Kovové pružiny v potravinářském průmyslu

Kovové pružiny hrají důležitou roli při výrobě, zpracování a balení potravin. Tlačné, roztahovací a zkrutné pružiny zajišťují spolehlivé působení sil v nesčetných procesech, od zpracování potravin a plnicích systémů až po balení. Musí pracovat s mechanickou přesností a splňovat nejpřísnější hygienické a bezpečnostní normy. Jaké funkce plní různé typy pružin? Jaké požadavky na materiál a povrch jsou důležité v potravinářském prostředí? Společnost Gutekunst Federn vám níže prakticky a kompaktně vysvětlí, jak vybrat správnou pružinu.

Table of Contents

Tlačné pružiny v potravinářském průmyslu

Tlačné pružiny, známé také jako šroubové pružiny, jsou mechanické akumulátory sil, které při stlačení absorbují síly a při uvolnění je opět uvolňují. Vyznačují se převážně lineární křivkou posunutí a síly (charakteristická křivka pružiny – pružinová konstanta), kterou lze definovat válcovou geometrií pružiny a volbou materiálu pružiny. Je-li geometrie pružiny kuželová nebo dvojkuželová, může stlačovací pružina poskytovat také progresivní charakteristickou křivku posunutí-síla. Kuželové provedení lze také realizovat tak, že závity do sebe zapadají. To znamená, že tlačná pružina může být použita i v osově omezených montážních prostorech, kde výška bloku pružiny odpovídá přibližně dvojnásobku tloušťky drátu.

Další informace naleznete na https://blog.federnshop.com/cs/informacni-tlacne-pruziny/

V potravinářském průmyslu se tlačné pružiny používají v:

Technologie plnění a těsnění: prostřednictvím definovaného kontaktního tlaku, vedení a centrování.
Ventily/procesní ventily: resetováním a udržováním uzavíracích sil.
Dávkovací jednotky: díky reprodukovatelným obnovovacím silám a kompenzaci tolerance.
Dopravní a balicí stroje: s odpruženými ložisky, vyrovnáváním a vyrovnáváním sil.

Speciální konstrukční informace pro tlačné pružiny:

Vedení proti vybočení: Tenké tlačné pružiny vyžadují trn nebo objímku, aby se zabránilo bočnímu vychýlení.
Vyhněte se tření: Tření se musí konstrukčně vyloučit, protože vzniklé teplo způsobuje ztrátu síly pružiny. Tato změna účinku pružiny se nazývá hystereze.

Zohledněte chování při nastavování: Tlačné pružiny mohou při trvalém tahu a vyšších teplotách ztrácet sílu. Tato ztráta síly se nazývá relaxace. Při návrhu pružiny se zohledňuje v procentech počáteční síly „F1“.
Únavová pevnost: Tlačné pružiny lze navrhnout na únavovou pevnost (10 na mocninu 7 zatěžovacích cyklů). Únavovou pevnost tlačných pružin podporují kuželové, dvoukuželové a úlové pružiny s progresivní charakteristikou pružení.

Prodlužovací prameny v potravinářském průmyslu

Tažné pružiny jsou mechanické akumulátory síly, které na rozdíl od tlačných pružin absorbují síly, když jsou roztaženy (když jsou nataženy), a opět je uvolňují, když jsou uvolněny. Válcová tažná pružina má rovněž lineární charakteristiku posunutí a síly, která je dána geometrií pružiny a volbou materiálu pružiny. U kuželové nebo dvoukuželové geometrie pružiny poskytuje tažná pružina progresivní křivku charakteristiky posunutí-síla. Tahová pružina je charakterizována předpětím (FO), které vytvářejí těsně od sebe vzdálené závity. To je výhodné pro mechanismy předpínání bez vůle. Konstrukce konců pružin je u tažných pružin obzvláště univerzální: kromě obvyklého tvaru německého oka, anglického oka nebo individuálního háčku lze pro velká zatížení použít také šroubované nebo válcované konce pružin.

Další informace naleznete na https://blog.federnshop.com/cs/informacni-tazne-pruziny/

V potravinářském průmyslu se tažné pružiny používají v:

Dopravníková technika: pro upínání a přestavování prvků, vyrovnávání tolerancí.
Balicí stroje: pro přestavování chapadel a pro napínání fólie.
Ochranné kryty / dvířka / klapky pro údržbu: pro upevnění a vrácení.

Zvláštní informace o konstrukci tažných pružin:

Očka jako slabé místo: Zvýšené ohybové napětí v místě přechodu očka do očka zvyšuje riziko zlomení očka. Výhodou je zde soustředné působení síly na vrchol očka.

Vyhněte se bočním silám: Pružiny zatěžujte pouze v axiálním směru.
Kuželové provedení: Kuželové nebo kuželové provedení tažných pružin má progresivní charakteristiku a může vést k delší životnosti.

Torzní pružiny v potravinářském průmyslu

Torzní pružiny, známé také jako zkrutné pružiny, se zásadně liší od tlačných a tažných pružin. Skládají se ze spirálovitě vinutého těla pružiny a dvou vyčnívajících ramen. Na rozdíl od tlačných a tažných pružin, které jsou namáhány tlakem a tahem (axiálním), torzní pružiny působí na ramena krouticím momentem prostřednictvím úhlového pohybu ramen při zpětném pohybu. Kromě těla pružiny jsou pro konstrukci rozhodujícími faktory délka ramen, průhyb ramen, směr vinutí, které může být navinuto vpravo nebo vlevo, a upevnění pružiny pomocí trnu nebo osy. Dvojitá nožní pružina je také nožní pružina se dvěma opačně navinutými tělesy, která se používá zejména pro aplikace se zvýšenou silou pružiny ve stísněných montážních prostorech. Díky symetrické konstrukci má dvojitá nožní pružina také rovnoměrnější rozložení síly a stabilitu.

