Sprężyny metalowe odgrywają ważną rolę w produkcji, przetwarzaniu i pakowaniu żywności. Od przetwarzania żywności i systemów napełniania po pakowanie, sprężyny naciskowe, sprężyny rozciągane i sprężyny skrętne zapewniają niezawodne dostarczanie sił w niezliczonych procesach. Muszą one działać z mechaniczną precyzją i spełniać najsurowsze normy higieny i bezpieczeństwa. Jakie funkcje spełniają poszczególne typy sprężyn? Jakie wymagania materiałowe i powierzchniowe są ważne w środowisku spożywczym? Gutekunst Federn wyjaśnia poniżej, jak wybrać odpowiednią sprężynę w praktyczny i kompaktowy sposób.
Table of Contents
Sprężyny ściskane w przemyśle spożywczym
Sprężyny naciskowe, znane również jako sprężyny śrubowe, to mechaniczne akumulatory siły, które pochłaniają siły podczas ściskania i uwalniają je ponownie po zwolnieniu. Charakteryzują się one głównie liniową krzywą przemieszczenia-siły (stała charakterystyki sprężyny), która może być zdefiniowana przez cylindryczną geometrię sprężyny i dobór materiału sprężyny. Jeśli geometria sprężyny jest stożkowa lub podwójnie stożkowa, sprężyna naciskowa może również zapewniać progresywną krzywą charakterystyki przemieszczenia-siły. Konstrukcja stożkowa może być również wykonana w taki sposób, że zwoje wchodzą jeden w drugi. Oznacza to, że sprężyna naciskowa może być również stosowana w ograniczonych osiowo przestrzeniach montażowych, w których wysokość bloku sprężyny odpowiada w przybliżeniu dwukrotnej grubości drutu.
Więcej informacji można znaleźć na stronie https://blog.federnshop.com/pl/informacje-sprezyny-naciskowe/
W przemyśle spożywczym sprężyny naciskowe są stosowane w:
- Technologia napełniania i uszczelniania: poprzez określony nacisk, prowadzenie i centrowanie.
- Zawory / zawory procesowe: poprzez resetowanie i utrzymywanie sił zamykających.
- Jednostki dozujące: dzięki powtarzalnym siłom przywracającym i kompensacji tolerancji.
- Przenośniki i maszyny pakujące: z łożyskami sprężynowymi, buforowaniem i wyrównywaniem siły.
Specjalne informacje projektowe dla sprężyn naciskowych:
- Zabezpieczenie przed wyboczeniem: Wąskie sprężyny naciskowe wymagają trzpienia lub tulei, aby zapobiec ugięciu bocznemu.
- Unikanie tarcia: Należy unikać tarcia, ponieważ powstające ciepło powoduje utratę siły sprężyny. Ta zmiana efektu sprężyny nazywana jest histerezą.
- Należy wziąć pod uwagę zachowanie podczas ustawiania: Sprężyny ściskane mogą tracić siłę sprężystości pod wpływem stałego naprężenia i wyższych temperatur. Ta utrata siły nazywana jest relaksacją. Jest to uwzględniane w projekcie sprężyny jako wartość procentowa siły początkowej „F1”.
- Wytrzymałość zmę czeniowa: Sprężyny ściskane mogą być zaprojektowane pod kątem wytrzymałości zmęczeniowej (10 do potęgi 7 cykli obciążenia). Sprężyny stożkowe, podwójnie stożkowe i ulowe, o progresywnej charakterystyce sprężyny, wspierają wytrzymałość zmęczeniową sprężyn ściskanych.
Sprężyny przedłużające w przemyśle spożywczym
Sprężyny naciągowe są mechanicznymi akumulatorami siły, które w przeciwieństwie do sprężyn naciskowych, absorbują siły, gdy są rozciągnięte (rozciągnięte) i uwalniają je ponownie, gdy są zwolnione. Cylindryczna sprężyna naciągowa ma również liniową charakterystykę przemieszczenia-siły, która jest określona przez geometrię sprężyny i dobór materiału sprężyny. W przypadku stożkowej lub podwójnie stożkowej geometrii sprężyny, sprężyna naciągowa zapewnia progresywną charakterystykę przemieszczenia-siły. Sprężyna naciągowa charakteryzuje się naprężeniem wstępnym (FO) wytworzonym przez blisko rozmieszczone zwoje. Jest to korzystne w przypadku mechanizmów napinających bez luzu. Konstrukcja końcówek sprężyn jest szczególnie wszechstronna w przypadku sprężyn rozciąganych: oprócz zwykłego niemieckiego oczka, angielskiego oczka lub indywidualnego kształtu haka, do dużych obciążeń można również stosować wkręcane lub zwijane końcówki sprężyn.
Więcej informacji można znaleźć na stronie https://blog.federnshop.com/pl/sprezyny-naciagowe-informacji/
W przemyśle spożywczym stosowane są sprężyny naciągowe:
- Technologia przenośników: do mocowania i resetowania elementów, kompensacja tolerancji.
- Maszyny pakujące: do resetowania chwytaków i napinania folii.
- Pokrywy ochronne / drzwiczki / klapy konserwacyjne: do mocowania i zwrotu.
Specjalne informacje projektowe dla sprężyn naciągowych:
- Oczka jako słaby punkt: Zwiększone naprężenie zginające na zgięciu przejściowym do oczka zwiększa ryzyko pęknięcia oczka. Centralne przyłożenie siły w wierzchołku oczka jest tutaj zaletą.
- Należy unikać sił bocznych: Sprężyny naciągowe należy obciążać tylko w kierunku osiowym.
- Stożkowa konstrukcja: Stożkowe lub stożkowe konstrukcje sprężyn naciągowych mają progresywną charakterystykę sprężyny i mogą prowadzić do dłuższej żywotności.
Sprężyny skrętne w przemyśle spożywczym
Sprężyny skrętne, znane również jako sprężyny skrętne, różnią się zasadniczo od sprężyn naciskowych i naciągowych. Składają się one ze spiralnie zwiniętego korpusu sprężyny i dwóch wystających nóg. W przeciwieństwie do sprężyn naciskowych i naciągowych, które są poddawane obciążeniom ściskającym i rozciągającym (osiowym), sprężyny skrętne wywierają moment obrotowy na nogi poprzez ruch kątowy nóg podczas ruchu powrotnego. Oprócz korpusu sprężyny, czynnikami decydującymi o konstrukcji są długość nogi, ugięcie nogi, kierunek zwijania, który może być zwinięty w prawo lub w lewo, oraz mocowanie sprężyny za pomocą trzpienia lub osi. Sprężyna z podwójną nogą to również sprężyna z dwoma przeciwnie nawiniętymi korpusami sprężyny, która jest używana w szczególności do zastosowań wymagających zwiększonej siły sprężyny w ciasnych przestrzeniach montażowych. Dzięki symetrycznej konstrukcji, sprężyna z podwójną nogą ma również bardziej równomierny rozkład siły i stabilność.
Więcej informacji można znaleźć na stronie https://blog.federnshop.com/pl/informacje-sprezyny-skretne/
W przemyśle spożywczym stosowane są sprężyny skrętne:
- Klapy, zawiasy, pokrywy: Przywracanie momentów obrotowych na klapach inspekcyjnych i konserwacyjnych.
- Dźwignie i mechanizmy zatrzaskowe: określone momenty przytrzymujące, resetowanie dźwigni operacyjnych.
- Funkcje zaciskania i napinania: sprężynowe zaciski/zamki w zespołach.
Specjalne informacje projektowe dla sprężyn skrętnych:
- Prawidłowo określić pozycję montażu, tak aby sprężyna była obciążona w kierunku uzwojenia.
- Noga przyłożenia siły: Im dalej punkt przyłożenia siły znajduje się od środka korpusu sprężyny, tym ugięcie nogi (ß) musi zostać uwzględnione w charakterystyce sprężyny.
Specjalne wymagania dla sprężyn metalowych w środowisku spożywczym
Sprężyny metalowe stosowane w przemyśle spożywczym podlegają surowym wymogom w zakresie bezpieczeństwa żywności, higieny i odporności na korozję. W związku z tym należy zagwarantować następujące właściwości sprężyn metalowych.
