kameniny, betonu a jiných materiálů. Volba trubek a trub je závislá na podmínkách, kde bude potrubí pracovat. Důležité je znát požadavky na max. přetlak, teplotu dopravované látky, v jakém prostředí, jaká látka jím bude protékat, jak a kde bude uloženo. Vodovodní potrubí se označuje jmenovitou světlostí DN vyjadřující přibližně vnitřní průměr trubky v mm (např. DN 20) nebo vnějším průměrem a tloušťkou stěny zapisovaným jako da x s (např. ø 25 x 4,2). Jmenovitou světlostí se označuje ocelové závitové potrubí a kovové závitové a přírubové armatury. Rozměr potrubí z plastů, mědi a korozivzdorné oceli se vyjadřuje vnějším průměrem a tloušťkou stěny. 37

38 DRUHY POTRUBÍ: POTRUBÍ Z OCELI Nejčastěji používáno pro plynovody, ropovody a parovody. Tyto trubky mohou být svařované nebo bezešvé (vysokotlaké potrubí) s normalizovanými rozměry. Vyrábí se s hrdly nebo s hladkými konci. Ocelové závitové trubky mají vnější průměry přizpůsobeny palcovým závitům (trubkový závit), proti korozi jsou chráněny pozinkováním. Výhoda: Snadné spojování svařováním, šroubením. Nevýhoda: Malá odolnost proti korozi. Musí být chráněny nátěry nebo pokovením. Přehled ocelových trubek lze najít ve strojnických tabulkách Obrázek 87 a) ocelové trubky s hladkými konci b) ocelové trouby svařované 38

39 LITINOVÉ TROUBY Jsou na konci opatřeny hrdly nebo přírubami. Používají se jako odpadní a kanalizační potrubí. Dobře odolávají korozi. Litinové trubky a tvarovky jsou využívané především pro opravy svislého kanalizačního potrubí starších objektů v historických jádrech měst. Své využití mají, ale také jako odvodnění dešťových svodů. Litinové potrubí je vyráběno z šedé litiny, odpovídající ČSN Proti korozi jsou litinové výrobky chráněny penetračním nátěrem. Obrázek 88 Litinové tvarovky s hrdlem TRUBKY Z NEŽELEZNÝCH KOVŮ Používají se hlavně pro vodovodní a plynové instalace. Jsou vyrobeny z mědi, cínu, mosazi atd. V současné době se nejvíce používají trubky měděné, jsou pevné, trvanlivé, nekorodují. Dříve se zejména domovní vodovodní instalace prováděly olověnými trubkami. Snadno se tvarovaly a spojovaly měkkým pájením. Vyznačovali se dlouhou životností. Proto, že olovo se ve styku s vodou mění na jedovatý hydroxid olovnatý, byly olověné trubky nahrazeny trubkami ocelovými pozinkovanými s kratší životností a v současné době trubkami plastovými. Měděné trubky a měděné tvarovky Obrázek 89 39

40 TRUBKY Z PLASTU Použití hlavně pro domovní vodovodní instalace, odpadní potrubí. Výhody: nízká hmotnost, hladké stěny, snadná úprava tvaru, jednoduché spojování, odolnost proti korozi. Nevýhody: malá pevnost, odolnost proti vyšším teplotám. Pro rozvody teplé vody se dnes používají potrubí z chlorovaného polyvinylchloridu (PVC), síťovaného polyetylenu (PE), polypropylenu (PP) a polybutenu (PB). Obrázek 90 SKLENĚNÉ TRUBKY Používají se hlavně v potravinářském (např. mlékárny, pivovary) a chemickém průmyslu. Výhoda: Jsou dokonale hladké, nezanášejí se usazeninami. Jsou odolné proti chemickým vlivům. Nevýhoda: Malá pevnost, velká křehkost a malá odolnost proti vyšším teplotám. skleněné trubky a tvarovka koleno Obrázek 91 40

41 KAMENINOVÉ TROUBY Kameninové trouby se používají hlavně pro kanalizační potrubí. Výhoda: Jsou odolné proti mechanickému otěru a korozi. Nevýhoda: Malá pevnost a křehkost, proto jsou nahrazovány plastovými systémy, PVC rourami a tvarovkami. Obrázek 92 kameninové roury a tvarovky BETONOVÉ TROUBY Slouží k odvádění povrchových a odpadních vod a stavbě studní (betonové skruže) Nevýhoda: Velká drsnost povrchu, snadno se zanášejí. Obrázek 93 Betonové trouby a skruže 41

42 8. 2. SPOJOVÁNÍ POTRUBÍ Trubky i trouby se vyrábí v určitých délkách. Chceme-li získat souvislé potrubí, musíme trubky mezi sebou spojit pomocí různých spojů. Spojení musí být těsné, trvanlivé a nesmí zmenšovat průtok. Nejčastěji se používají spoje hrdlové, přírubové, závitové a šroubením, svařované, pájené a lepené. DRUHY SPOJŮ: SPOJE HRDLOVÉ Každá trubka má jeden konec opatřen hrdlem, do kterého se nasune hladký konec trubky druhé. Litinová hrdlová trubka a její spoj Ocelová hrdlová trouba Použití: Spojování odpadní odpadních litinových, kameninových, betonových trub a trubek. Také trubek z PVC a novoduru a i trubky měděné. Utěsnění hrdlových spojů: Tužení Utěsňuje se konopným provazcem nebo hliníkovou vlnou. Zbytek nátrubku se vylije olovem nebo betonem. 42

43 SVAŘOVÁNÍ Koutovým svarem se utěsňují ocelové bezešvé trubky hrdlové ke svařování. POLYFÚZNÍ SVAŘOVÁNÍ Tímto způsobem se spojuje plastové potrubí z polypropylenu pro rozvody vody a vytápění. (Systém PPR) Obrázek 94 Svářečku pomocí regulátoru nastavíme na teplotu C. Pryžové (elastomerové) o kroužky. Některé druhy hrdlových trubek a trub z PVC a novoduru se těsní pryžovými kroužky. Obrázek 95 VIDEO 43

44 HT systém - trubky tvarovky vyrobené z polypropylenu, odolávající vysokým teplotám. Kompletní systém k výstavbě připojovacího, odpadního, větracího a svodného potrubí uvnitř budov. Montáž pomocí násuvných hrdel, těsněných elastomerovým kroužkem. Okamžitá a dokonalá těsnost spojů. UTĚSNĚNÍ HRDEL KAMENINOVÝCH TRUBEK Dokonalou těsnost kameninových trub a tvarovek zajišťují integrované spoje z lepeného pryžového nebo litého polyuretanového těsnění, tyto spoje tak zajišťují nepropustnost škodlivých látek z kanalizačního řádu. U starších typů kameninových trubek bývá na vnitřní ploše hrdla a na vnější ploše druhého konce vytvořen závit. Do závitu se namotá konopný provazec a trubky se sešroubují - zajištění těsnosti spoje PŘÍRUBOVÉ SPOJE Důležitou součástí tlakových nádob a potrubních systémů jsou přírubové spoje. Jejich funkcí je pevné, těsné, avšak rozebíratelné spojení potrubí mezi sebou, připojení potrubí např. ke kotlům a jiným zařízením. Přírubami se spojují zpravidla litinové nebo ocelové trouby. Vlastní spojení se provede sešroubováním pomocí šroubů a matice. POUŽITÍ: Pro rozebíratelné spojení potrubí. Každá trubka má na konci přírubu, ve které jsou otvory pro spojovací šrouby. Mezi příruby se vkládá těsnění. Způsob těsnění přírub 44

45 Příruby na trubkách mohou být: - pevné (přivařeny), - otočné, - zhotoveny z jednoho kusu s trubkou, - našroubovány na konec trubky. Příruby pevné (přivařeny) a - plochá, b - s krkem Příruba: d závitová, d - zaslepovací Uspořádání otvorů pro šrouby v přírubách 4 díry 8děr 12děr 16děr 45

46 PŘÍRUBOVÝ SPOJ SE SKLÁDÁ Z TĚCHTO ČÁSTÍ: SPOJE ZÁVITOVÉ A ŠROUBENÍM Jedná se o spoj rozebíratelný. Používají se u ocelových trubek, které jsou opatřeny na koncích vnějším závitem. Tyto trubky se obvykle spojují pomocí tzv. FITINKŮ. FITINKY a) kolínka, b) redukovaná kolínka, c) oblouky, d) odbočky T, f) nátrubky Obrázek 96 Nejjednodušší je spojení trubek pomocí nátrubku se závitem. Funkce nátrubku je stejná jako funkce matice. Utěsňování se provádí pomocí teflonového těsnění, montážním těsněním. 46

47 Armatury, uzavírací a měřicí přístroje se k trubkám připojují pomocí šroubení. Jde o tzv. fitinkové spoje, které jsou tvořeny třemi částmi (obr.) Obě krajní se našroubují na konce trubek a pak se sešroubují pomocí převlečné matice. Mezi čelní plochy závitů se vloží těsnící kroužek. Spojení šroubením Obrázek SPOJE SVAŘOVANÉ, PÁJENÉ A LEPENÉ Tyto způsoby spojení se používají pro nerozebíratelné spojení potrubí. SVAŘOVÁNÍ Elektrickým obloukem - velké průměry trub. Svařování plamenem - malé průměry trubek. U důležitých potrubí, např. plynovodů, ropovodů apod. se musí svarové spoje kontrolovat pomocí rentgenových přístrojů. PÁJENÍ Používá se pro trubky z neželezných kovů. Tvrdé pájení: Měděné nebo mosazné trubky. Měkké pájení: Olověné nebo cínové trubky LEPENÍ Hlavně trubky z plastů, rychlý a jednoduchý způsob spojování používaný hlavně u odpadního a vodoinstalačního potrubí. 47

48 Obrázek ARMATURY Armatury - souhrnný název pro příslušenství a pomocná zařízení systémů a mechanismů pracujících s průtokem kapalin, plynů nebo par. VÝZNAM A POUŽITÍ ARMATUR: Slouží zejména k přerušování a regulaci průtoku dopravovaného množství látky, popř. k úplnému uzavření potrubí. K ochraně potrubí před nebezpečným zvýšením tlaku nebo teploty pracovní látky. Ke kontrole a měření množství, tlaku a teploty pracovní látky. Zajišťují požadovanou činnost, umožňují obsluhu, kontrolu a bezpečnost provozu (např. armatura uzavírací, armatury pojistné a regulační, měřicí přístroje) DRUHY ARMATUR Armatury jsou vyráběny v odstupňovaných řadách podle jmenovité světlosti a jmenovitého tlaku. Dělí se na přístroje: Regulační a uzavírací - ventily, kohouty, šoupátka. Pojistné a ochranné pojistné ventily, přepouštěcí ventily, zpětné klapky, filtry, sací koše aj. Kontrolní a měřící teploměry, tlakoměry, vodoměry. 48

49 REGULAČNÍ A UZAVÍRACÍ PŘÍSTROJE Tyto přístroje slouží k regulaci průtoku pracovní látky potrubím, popřípadě k úplnému uzavření potrubí. VENTILY (ventily přitlačují desku nebo kuželku) Nejčastěji se používají ventily přímé, a nárožní. Sedlový ventil - schéma. 1 - dřík; 2 - zátka se závitem; 3 - kuželka; 4 - tělo ventilu s přepážkou Obrázek 99 KOHOUTY KOHOUT KUŽELOVÝ PŘÍMÝ Pootáčí se kužel s otvorem, umístěný kolmo ke směru proudění tekutiny. Tím se otevírá nebo uzavírá průtok. Používá se v základním provedení jako uzavírací orgán pro vodu a vodní páru. 49

50 KULOVÝ KOHOUT Pootáčí se koulí s otvorem otevírá nebo uzavírá se průtok pracovní látky. Kulové kohouty jsou určeny např. pro topné plyny (zemní plyn, svítiplyn, propan-butan, bioplyn, koksárenský plyn), vodu, vodní páru (do +150 C), kyslík, obecně pro neagresivní i agresivní kapaliny a plyny. Obrázek 100 UZAVÍRACÍ KLAPKY Uzavírací klapky se používají jako uzavírací nebo regulační armatury pro neagresivní a agresivní kapaliny, páry a plyny. Obrázek 11 50

51 ŠOUPÁTKA Šoupátka zatlačují klín kolmo ke směru proudění tekutiny. 3. vřeteno 4. klín 5. vedení klínu 6. matice klínu Obrázek 12 POJISTNÉ A OCHRANNÉ PŘÍSTROJE Tyto přístroje zabezpečují bezpečný a bezporuchový chod potrubí. POJISTNÉ A PŘEPOUŠTĚCÍ VENTILY Pojistný a přepouštěcí ventil chrání potrubí před nebezpečným zvýšením tlaku a tím před porušením. ZPĚTNÉ VENTILY Zajišťují, aby pracovní látka proudila stále stejným směrem. Pokud by se z jakýchkoliv příčin směr proudu změnil, uzavře se průtočný otvor ventilu. Stejnou funkci má i zpětná klapka. 51

52 Obrázek 13 ZPĚTNÉ KLAPKY Proud nadzvedává kruhovou desku - zpětnou klapku ve válcovém tělese, při náhlé změně směru proudu se klapka uzavře. Obrázek 14 52

53 SACÍ KOŠ A FILTRY Sací koš zabraňuje vniknutí větších nečistot a předmětů do potrubí. Stejnou funkci plní filtry, které zachycuje i jemné mechanické nečistoty v pracovní látce obsažené. KONTROLNÍ A MĚŘICÍ PŘÍSTROJE a) K měření teploty Používají se různé teploměry kapalinové (rtuťových, lihových), bimetalové (založených na různé tepelné roztažnosti) nebo elektrické (založených na závislosti el. odporu kovového drátu na jeho teplotě). Obrázek 15 b) K měření tlaku K měření tlaku se používají tlakoměry kapalinové (založené na hydrostatickém tlaku), deformační (založené na deformaci pružné membrány). Obrázek 16 Tlakoměry: a) kapalinový, b) membránový 53

54 c) K měření průtočného množství K měření průtočného množství se používají různá měřidla rychlostní, např. lopatkový nebo šroubový vodoměr. Vodoměry 1) lopatkový, 2) šroubový Obrázek 17 Vodoměry 1 bytové (na studenou a teplou vodu), 2 - domovní Obrázek VÝPOČET POTRUBÍ = = S. =. d - světlost (vnitřní průměr) objemový průtok hmotnostní průtok hustota S průřez potrubí rychlost prodění Příklad: Určete světlost parního potrubí, kterým protéká = 3500 kg za hodinu rychlostí = 25 m.. Hustota páry = 10 kg.. =. = = 0,07 m = 70mm 54

55 KONSTRUKČNÍ ZÁSADY PRO POTRUBÍ A ARMATURY Při návrhu potrubí se vychází z druhu pracovní látky, jejího množství a z pracovního přetlaku a teploty. Těmto parametrům pak odpovídá materiál potrubí, jeho spojování, světlost potrubí a armatur a volba doplňujících částí. Pro kreslení výkresů potrubí se používají schematické značky. Pracovní látka se u potrubí označuje barevným nátěrem po celé délce potrubí nebo barevnými pruhy. Výběr vhodného spojení trubek kromě materiálu ovlivňuje i řada dalších okolností, zejména pracovní přetlak, možnosti montáže a demontáže a světlost potrubí. Z těchto hledisek nelze hrdlové spoje použít pro pracovní látky s přetlakem, přírubový spoj je vhodný pro častou demontáž. Šroubení pomocí fitinků má použití pro menší světlosti a pro trubky, na které lze vzhledem k tloušťce stěny vyřezat závit. Tenkostěnné tažené trubky se spojují bez závitů trubkovou přípojkou. Příklady schematických značek: 55