Další informace naleznete na https://blog.federnshop.com/cs/informacni-torzni-pruziny/

V potravinářském průmyslu se torzní pružiny používají v:

Klapky, závěsy, kryty: Obnovení kroutících momentů na kontrolních a údržbových klapkách.
Pákové a západkové mechanismy: definované přídržné momenty, resetování ovládacích pák.
Upínací a napínací funkce: pružinové svorky/zámky v sestavách.

Speciální konstrukční informace pro torzní pružiny:

Směr vinutí Správně určete montážní polohu tak, aby byla pružina zatížena ve směru vinutí.
Působení síly na rameno: Čím dále je bod působení síly od středu tělesa pružiny, tím větší je průhyb ramene (ß), který je třeba zohlednit při výpočtu výkonu pružiny.

Pružiny nohou Ohýbání nohou - Gutekunst Federn — Ohyb stehen

Zvláštní požadavky na kovové pružiny v potravinářském prostředí

Kovové pružiny v potravinářském prostředí podléhají přísným požadavkům na zajištění bezpečnosti potravin, hygieny a odolnosti proti korozi. U kovových pružin proto musí být zaručeny následující vlastnosti.

odolnost proti korozi, vlhkosti, soli, kyselinám/alkalitám a čisticím prostředkům
Hladké, snadno čistitelné povrchy (nízká drsnost, malá přilnavost)
Hygienické provedení konců pružin: Očka jsou geometricky „složitá“ a musí zůstat snadno čistitelná.
Čistitelnost ložiskového bodu: Pružina se často nachází na trnu nebo uvnitř pouzdra – mohou se zde hromadit zbytky potravin.
zamezení otěru částic a vzniku povrchových vad (hygienické provedení)
Odolnost vůči čisticím cyklům: opakované fáze CIP/SIP, změny teploty, kondenzát.

Materiálové požadavky v potravinářském průmyslu

Na materiály a povrchové úpravy používané v potravinářském průmyslu se vztahují zvláštní požadavky. Kovové pružiny, které mohou přijít do styku s potravinami, musí být vyrobeny z drátů z pružinové oceli vhodné pro potravinářský průmysl. Často se používají korozivzdorné oceli jako 1.4310 (X10CrNi18-8), 1.4301 (X5CrNi1810) nebo 1.4401 (X5CrNiMo17-12-2). Jeho hladká, ochranná a stabilní vrstva oxidu chromu je rozhodujícím důvodem. Díky tomu jsou kovové pružiny odolné proti korozi. To znamená, že kov není napaden při kontaktu s potravinami nebo vlivy prostředí, jako je kyslík a čisticí prostředky. nerezová ocel má další výhody z hlediska hygieny: Materiál nezanechává při styku s potravinami žádné škodlivé látky nebo částice. Tím se zabrání kontaminaci nebo úpravě potravin ze strany uživatelů. Nerezová ocel se také velmi snadno čistí. Kromě toho nemají bakterie a zárodky žádný povrch, který by mohly napadnout.

V případě potřeby se kovové pružiny dodatečně povrchově upraví tak, aby byly odolné vůči vyššímu koroznímu zatížení, vysokým teplotám nebo aby se obnovila jejich vodivost. Možné postupy jsou Chromování , Cín nebo potahování Teflon (PTE) .

Kritéria výběru pružin v potravinářském průmyslu

Při výběru správné kovové pružiny pro použití v potravinářském průmyslu je třeba zohlednit různé faktory:

Provozní teplota: Teplota ovlivňuje mechanické vlastnosti pružiny. V potravinářském průmyslu se mohou vyskytovat vysoké teploty při sterilizačních procesech nebo nízké teploty v chladicích prostorách.
Typ zatížení: Pro dynamické zatížení jsou vhodné především tlačné pružiny a příležitostně tažné pružiny se šroubovanými konci. Pro rotační pohyby jsou jedinou volbou torzní pružiny.
Odolnost proti korozi: Ve vlhkém prostředí nebo v kontaktu s agresivními čisticími prostředky je vyžadována vysoká odolnost materiálu pružiny proti korozi, případně s dodatečnou povrchovou úpravou.
Požadavky na prostor: Kuželové tlačné pružiny nabízejí výhody s omezenou axiální vůlí. Torzní pružiny lze často integrovat do mechanismů a ušetřit tak místo.
Hygienické požadavky: Pružiny by se měly snadno čistit a neměly by v nich být žádné výklenky, ve kterých by se mohly hromadit zbytky potravin nebo mikroorganismy.

Správný výběr a dimenzování kovových pružin má zásadní význam pro spolehlivost a životnost strojů a systémů v potravinářském průmyslu. Zkušení výrobci pružin, jako je Gutekunst Federn, nabízejí podporu při vývoji a výběru pružin pro konkrétní aplikace.

Díky použití moderních výrobních technologií a vhodných materiálů a povrchových úprav lze nyní kovové pružiny optimalizovat tak, aby splňovaly požadavky potravinářského průmyslu, což vede k prodloužení životnosti a zvýšení bezpečnosti potravin.

Další informace a poznatky o tlačných, tažných a zkrutných pružinách a oblastech jejich použití naleznete na blog.federnshop.com. Technické oddělení společnosti Gutekunst Federn můžete kontaktovat na adrese technik@gutekunst-co.com.

Související odkazy: