مقدمه
از هدایت کننده های سیال بمنظور اتصال اجزاء مختلف سیستم هیدرولیک به یکدیگر استفاده می شود . عملکرد صحیح مدار به انتخاب مناسب ، و بازده این خطوط انتقال بستگی دارد . خطوط مذکور بایستی ضمن تحمل فشار کاری و ضربات هیدرولیکی تولید شده توسط سیستم از اندازه های مناسب جهت انتقال دبی حجمی مورد نیاز و قابلیت مونتاژ و دمونتاژ مناسب با حفظ خاصیت آب بندی بر خوردار باشند و افت فشار ایجاد شده ناشی از اصطحکاک داخلی آنها نیز به حداقل برسد .
انتخاب هدایت کننده ها
هنگام انتخاب نوع هدایت کننده ، نکات زیر باید به دقت مورد بررسی قرار گیرند :
1- خطوط باید توانایی تحمل فشار کاری را بصورت پیوسته دارا بوده و بتوانند تا چهار برابر فشار کاری را بصورت لحظه ای تحمل نمایند .
2- خطوط انتقال ، به منظور نصب تجهیزات لازم در طول آنها باید از استحکام کافی بر خوردار باشند .
3- قطر خطوط انتقال بایستی به اندازه کافی بزرگ باشد تا از افت قشار غیر مجاز ( بیش از 10/0 فشار اولیه ) جلوگیری شود .
4- به منظور کاهش جریانهای آشفته و افتهای اصطحکاکی ، سطوح داخلی خطوط انتقال می بایست از صافی مناسب بر خوردار باشند .
5- مواد تشکیل دهنده خطوط انتقال باید با سیال گذرنده از آنها سازگار باشد .
6- جهت سهولت در باز و بستن و یا تعویض اجزاء از پایانه هاو اتصالات مناسب استفاده شود .
7- در کاربرد ویژه مانند صنایع هوایی و فضایی باید به فاکتور وزن نیز توجه گردد .
انواع هدایت کننده ها
هدایت کننده های سیال در انواع زیر در جهت کاربردهای متفاوت در دسترس می باشند:
1- لوله های صلب فولادی
2- لوله های نیمه صلب
3- لوله های پلاستیکی
4- شیلنگهای انعطاف پذیر
لوله های صلب فولادی
این لوله ها که با انواع رزوه های مخروطی و مستقیم در دسترس می باشند . ، به دلیل عملکرد مطلوب ، در دسترس بودن ، قیمت مناسب و دارا بودن مقاومت مکانیکی بالا ، به طور وسیع در صنعت هیدرولیک مورد استفاده قرار می گیرند . حجیم بودن ، وزن زیاد و نیاز به تعداد زیاد اتصالات از مهمترین معایب این نوع هدایت کننده ها به شمار می آید . لوله های صلب فولادی بر حسب قطر نامی و کد مشخصه ضخامت دیواره دسته بندی می شوند و در اندازه های نامی 8/1 تا .in 8 ( اندازه روزه ی لوله ) در چهر محدوده استاندارد برای ضخامت دیوار ه در دسترس می باشند ( جدول 8-1 ) . اتصالات به وسیله روزه های نر و ماده آب بندی می شوند . تعدادی از انواع اتصالات مورد استفاده جهت لوله های صلب در شکل 8-1 نشان داده شده اند . اتصالات روزه ای حد اکثر تا اندازه . in 4/1 1 استاندارد بوده و برای اندازههای بزرگتر در صورت نیاز از فلنجهای جوشی مطابق شکل 8-2 استفاده می گردد . جهت آب بندی از این فلنجها از واشر های پهن یا او- رینگ استفاده می شود .
لوله های نیمه صلب
لوله های نیمه صلب نیز مانند لوله های صلب به منظوراتصال بین نقاط ثابت در سیستم مورد استفاده قرار می گیرند . لوله های نیمه صلب بدون درز فولادی بیشترین کاربرد را در لوله کشی سیستم ها ی هیدرولیکی داشته و دارای مزایای مهمی نسبت به لوله های صلب می باشند . مونتاژاین لوله ها ساده تر بوده و نیازمند جوشکاری در اتصالات نمی باشند . به منظور کاهش تعداد اتصالات ، آنها را می توان به شکل دلخواه رخم نمود . در هنگام باز و بسته شدن ، مشکلات آب بندی کمتری دارند و در مصارف با دبی کم ، وزن آنها در مقایسه با انواع صلب کمتر و قیمت آنها ارزانتر است .
لوله های نیمه صلب نیز با توجه به ضخامت جداره و قطر خارجی سایز بندی می شوند . نرخ فشار قابل تحمل توسط لوله بر مبتای جنس و ضخامت دیواره مشخص می شوند . طراحی لوله های نیمه صلب بر مبنای قطر خارجی انجام شده و در اندازه های از . in16/1 و با افزایشهای 8/1 اینچی تا قطر خارجی .in 1در دسترس هستند . برای قطر های بالای
. in 1 ، پله های افزایش قطر . in 4/1 می باشد . لوله های نیمه صلب توسط اتصال نشان داده شده در شکل 8-3 ( الف و ب ) به یکدیگر متصل می شوند . اغلب سر لوله به صورت 37 درجه لبه سازی شده و سپس در داخل اتصال قرار داده می شود . این لوله ها با دارا بودن قابلیت خم کاری ، در انواع بدون درز و با درز جوش الکتریکی و با جنسهای فولادی ، آلومینیومی و مسی در دسترس می باشند .
لوله های فولادی نیمه صلب در شعاع های استاندارد خم می شوند . شعاع خم تابعی از قطر خارجی بوده و حد اقل 5/2 تا 3 برابر آن می باشد . به منظور خم نمودن لوله ها با قطر های کوچک از دستگاههای خم کننده ی کارگاهی استفاده می شود . ولی خمکاری لوله ها با قطرهای بزرگ در کارخانجات و به توسط ماشین های مخصوص انجام می گیرد . لوله های فولادی بدون درز که به طور کامل آنیل شده باشند برای خم کاری مناسب هستند .
از لوله های با جنس فولادی ضد زنگ و بدون درز که به خوردگی مقاوم بوده و کاملاَ آنیل شده اند در فشارهای بالا ( bar 200یا بالاتر ) استفاده می شود . لوله های بدون درز تولید شده از آلیاژ های آلومینیوم ( بسته به نوع آلیاژ ) برای فشارهای کاری مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.
لوله های مسی بدون درز و کاملاَ آنیل شده ، با دارا بودن خاصیت خم کاری مناسب برای انتقال سیالات غیر نفتی کاربرد دارند . برای آب بندی لوله ها از اتصالاتی مطابق شکل 8-4 استفاده می شود . در بعضی اتصالات عمل آب بندی ، در اثر تماس فلز با فلز انجام می گیرد و در بعضی دیگر از او – رینگ بعنوان واسطه آب بندی استفاده می شود . اتصالات مخروطی 45 درجه برای فشارهای بالا مورد استفاده قرار می گیرند ( شکل 8-5 ) . انواع دیگر اتصالات نیز در شکل 8-6 نشان داده شده اند . در مواقعیکه درجه حرارتهای بالا ، فشار زیاد و یا ارتعاش ، امکان آسیب رساندن به اتصالات را به وجود می آورند ، می توان از اتصالات جوشی نیز استفاده نمود .
لوله های پلاستیکی
این لوله ها مقبولیت زیادی در صنایع هیدرولیک به دست آورده اند . زیرا دارای قیمت مناسب و توانایی خم شدن در اطراف موانع بوده و براحتی دور یک قرقره جمع می شوند . به دلیل انعطاف پذیری زیاد ، آسیب آنها در مقابل ارتعاشات از لوله های فلزی کمتراست . استفاده از لوله ها با رنگهای متفاوت جهت تفکیک نمودن قسمتهای مختلف مدار ، مزیت دیگر این نوع لوله ها می باشد . اتصالات آنها مشابه انواع لوله های فولادی بوده و حتی بسیاری از اتصالات فولادی را می توان برای لوله های پلاستیکیب استفاده نمود (شکل 8-7 ) . در بعضی از طرحها با سوار کردن یک بوش فلزی روی لوله پلاستیکی ، مقاومت آن را در مقابل فشار بالا می برند .
این لوله ها با اغلب روغنهای هیدرولیک سازگار بوده و معمولاَ در کاربرد های فشار پایین مورد استفاده قرار می گیرند . جنس لوله های پلاستیکی از پلی اتیلن ، پلی وینیل کلراید ، پلی پرو ویلن و نایلون می باشد که ها جنس دارای خاصیت مخصوص به خود بوده و برای کاربرد های خاصی مناسب است .
شیلنگهای انعطاف پذیر
از این شیلنگها به طور وسیع برای اتصال اجزاء متحرک ماشین آلات و برای فشار های تا bar 650 استفاده می شود . سهولت نصب ، خاصیت جذب ضربات ، قابلیت باز و بسته شدن سریع اتصالات و همچنین عرضه در محدوده وسیعی از فشار ها ، استفاده از این لوله ها را در سیستم های هیدرولیک رایج نموده است . به عنوان مثال می توان به کاربرد این شیلنگها در ماشینهای ابزار ، کشاورزی و راهسازی اشاره نمود . این شیلنگها از ترکیب حد اقل 3 لایه ( که یکی از آنها سیم بافته شده است ) تا چندین لایه به منظور تحمل فشار های مختلف تولید می شوند ( شکل 8-8 ) . وضعیت لایه های مختلف در چهار نوع شیلنگ انعطاف پذیر در شکل 8-9 مشاهده می شود .
ساختار شیلنگهای هیدرولیک
شیلنگهای هیدرولیک پیشرفته نوعناَ دارای حد اقل سه قسمت می باشند :
1- لوله داخلی 2- لایه تقویتی 3- پوشش مقاوم خارجی
لوله داخلی که سیال از داخل آن عبور می کند بایستی به میزان کافی از قابلیت انعطاف بر خوردار بوده و با سیال مورد نظر نیز سازگار باشد . از ترکیبات متداول مورد استفاده جهت لوله ی داخلی می توان لاستیکهای مصنوعی ، تر موپلاستیکها و تفلون ها را نام برد ( در هنگام تغییر سیال ، باید سازگاری جنس شیلنگ با سیال جدید مورد توجه قرار داد).
لایه تقویتی دارای تعدادی سیم فلز ی با الیاف بافتنی که به صورت حلزونی پیچیده شده اند ، می باشد .
پوشش مقاوم خارجی غالباَ از موادی که در مقابل شرایط آب و هوائی و روغن مقاوم می باشند و از مقاومت به سایش کافی نیز بر خوردار هستند ، ساخته می شوند .
بر طبق استاندارد SAE مهمترین نکاتی که هنگام استفاده از شیلنگ بایستی رعایت نمود عبارتند از :
– خم نکردن شیلنگها در شعاعهای کمتر از حد اقل شعاع خمش مجاز
– عدم پیچاندن ، کشیدن ، خراشیدن ( پیچاندن شیلنگ حین نصب می تواند 75/0 عمر آن را کاهش دهد ) .
– عدم استفاده از سیستم هیدرولیک در بالاتر از حد اکثر دمای مجاز یا پایین تر از حد اقل دمای مجاز
– عدم استفاده از شیلنگ در سیستم هائی که ضربات فشاری به بالاتر از حداکثر فشار کاری سیلندر می رسد .
– عدم استفاده از اتصالات و اجزائی که طبق نظر سازنده با ساختار شیلنگ سازگار نمی باشد .
در شکل 8-10 انواع روشهای دائمی اتصال شیلنگها نشان داده شده است . اتصالات شیلنگها را می توان بگونه ای محکم نمود که هیچگونه نشتی وجود نداشته باشد و در عین حال ضربات ناشی از تغییر فشار در سیستم نیز جذب گردد . هنگامیکه به دفعات به باز و بسته کردن اتصالات نیاز باشد ، از کوپلینگهای با قابلیت باز و بست سریع استفاده می شود ( شکل 8-11 ) .
انتخاب شیلنگهای مناسب
شیلنگهاب هیدرولیک دارای عمر بی نهایت نمی باشند ولی انتخاب صحیح اندازه و نوع آنها مطمئناَ عمر شیلنگ را طولانی تر خواهد نمود . طراح سیستم به منظور انتخاب شیلنگ و اتصالات مربوطه بایستی هفت پارامتر مهم به شرح زیر را در نظر قرار دهد :
1- اندازه (قطر) 2- دمای کاری 3- کاربرد 4- جنس
5- فشار کاری 6- وضعیت اتصال انتهائی 7- در دسترس بودن اندازه ی شیلنگ
در شکل 8-12 روشهای صحیح و غلط اتصال شیلنگها نشان داده شده است .
مشخصه های مربوط به 16 نوع شیلنگ استاندارد در رابطه با نوع روغن ، شرائط دمائی و محدوده ی فشار در جدول 8-2 آورده شده است . در شکل 8-13 تعداد لایه های تقویتی شیلنگهای معرفی شده در جدول نشان داده شده است .
اتصالات از اتصالات جهت آب بندی سیال عبوری از سیستم هیدرولیک هنگام گذر از یک جزء به جزء دیگر استفاده می شور . چنانچه اجزاء در مجموعه سیستم هیدرولیک کاملاَ ثابت بوده و هیچگاه نیازی به باز شده اتصالات نباشد می توان اتصالات را به منظور ایجاد حداکثر قابلیت اطمینان از نوع جوشی انتخاب نمود . اما به هر حال قطعاَ نقاطی از سیستم بایستی جهت سرویس و یا تعویض اجزاء قابلیت باز و بسته شدن را داشته باشند .
اتصالات به دو دسته اساسی زیر تقسیم بندی می شوند :
1- اتصالات تمام فلزی که بر مبنای تماس و آب بندی فلز با فلز عمل می نماید .
2- اتصالاتی که عمل آب بندی با تحت فشار قرار دادن اورینگ ( که بک آب بند الاستومری است ) صورت می پذیرد .
در هر دو نوع ، سطوح دو بخش اتصال ( مجرای اتصال و مجرای عضو ) با استفاده از رزوه به یکدیگر فشرده شده و آب بندی محکمی را تشکیل می دهند .
اتصالات تمام فلزی
مطابق شکل 8-14 (ـالف) در نوع تمتم فلزی ، روزه ایجاد شده روی اتصالات لوله ای مخروطی بوده و تنش ایجاد شده به هنگام پیچاندن رزوه مخروطی در مادگی اتصال (مجرای عضو ) ، نیروی لازم جهت آب بندی را فراهم می کند . باید توجه نمود که در صورت کافی نبودن مقدار گشتاور اعمالی جهت محکم کردن اتصال ، امکان بروز نشتی از رزوه های لوله وجود دارد . همچنین محکم کردن بیش از حد نیز موجب تغییر شکل رزوه ها شده و مسیری برای نشتی پیرامون رزوه ایجاد می کند . از این گذشته رزوه ها ی لوله هنگام وجود نیروهای ارتعاشی و تغییر دمائی ( که در سیستم هیدرولیک بروز آن محتمل است ) در معرض شل شدن می باشند .
در سیستمهای هیدرولیکی که از اتصالات رزوه دار لوله ای جهت عملکرد در فشار بالا استفاده می شود همواره احتمال بروز نشتی از رزوه ها وجود دارد . زیرا مخروطی بوده و باز و بسته کردن متناوب آنه باعث تغییر شکل رزوه می گردد ( بخصوص اگر از اتصال آهنگری شده جهت قرار گرفتن در مجرای چدنی استفاده شود ) . البته می توان از برخی از ترکیبات نشت گیر و آب بندی کننده جهت اتصالات لوله ای استفاده نمود . به دلیل نیاز به مواد آب بند ، اغلب طراحان کمتر از این اتصالات استفاده می کنند .
اتصالات نوع لبه دار مخروطی
در این نوع اتصالات ( شکل 8-14 ب ) با سفت کردن مهره اتصال ، بدنه عضو آب بندی به داخل سر لبه سازی شده (مخروطی ) لوله وارد و فشرده می شود و در نتیجه آب بندی مثبتی بین این دو قسمت به وجود می آید . از اتصالات با لبه مخروطی 37 درجه جهت استفاده با لوله های ضخامت دیواره ی متوسط ، در سیستمهای با فشار کاری bar200 استفاده می شود . با توجه به اینکه لبه سازی لوله های ضخیم کار مشکلی است ، لذا استفاده از آنها با اتصالات لبه سازی شده توصیه نمی گردد . اتصالات لبه سازی شده 37 درجه جهت استفاده در سیستمهای هیدرولیک عمل کننده در دمای 65- تا 400 درجه فارنهایت مناسب می باشند . این گونه اتصالات ضمن برخورداری از ساختمانی فشرده و قابلیت نصب آسان روی لوله های متر یک ، به راحتی نیز در دسترس بوده و جزو مقرون به صرفه ترین انواع اتصالات بحساب می آیند .
اتصالات بدون لبه
اتصالات بدون لبه با توجه به نیاز به حداقل آماده سازی ، امروزه از مطلوبیت بیشتری برخوردار می باشند . (شکل 8-15 ) این گونه اتصالات قابلیت عملکرد در فشار کاری تا bar 200 را دارا بوده و در بین همه انواع اتصالات فلزی ، از بهترین عملکرد در مقابل ارتعاشات برخوردار هستند .
با سفت کردن مهره روی بدنه اتصال ، یک بوش فلزی به داخل بدنه کشیده شده و موجب تماس و سپس نفوذ در محیط لوله و در نتیجه ایجاد آب بندی قوی می گردد . با توجه به عدم نیاز به لبه سازی این نوع اتصال با لوله های جدار ضخیم یا متوسط مورد استفاده قرار می گیرد .
اتصالات نوع اورینگی
اتصالاتی که از اورینگ جهت آب بندی کردن بهره می برند از پذیرش بالائی بین طراحان سیستمهای هیدرولیک برخوردار می باشند . این اتصالات در سه دسته قابل دسترس هستند :
1- اتصال رزوه ای – اورینگی مستقیم
2- اتصال اورینگی تخت
3- اتصال اورینگی فلنجی
انتخاب یکی از دو نوع اتصال رزوه ای – اورینگی مستقیم و اورینگی تخت به پارامترهای مربوط به موقعیت اتصال و مقدار تلرانس بستگی دارد . از اتصال فلنجی عموماً در کاربردهائی که از لوله های با قطر خارجی بیش از in 8/7 و یا جهت کار در فشارهای بسیار بالا استفاده می شود .
در اتصال رزوه ای – اورینگی مستقیم ، یک اورینگ بین رزوه های دو نیمه نر و ماده اتصال قرار داده می شود (شکل 8-16 ) . بدین ترتیب آب بندی مناسبی روی نشیمنگاه ماشینکاری شده و مجرای مادگی برقرار می گردد . اتصالات رزوه ای – اورینگی دارای دو نوع قابل تنظیم ( شکل 8-16 الف ) و غیر قابل تنظیم (شکل 8-16 ب ) هستند . تفاوت اساسی بین این دو نوع ، عدم استفاده از مهره قفلی و واشر پشت بند ( جهت آب بندی اتصال ) در توع غیر قابل تنظیم می باشد . در یک اتصال قابل تنظیم پس از درگیر کردن دو عضو اتصال از طریق پیچاندن عضو قابل تنظیم در جهت مناسب قرار داده شده و مهره قفلی در محل خود سفت می شود تا ضمن محکم نگه داشتن اتصال ، واشر پشت بند نیز روی اورینگ فشرده شده و آب بندی موثری تامین گردد .
نوع غیر قابل تنظیم در حقیقت یک اتصال نر و ماده ساده است و نیازی به تنظیم حین استقرار ندارد . اتصالات قابل تنظیم مانند زانوئی ها و سه راهی ها ، هنگام نصب بایستی ابتدا در جهت صحیح قرار داده شوند .
در شکل 8-17 یک نمونه اتصال اورینگی تخت نشان داده شده است . با استقرار اورینگ در شیار دایره ای مربوط به قسمت پیچ اتصال ، به هنگام بستن مهره روی پیچ ، دو نیمه به سمت یکدیگر کشیده شده و اورینگ را فشرده می کنند .
اتصالات اورینگی دارای مزایای نسبت به نوع تمام فلزی نسبت به سفت کردن ناکافی و یا بیش از حد ، حساس بوده و احتمال بروز نشتی در صورت اعمال گشتاور در خارج از محدوده تعیین شده زیاد می باشد . علاوه بر این ، این اتصالات سریعتر ترک برداشته و یا تغییر شکل داده و از آب بندی خارج می شوند . چون در اتصالات اورینگی ، اعضاء فلزی صرفاً بر اورینگ فشار می آورند لذا خود سالم می مانند . اتصالات تمام فلزی را بایستی بتدریج سفت نمود ، تا اتصال به اندازه کافی ( و نه بیش از حد )محکم شود . اتصالات اورینگی گرانتر از انواع تمام فلزی بوده و هنگام نصب بایستی از وجود اورینگ و بیرون نیافتادن و سالم بودن آن اطمینان حاصل گردد . انتخاب یک اورینگ نا مناسب و یا استفاده مجدد از اورینگ مستعمل می تواند موجب بروز نشتی گردد . بخاطر داشته باشید که اورینگ مستعمل حتی اگر ظاهر آن سالم به نظر برسد قابل استفاده مجدد نمی باشد .
اتصالات فلنجی
در اتصال لوله های با قطر خارجی بالای in 1 ، با استفاده از مهره های هشت گوش بزرگ ، امکان گشتاور زیاد جهت سفت کردن اتصال ( توسط نیروی دست و اهرم ) فراهم می گردد . به منظور نصب چنین اتصالات بزرگی ، طراحان سیستم بایستی فضای لازم را جهت سفت کردن مهره ها در اطراف اتصال پیش بینی کنند . در شکل 8/18 یک نمونه اتصال فلنجی با نحوه استقرار مناسب نشان داده شده است .
در اتصال نوع فلنجی یک اورینگ الاستومری در شیار سطح فلنج قرار داده شده و روی سطح مجرا عمل آب بندی را در آرایشی همانند اتصال اورینگی تخت انجام می دهد . فلنج فوقانی حامل اورینگ ، توسط چهار پیچ اتصال به فلنج زیرین محکم می شود و لذا نیازی به گشتاور سفت کردن زیاد برای قطرهای بالا وجود ندارد .
هنگام استفاده از اتصالات فلنجی بایستی به هر چهار پیچ گشتاور کافی وارد گردد تا در فشار بالا از بوجود آمدن شکاف و در نتیجه کشیده شدن اورینگ بداخل آن جلوگیری شود . کلیه سطوح تماس بایستی تمیز و صاف بوده و دقیقاً نسبت به یکدیگر بصورت عمودی قرار گیرند . گرچه صافی سطح در حدود دو میکرون قابل قبول است ولی اغلب سازندگان اتصالات فلنجی ، صافی سطح یک میکرون را توصیه می کنند . در صورت ایجاد خراش یا ضربه روی این سطوح و همچنین سائیده شدن اورینگ و یا استفاده از اورینگهائی که به روی سطوح خشن نصب شده اند ، تمایل به نشتی بوجود خواهد آمد . مهمترین مسئله هنگام اتصال دو فلنج ، سفت کردن تدریجی و همزمان هر چهار پیچ می باشد . سفت کردن کامل یک پیچ ، در حالیکه هنوز سایر پیچها شل هستند موجب کج شدن وضعیت استقرار فلنج می گردد . این امر خود موجب بروز گاز گرفتگی در اورینگ و در نتیجه ایجاد نشتی می شود . ( شکل 8-19 ب ) . در صورتیکه پیچها کاملاً سفت شوند ، امکان خم شدن فلنج بسمت پایین و همچنین خمش پیچها بسمت بیرون وجود دارد ( شکل 8-19 الف ) . در صورت ایجاد خمش در فلنج و پیچ ، تمایل به بلند شدن فلنج از روی پله و در نتیجه ایجاد نشتی وجود خواهد داشت .
برخی از سازندگان از طرحهای ویژه و خاصی جهت آب بندی استفاده می کنند که استحکام اتصال و کیفیت آب بندی در آنها به مراتب بالاتر از انواع متداول می باشد . بدلیل تنوع و اختصاصی بودن طرحهای مذکور مشخصات هر یک را بایستی در کاتالوگهای سازندگان جستجو نمود .
لوله های هیدورلیک
سیال هیدرولیک در لوله های صلب یا شیلنگ های انعطاف پذیر جریان می یابد . انتخاب صحیح و اتصالات صحیح آنها به اندازه سایر اجزای سیستم به ویژه در کنترل نشتی مهم و اساسی است .
لوله های صلب
در گذشته ، در کشور انگلستان لوله های با دیواره ضخیم بر اساس قطر اسمی ( قطر داخلی بر حسب واحدهای انگلیسی ) تقسیم می شد .
قطر خارجی واقعی لوله ها به نوع مصرف آبی یا گازی آنها بستگی داشت . در امریکا لوله ها بر اساس قطر خارجی تقسیم بندی می شد ( بر حسب واحدهای انگلیسی ) که با اندازه های متریک ( قاره ای ) تداخل داشت و به ویژه در انتخاب اتصال مناسب باعث اشتباه و سر درگمی طراح می شد زیرا تعداد رزوه پیچهای آنها بسیار متنوع بود . نهایتاً محدوده ای از لوله های متریک ( جدول 3-8 ) سریعاً به عنوان استاندارد در صنعت جای خود را باز کرد . آنها بر اساس قطر خارجی و به ازای محدوده ای از ضخامت های مختلف برای دیواره و فشار های کاری متفاوت ، تقسیم بندی شده اند .
این لوله ها با روش های گوناگونی به هم متصل می شود که عبارتند از : اتصال پرچی ، اتصال فشاری ، اتصال گیره ای ، اتصال فلنجی و اتصال جوشی .
جنس اصلی این لوله ها فولاد کربنی بر اساس استاندارد C / 2391 DIN ( 23CD ، 1962 : 3602 BS ) و سازگار با 1950 : 980 BS است .
از آنجاکه طراح مدار هیدرولیک به قطر داخلی لوله ( برای محاسبه ی دبی و غیره ) نیاز دارد ، در جدول 3-8 علاوه بر قطر خارجی و فشار کاری ، ضخامت دیواره نیز داده شده است . می دانیم که در سیستم های هیدرولیک ، بهتر است جریان در لوله ها آرام و افت های فشاری حد اقل باشد . بهترین راه برای رسیدن به این شرایط ، پایین نگه داشتن سرعت جریان سیال در لوله ها است . محدوده مناسب سرعت در لوله های خطوط مکش و بازگشت m/s 2/1 -6/0 و برای خطوط فشار m/s 6/4 – 2/1 است .
3-12-2 اتصال لوله های فشار
3-12-2-1 اتصال پرچی
این نوع اتصال را تولید کنند گان امریکایی بر اساس استاندارد های j I C و SAE به کار می برند . در این روش انتهای لوله با چرخک پرچ و چکش یا با پرس پرچ هیدرولیک آماده و پرداخت می شود . زاویه ی پرچ معمولاَ 37 (محیطی 74 ) است . به دلیل تغییر شکل سر لوله ، اتصال مکانیکی بسیار محکمی حاصل می شود که حتی نسبت به شکست های ناشی از خستگی مقاوم است . رزوه ی مهره ی سر لوله از نوع UN است .
در شکل 3-14 انتهای پرچ شده ی لوله بین انتهای مهره ی قطعه هیدرولیک ( قطعه ای که لوله به آن متصل شده ) و زبانه مهره ی سر لوله ( مهره ی متصل به خود لوله ) محکم شده است . بین سطوح داخلی سر پرچ شده و زبانه ی مهره ، آب بند هیدرولیکی قرار گرفته است که علاوه بر آب بندی و جذب ارتعاشات با تغییر اندازه ی زبانه ی مهره ، می توان مهره و سایر قطعات اتصال را هم برای لوله های استاندارد متریک و هم لوله های استاندارد اینچی به کار برد.
اتصالات پرچی 45 SAE معمولاَ در صنایع اتو مبیل به کار می رود . در سیستم های برودتی همان محدوده رزوه های 37 ASE را به کار می برند ولی زاویه پرچ آنها 90 محیطی است . ژاپنی ها از سیستم استاندارد زاویه ی پرچ 30 ( محیطی 60 و رزوه های BSPP ) استفاده می کنند .
3-12-2-2 اتصال فشاری از نوع حلقه گاز گیرنده
این نوع اتصال متداول ترین اتصال است که در آن قطعات قابل تعویض و سازگار با سازندگان مختلف به کار می رود ( شکل 3-15 ) . این نوع اتصال بر اساس استاندارد های اروپایی 2353 DIN معرفی می شوند ( این استاندارد DIN مطابق با استاندارد 4368 BS است ) . در واقع هر کدام از این سه قطعه ی این اتصال بر اساس بخش مجزایی از استاندارد DIN بیان می شوند و استاندارد 2353 DIN انتهای لوله را در بر می گیرد .
هنگامی که اتصال ایجاد می شود رینگ گاز گیرنده ایجاد می شود رینگ گاز گیرنده یا رینگ برش به صورت محیطی در پخ محیطی 24 جازده می شود و مثل اینکه لوله را گاز گزفته باشد به درون گوشت آن فرو می رود به طوری که هم اتصال مکانیکی و هم آب بندی هیدرولیکی را فراهم می کند .
جا زدن این اتصال ، سخت و پر زحمت است . در نوع Oclau از رینگ های اره ای شکل ( هزار خاری ) استفاده می شود و سر لوله شیار دار می شود . اگر چه این اتصال از نظر فنی ، بسیار مو ثر و محکم است ولی به دلیل کار زیادی که برای آماده سازی سر لوله صرف می شود ، کارشناسان آن را زیاد نمی پسندند . در روش HF از آب بند پلی آمید و رینگ فولادی اره ای چکش خور استفاده می شود . در هر دو سیستم ، زاویه ی یخ محیطی 24 و بر اساس 2353 DIN است .
مشکل عمده این نوع اتصال ، عدم نصب صحیح آن است . آماده سازی سر لوله بسیار مهم است . سر لوله باید 90 بریده و یا ترجیحاَ اره شود تا لبه ی رینگ به راحتی درون گوشت لوله فرو رود . پلیسه های لبه ی داخلی و خارجی برش باید برداشته و سر لوله باید روغن کاری شود . باید دقت شود که جا زدن لوله با نیروی مناسب انجام شود ( یعنی از گشتاور غیر مجاز کم یا زیاد استفاده نشود ) . به همین دلیل بهتر است ابتدا رینگ و مهره ی لوله با استفاده از ابزار مخصوص روی لبه جا زده شود . بدین منظور چنین عمل می کنیم . پیچ فولادی را ( مشابه پیچ بدنه که در شکل نشان داده شده است ) روی گیره محکم می کنیم . لوله را کاملاَ درون حفره ی پیچ فولادی ( که به عنوان ابزار روی گیره محکم شده است ) وارد می کنیم و مهره را با دست سفت می کنیم . به سفت کردن مهره با آچار ادامه دهید و اجازه می دهیم لوله همراه با مهره بچرخد . وقتی لوله از چرخش ایستاد ، موقعیکه مهره روی لوله را با علامت مشخص می کنیم و سپس مهره را با گشتاور لازم ( از کاتالوگ سازنده ) که معمولاَ 4/3 تا 4/1 1 دور گردش آچار است ، سفت می کنیم . سپس مهره را باز و به صورت چشمی بررسی می کنیم . رینگ باید به گوشت لوله فرو رفته باشد و به سادگی قابل چرخش یا بیرون آوردن نباشد . سپس مجموعه ی لوله ، رینگ ، و مهره را روی پیچ و اتصال اصلی بسته و تا حد استاندارد با آچار سفت می کنیم ( معمولاَ 4/1 تا 2/1 دور پس از سفت شدن با دست ) . برای لوله های با دیواره ی نازک باید از ابزار مخصوص همراه با مرغک استفاده شود .
وقتی تعداد اتصالات زیاد باشد بهتر است از آچار های بادی از قبل تنظیم شده ، برای سفت کردن مهره ی اتصال استفاده کرد .
3-12-2-3 اتصال فشاری اورینگ
در بعضی اتصالات از رینگ های چاکدار برای ایجاد بست مکانیکی و از اورینگ مجزا برای ایجاد آب بندی هیدرولیکی استفاده می شود . اتصال KR ( شکل 3-16 ) متالی از این نوع است .
در اتصالات Aeroquip ORS-BT ، حلقه ی فولادی هزار خار سختکاری شده ( با لبه ی دندانه دار ) ، هر دو عمل اتصال مکانیکی و آب بندی هیدرولیکی را فراهم می کند . اورینگ در شیار انتهایی بدنه ی اصلی اتصال ( َبدنهَ در شکل ) و روی پیشانی حلقه ی فولادی قرار می گیرد .
3-12-2-4 اتصال تبدیل
با کوپلینگ Walterscheid poziflare در شکل 3-17 می توان لوله ی پرچی 47 SAE را با پخ 24 اتصال استاندارد 2353 DIN ( انتهای اتصال فشاری ) کوپل کرد . بخش مرکزی که وظیفه ی رابط را بر عهده دارد در هر طرف دارای اورینگ است و در کنار سر پرچ نشده ی لوله که اتصال مکانیکی را فراهم می کند ، باعث آب بندی کوپلینگ می شود .
3-12-2-5 رابط 5200 BS
انتهای بسیار ی از اتصالات مخروطی است که تعدادی از آنها در شکل 3-18 نشان داده شده است . پیچ متریک 2353 DIN دارای مخروط محیطی 24 است که به لوله ، رینگ گاز گیرنده ، ومهره ی مناسب خود پیچ متریک متصل می شود . رزوه رابط های 5200BS از نوع BSPP است . نری اتصال دارای مخروط داخلی با زاویه ی محیطی 60 است
که با مخروط خارجی مناسب خود در مادگی جفت می شود . مهره ی روی مادگی ثابت است و در محل خود سفت می شود تا اتصال محکم شود . آب بندی هیدرولیکی تنها بر اثر اتصال فلز با فلز مخروط ها حاصل می شود . این نوع اتصال به طور متداول در اتصال انتهای شیلنگ ها در انگلستان با تبدیل به کار می رود .
نوعی اتصال متریک به نام Globeseal بر اساس 7647/4631 DIN با زاویه ی مخروطی 60 وجود دارد که بسیار بع این نوع اتصالات شبیه است و باید در کاربرد آن بسیار دقت کرد .
3-12-2-6- اتصال جوشی
هر نوع اتصالی ، قطع نظر از خوب بودن آن ، بالقوه محلی برای نشست سیال است و باید فقط در جاهایی استفاده شود که جدا کردن لوله ها ضروری است و بهتر است سایر اتصال ها جوش داده شود لوله هایی که جوش می شود باید به دقت وارسی شود و به ویژه در جوش های سربهسر این قضیه مهم تر است .
برای ایجاد جریان داخل لوله طی فرایند جوشکاری ، از گازهای بی اثری مانند آرگون یا هلیوم استفاده می شود . عملکرد گاز شبیه حفاظت گازی در فرایند جوشکاریMIG و TIG است که از تولید پوسته و سوختن فولاد ( اکسیداسیون جوش ) و آلودگی ناشی از آن درون لوله جلوگیری می کند . دبی و فشار گاز بی اثر باید برای خارج کردن هوای سیستم ، کافی باشد و طی جوشکاری به هیچ وجه نباید هوا به سیستم وارد شود .
برای جوشکاری باید اتصال آماده و تمیز شود و جوشکاری توسط افراد ماهر انجام گیرد . در صورتی که جوش سر به سر بدون گاز محافظ انجام شود ، درون لوله باید تمیز شود . در شکل 3-16 الف جوش سه راهی را مشاهده می کنید .
3/12-2-7 پستانک های جوش شده
یکی از موثرترین و محکم ترین اتصالات دائمی ، پستانک ماشینکاری شده ای است که از یک طرف به انتهای لوله جوش سر به سر شده و از طرف دیگر به اتصال 2353 DIN کوپل شده است ( شکل 3-19 – ب )
در واقع پستانک از لوله و رینگ گاز گیرنده تشکیل شده است . روی پستانک شیاری ماشینکاری شده است که درون آن اورینگ قرار می گیرد و با پخ 24 ، انتهای اتصال آب بندی می شود . دقت کنید اورینگ را بعد از جوشکاری و خنک شدن موضع جوش باید نصب کرد . نکته مهم دیگر این است که مهره اتصال باید قبل از جوشکاری در پستانک قرار گیرد و روی پیچ اتصال مقابل سفت شود .
اگر جوش سربه سر بیش از حد نفوذ کند ، قطر داخلی لوله کم می شود . در این صورت لوله را می برند و دوباره جوشکاری می کنند و یا درون لوله را می تراشند .
3-12-2-8 اتصالات فلنجی
می دانیم که ایجاد اتصال فشاری مناسب و کافی در لوله ای باقطر خارجی mm 38 بسیار مشکل است ، اگر چه بسیاری از تولید کنندگان معتقدند که این طور نیست . مشکل اصلی در اعمال گشتاور لازم برای سفت کردن اتصال است .
بنابراین برای لوله های قطور ، اتصالات فلنجی توصیه می شود . متاسفانه این نوع اتصالات حجیم و بسیار گرانتر از اتصالات فشاری است . بسیاری از اجزای هیدرولیک همانند پمپ ، موتور ، فیلتر ، منیفولد و غیره بر اساس مشخصات استانداردهای SAE و CETOP ماشینکاری و فلنج دار می شود ( شکل 3-20) .
ممکن است حلقه یا طوقه ای به لوله جوش شود یا فرم اتصال های انتهای شیلنگ را به خود بگیرد . در این حالت ، قرار گیری شیلنگ یا لوله آسان می شود زیرا به سادگی فلنج از طوقه جدا می شود . آب بندی به وسیله اورینگی که روی پیشانی فلنج می نشیند ، انجام می شود . انواع طوقه های مناسب برای جوش سربه سر یا جوش لب به لب موجود است .
فلنج های SAE کاربرد بیشتری دارند . آنها دو دسته اند SAE با فشاری کاری lbf/in 3000 ( bar 207 ) و SAE با فشاری کاری lbf/in 6000 ( bar 414 ) . در هر دو گروه از فلنج های یک تکه و دو تکه استفاده می شود . در 3000 SAE بعضی فلنج ها ( از نظر اندازه ) برای فشارهای بالاتر نیز قابل استفاده است .
فلنج CETOP بر اساس استاندارد H 63 RP ساخته شده است . در آن فلنج های مربعی شکل و مناسب برای فشار کاری bar 400 است و طوقه های bar 100 ، bar 250 و bar 400 دارد . طوقه bar 250 مشابه طوقه 3000 SAE و طوقه bar 400 مشابه 6000SAE و قابل تعویض است .
روش دیگر برای اتصال جداشونده روی لوله های قطور ( بالای mm 50 ) ، ترکیبی است از اتصال فلنجی و اتصال فشاری که به آن کوپلینگ فلنجی KR می گویند . در این طرح نیمه فلنج به لوله متصل است و در واقع نوعی از کوپلینگ KR در شکل 3-16 است . با سفت کردن مهره های فلنج ، طوقه ها یا حلقه های شیبدار در هر دو طرف به لوله ها فشرده می شود به طوری که بدون نیاز به ابزار مخصوص یا آچارهای بلند و حتی آچار گشتاوربالا می توان فلنج را سفت و در صورت نیاز آن را باز کرد .
3-12-2-9 اتصال گیره ای
این نوع اتصال که بیشتر در معادن به کار می رود از نری و مادگی که در هم قفل می شود و گیره ای با مقطع مربع تشکیل شده است ( شکل 3-21 ) . اورینگی که روی نری قرار می گیرد ، آب بندی هیدرولیکی را فراهم می کند . این اتصال بسیار سریع و ساده و قابل چرخش است . مزیت ویژه این طرح این است که وقتی سیستم تحت فشار است ، جدا کردن اتصال غیر ممکن است . بعضی اجزای هیدرولیک دارای حفره هایی ماشینکاری شده برای اتصال گیره ای است .
3-12-2-10 اتصال پیچی به اجزای هیدرولیک
همانطور که گفتیم ، بعضی اجزای مدار به گونه ای تولید می شود تا اتصال فلنجی یا گیره ای داشته باشد اما اکثر آنها با اتصالات یچی به بخش های دیگر متصل می شود . باید دقت کرد زیرا انواع رزوه بسیار گسترده و متنوع است . استانداردهایی که در اتصالات پیچی کاربرد بیشتری دارد عبارتند از : BSPT , PTT , NPTF ، NPSM ، JIC ، SAE ، UN ، 3852 DIN ، 3902 / 3901 DIN ، 7647 /7631 DIN و PTT .
گرچه در اکثر کوپلینگ های اروپایی مانند 2353 DIN از روزه متر یک استفاده می شود اما استاندارد پذیرفته شده برای دریچه های رزوه شده بر اساس BSPP است . ژاپنی ها BSPP یا متریک را بکار می برند .
رزوه های متریک و استاندارد ایالات متحده دارای زاویه دندانه 60 درجه است ولی در استاندارد BSPP و BSPT زاویه دندانه ها 55 درجه است .
رزوه ها به دو شکل مخروطی و موازی ساخته می شود . مشخصات رزوه مخروطی استاندارد امریکایی NPTF نیز به روشی مشابه بیان می شود .
در اکثر اتصالات از رینگ با واشر آب بندی استفاده می شود . این اتصالات را در استانداردهای BSPP و 3852 DIN مشاهده می کنید .
با مراجعه به استانداردها و هندبوک های لوله کشی می توانید اطلاعات دقیق تری در مورد نوع و نحوه اتصال انواع لوله ها و اتصالات به دست آورید .
نصب لوله ها
قواعد نصب لوله ها به شرح زیر است :
1 – همواره بالاترین سطح استاندارد تمیزی را به هنگام نصب رعایت کنید .
2 – پلاگ و پوشش لوله ها را تا زمانی که لازم است بریده یا رزوه شود باز نکنید .
3 – پس از برش لوله ، پلیسه ها و آشغال را تمیز کنید .
4 – قبل از اتصال ، محل رزوه ها و درون اتصالات را تمیز کنید .
5 – حتی المقدور از لوله های پیوسته استفاده شود و در صورت امکان خم هایی در آن ایجاد شود ( برای انبساط و انقباض حرارتی ) . حداقل شعاع خم در لوله ، معمولاً سه برابر قطر خارجی آن در خمکاری گرم و پنج برابر قطر خارجی آن در خمکاری سرد است . از گرمکاری خود داری کنید زیرا این کار درون لوله پیوسته ایجاد می کند و باید تمیز شود .
6 – هنگام خمکاری لوله جای کافی برای قرارگیری اتصالات در نظر بگیرید . خم تا اتصال باید حداقل به اندازه دو برابر ضخامت مهره اتصال فاصله داشته باشد .
7 – در طراحی سعی شود تعداد اتصالات به حداقل برسد . این کار باعث کاهش هزینه ها ، نشتی و شوک های جریانی در مدار شود . با محکم کردن لوله ها و بستن آنها از اعمال تنش های خارجی جلوگیری کنید .
8 – وقتی اتصال لوله جدا می شود اگر لوله مثل فنر از جای خود حرکت کند ، نشان می دهد که لوله درست امتداد نیافته و یا به درستی خمکاری نشده و تحت تنش های داخلی است .
9 – اجزای سنگین ، شیرها فیلترها و غیره باید روی پایه نصب شود و نباید از شبکه لوله ها به عنوان تکیه گاه استفاده شود . در سیستم هایی که با ارتعاشات و شوک های قوی مواجه است ، از شیلنگ ها ، انباره ها و میراکننده های نوسانات برای آرام کردن این شوک می توان استفاده کرد .
10 – لوله را قبل از نصب نهایی بازرسی و درون آن را با پارچه تمیز و بدون پرز تمیز کنید.
17