56 56

57 UTĚSNĚNÍ SPOJŮ TĚSNĚNÍM TĚSNĚNÍ DESKOVÁ Jsou jednoduchá a levná. Tloušťka těsnění má být co nejmenší (1 2mm). Materiálem může být technický papír, kůže, fíbr, pryž, korek, atd. TĚSNĚNÍ TVÁŘENÁ Jsou to kroužky vhodného průřezu, které se vloží mezi příruby s upravenými těsnicími plochami. Používá se kroužků z měkké oceli, z mědi, hliníku, popř. z pryže. Sem patří i samočinná těsnění, u nichž jsou těsnicí síly vyvolány provozním tlakem. TĚSNĚNÍ NANÁŠENÁ Jsou vytvořena těsnícím tmelem, kterým se vyplňuje těsnící spára, nebo se jím natírá přímo dotykové kovové plochy spojů. Těsnosti spoje se dosáhne účinkem adhezních a těsnících sil. Těsnícím tmelem může být plast ve tvaru šňůry, pásky, nebo přímo nanesený na těsnící plochy. Např. tmel Hermetic ( pro teploty až 500 C) nebo silikonové nátěry (pro teploty do -50 C a až 650 C), jsou pružné nehořlavé a nepropouští vodu. 57

58 IZOLACE A ULOŽENÍ POTRUBÍ OCHRANA POTRUBÍ PROTI KOROZI Účinku koroze jsou vystaveny hlavně trubky a příslušenství potrubí vyrobené z oceli. Potrubí je třeba chránit během provozu proti vlivům koroze jednak uvnitř (působení dopravované látky) a jednak zvenku (působení vlivů okolního prostředí). Je třeba chránit i těsnící plochy, spoje, příslušenství a uzavírací zařízení. Nejjednodušší ochranou je výroba potrubí z materiálu, který odolává korozi. Toto ale často není možné buďto z pevnostních nebo ekonomických důvodů. Ochrana se provádí se během dopravy, uskladnění a montáže, a hlavně za provozu. Vnitřní povrch a zejména těsnící plochy, šrouby a matice nenatíráme, ale konzervujeme. NÁTĚRY Nátěry - jsou nejběžnější ochranou kovových potrubí. Provádí se syntetickými, epoxidovými, olejovými nebo asfaltovými barvami. Pro vyšší teploty jsou vhodné dvousložkové nátěry epoxidové a silikonové. Ochranné povlaky používají se u potrubí kladených do země, kde je zvýšené riziko napadení potrubí korozí. Na vnitřním povrchu jsou pryžové, z taveného čediče apod. Ochranné obaly - používá se u potrubí ukládaných do země. Z výrobních důvodů se provádí u větších průměrů potrubí. Funkční plochy spojů a armatur se konzervují olejem nebo tuhými mazivy. 1 - trubka 2 - základní nátěr 3 - asfaltový nátěr 4 - izolační vrstva (skelná vata) 5 - asfaltová lepenka 6 - asfaltový nátěr 7 - vápenný nátěr 58

59 TEPELNÁ IZOLACE Zabraňuje úniku tepla z potrubí do okolí a tím i vzniku energetických ztrát. Zabraňuje ochlazování nebo oteplování dopravované pracovní látky. Zabraňuje zamrznutí dopravované látky v zimním období vlivem promrznutí potrubí. Obrázek 19 Současná doba si klade stále vyšší nároky na dobrou izolaci potrubí. Dobře vybraná tepelná izolace potrubí brání oteplování nebo ochlazování rozváděné vody a zároveň je chráněna i vnější strana před srážením vody. Tepelná izolace potrubí rovněž snižuje hlučnost průtoku v potrubí. Výrobci ji nejčastěji zhotovují z minerální vlny, polyuretanové pěny i speciálně ze skelného vlákna. Pro polypropylenové vodovodní potrubí je v současné době z hlediska kvality, jednoduchosti montáže i vlastní manipulace nejvýhodnější použití izolačních materiálů. TUBEX významně snižuje tepelné ztráty, zabraňuje kondenzaci na rozvodech studené vody a chladírenských zařízeních, tlumí zvuky. MIRELON se používá pro izolace rozvodů vody, topení, chlazení a vzduchotechniky. Chrání je i před mechanickým poškozením. Vyrábí se ve formě trubic v rozsahu vnitřních průměrů od 6 mm do 114 mm, dle typu a tloušťky stěny. Obrázek

60 DILATACE POTRUBÍ je změna délky rozměrů vlivem změny teploty. Při běžných délkách potrubí a rozdílu teplot v létě a v zimě je výsledná změna délky potrubí značná může se pohybovat až ve stovkách mm v závislosti na délce potrubí. Zařízení, která eliminují vliv tepelné roztažnosti materiálu a brání popraskání nebo deformaci potrubí vlivem změny teploty, se nazývají kompenzátory. Podle principu funkce se dělí do 2 skupin: - osové kompenzátory do potrubí je vložen pružný prvek, který se natahuje nebo zkracuje podle pohybu potrubí, - tvarové kompenzátory na trase potrubí jsou vytvořeny ohyby (dilatační smyčky) a při pohybu potrubí vlivem změny teploty se tyto ohybu pružně deformují. DRUHY KOMPENZÁTORŮ: VLNOVCOVÝ KOMPENZÁTOR část potrubí je vyrobena z tenkého pružného plechu, který je tvarován do vln. Kompenzátor vykonává obdobný pohyb jako měch harmoniky. Jeho výhodou je poměrně vysoká pevnost a odolnost teplotám, nevýhodou vysoká výrobní cena z důvodu nutnosti použití jakostního materiálu. PRYŽOVÝ KOMPENZÁTOR funkce je analogická jako u vlnovkového kompenzátoru, ale pružná část, je vyrobena z pryže. Výhodou je umožnění velkých axiálních pohybů z důvodu velké pružnosti pryže, dále nižší výrobní cena. Nevýhodou je menší pevnost a především možnost použití pouze pro nižší rozsah teplot. Další nevýhodou je stárnutí a křehnutí pryže. Obrázek

61 UCPÁVKOVÝ KOMPENZÁTOR mezi 2 samostatné části kompenzátoru je vloženo těsnění (ucpávka), které umožňuje vzájemný osový pohyb obou částí. Výhodou je velký rozsah axiálních posuvů, nevýhodou možnost úniku dopravované látky vlivem případných netěsností. TVAROVÉ KOMPENZÁTORY jsou vytvořeny buďto vhodně navrženou trasou potrubí (změny směru) nebo uměle vloženého kompenzátoru U nebo lyrového kompenzátoru do rovné části potrubí. Obrázek

62 ULOŽENÍ POTRUBÍ Potrubí se ukládají v celé délce na tuhý podklad, např. na dno kanálu, na lávky, do žlábků nebo na podpěry. Zakotvení upevňuje potrubí tak, že se nemůže pohybovat ani ve směru své osy, ani ve směrech k ní kolmých. Uložení potrubí představuje z hlediska spolehlivosti provozu potrubních systémů důležitý prvek, který přímo ovlivňuje funkci celku a jeho životnost. Při nesprávné funkci prvků uložení potrubí může dojít k poruchám spolehlivosti provozu nebo dokonce haváriím potrubních systémů. Mezi následky nejčastějších poruch v provozu potrubí patří např. nepřípustné zatížení přírub s následkem netěsnosti, přetížení rotačních zařízení připojených na potrubí s následkem zvýšených vibrací, přetížení částí potrubí s následkem možného vzniku trhlin, zejména u potrubí pracujícího v oblasti teplot tečení materiálu. Potrubí se ukládá do země, nad zemí, do zdiva, kanálů, kolektorů apod. Do země jedná se o potrubí ocelové (musí být izolované), litinové, betonové, kameninové). Hloubka uložení závisí na druhu dopravované látky a materiálu potrubí. Křehké kameninové a betonové roury musí být uloženy hlouběji než pevnější trouby litinové. Vodovodní potrubí se musí ukládat do nezamrzající hloubky, což je v našich podmínkách mm. Nad zemí jedná se o potrubí pro dopravu plynů (plynovod) a nezamrzajících kapalin. Do zdí veškeré odvodňovací a plynové potrubí v domech. Do šachet a kolektorů Do nich se vkládají různé druhy potrubí společně s kabely elektrického vedení. Uložení potrubí musí být pevné, avšak zároveň musí umožňovat vyrovnání změny délky potrubí způsobené změnou teploty (dilatace). Používají se kompenzátory a dilatační smyčky. 62

63 PRINCIP FUNKCE JEDNOTLIVÝCH TYPŮ ULOŽENÍ: KOTEVNÍ TŘMEN jedná se o pás, který obepíná potrubí s určitou vůlí. Jeho fixace do konzoly je pomocí matic. Lože může být tvarováno podle potrubí, aby se zmenšil stykový tlak mezi potrubím a třmenem Obrázek 113 STOJAN je-li přivařen, pak se jedná o pevný stykový bod neumožňující dilataci. Pokud je na něm potrubí uloženo volně, jedná se o kluznou podporu. patka obdobně jako u stojanu se jedná o pevně zafixovaný bod VÁLEČKOVÉ PODPORY - mají stejnou funkci jako kluzné podpory, ale z důvodu zmenšení tření se jedná o valivé uložení Obrázek 114 ZÁVĚS obdobně jako u třmenu je objímka vyrobena s vůlí, takže potrubí se může axiálně pohybovat. Obrázek

64 objímky a pouta pro svislá potrubí Obrázek 116 Opakování a prohlubování znalosti 1. Rozdělení potrubí 2. Z jakého materiálu se vyrábí potrubí, použití. 3. Druhy armatur 4. Co to je fitink? 64

65 Zdroje LITERATURA: 1. České státní normy Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví. dostupné na WWW: < 2. Josef Dilinger a kolektiv. Moderní strojírenství pro školu a praxi. Praha - SOBOTALES CZ J. Leinveber, J. Řasa, P. Vávra. Strojnické tabulky. ALBRA - pedagogické nakladatelství, Úvaly Frischherz, Skop, Knourek. Technologie zpracování kovů - příklady. praha : Wahlberg Praha, Ing. Karel Mičkal. Sbírka úloh z technické mechaniky. Praha : Informatorium, R. Kříž a kol. Strojní součásti I. Praha : SNTL, J. Heller, Z. Huška. Strojní součásti II. Praha : SNTL, Kříž, Rudolf. Strojní součásti I. Praha : SNTL, J. Bartoš, P. Gajdoš, V. Novák. Strojní součásti. Praha : SNTL, /62-II/ R. Kříž a kol. Stavba a provoz strojů I. Praha : SNTL, / Doleček Josef, Holoubek Zdeněk. Strojnictví I. Praha : SNTL, Jiří, Zelený. Stavba strojů - strojní součásti. Brno : Computer Press, Doleček Josef, Novák Vítězslav. Strojnictví I - Části strojů a mechanismy. Praha : SNTL, Doleček Josef, Novák Vítězslav. Strojnictví II - Části strojů a mechanismy. Praha : SNTL, Fischer, U. aj. Základy strojnictví. Praha : Europa-Sobotáles cz s.r.o., Bolek, A., Kochman, J., aj. Částí strojů Praha : SNTL,