- Odporność korozyjna na wilgoć, sól, kwasy/alkalia i chemikalia czyszczące
- Gładkie, łatwe do czyszczenia powierzchnie (niska chropowatość, niewielka przyczepność)
- Higieniczna konstrukcja końcówek sprężyn: Obszary oczek są geometrycznie „złożone” i muszą pozostać łatwe do czyszczenia
- Łatwość czyszczenia punktu łożyskowania: sprężyna często znajduje się na trzpieniu lub wewnątrz tulei – mogą się tam gromadzić resztki jedzenia.
- Unikanie ścierania cząstek i defektów powierzchni (higieniczna konstrukcja)
- Odporność na cykle czyszczenia: powtarzające się fazy CIP/SIP, zmiany temperatury, kondensat.
Wymagania materiałowe w przemyśle spożywczym
Specjalne wymagania dotyczą materiałów i obróbki powierzchni stosowanych w przemyśle spożywczym. Sprężyny metalowe, które mogą mieć kontakt z żywnością, muszą być wykonane z bezpiecznych dla żywności gatunków drutu ze stali sprężynowej. Często stosowane są stale nierdzewne, takie jak 1.4310 (X10CrNi18-8), 1.4301 (X5CrNi1810) lub 1.4401 (X5CrNiMo17-12-2). Decyduje o tym gładka, ochronna i stabilna warstwa tlenku chromu. Dzięki temu metalowe sprężyny są odporne na korozję. Oznacza to, że metal nie jest atakowany w kontakcie z żywnością lub pod wpływem czynników środowiskowych, takich jak tlen i środki czyszczące. Stal nierdzewna ma dalsze zalety pod względem higieny: materiał nie pozostawia żadnych szkodliwych substancji ani cząstek w kontakcie z żywnością. Zapobiega to zanieczyszczeniu lub zmianie żywności przez użytkowników. Stal nierdzewna jest również bardzo łatwa w czyszczeniu. Ponadto zarazki i bakterie nie mają powierzchni do zaatakowania.
W razie potrzeby dodatkowa obróbka powierzchni sprawia, że metalowe sprężyny są odporne na wyższe obciążenia korozyjne, wysokie temperatury lub przywraca ich przewodność. Możliwe procedury to Chromowanie , Cyna lub powlekanie Teflon (PTE) .
Kryteria wyboru sprężyn w przemyśle spożywczym
Wybierając odpowiednią sprężynę metalową do zastosowania w przemyśle spożywczym, należy wziąć pod uwagę różne czynniki:
- Temperatura pracy: Temperatura wpływa na właściwości mechaniczne sprężyny. W przemyśle spożywczym wysokie temperatury mogą występować podczas procesów sterylizacji lub niskie temperatury w obszarach chłodzenia.
- Rodzaj obciążenia: W przypadku obciążeń dynamicznych odpowiednie są przede wszystkim sprężyny naciskowe i czasami sprężyny naciągowe z wkręcanymi końcami sprężyn. Sprężyny skrętne są jedynym wyborem dla ruchów obrotowych.
- Odporność na korozję: W wilgotnym środowisku lub w kontakcie z agresywnymi środkami czyszczącymi wymagana jest wysoka odporność na korozję materiału sprężyny, ewentualnie z dodatkową obróbką powierzchni.
- Zapotrzebowanie na miejsce: Stożkowe sprężyny naciskowe oferują zalety w postaci ograniczonego luzu osiowego. Sprężyny skrętne mogą być często zintegrowane z mechanizmami w celu zaoszczędzenia miejsca.
- Wymagania higieniczne: Sprężyny powinny być łatwe w czyszczeniu i nie oferować wnęk, w których mogą gromadzić się resztki żywności lub mikroorganizmy.
Prawidłowy dobór i wymiarowanie sprężyn metalowych ma kluczowe znaczenie dla niezawodności i żywotności maszyn i systemów w przemyśle spożywczym. Doświadczeni producenci sprężyn, tacy jak Gutekunst Federn, oferują wsparcie w zakresie rozwoju i doboru sprężyn do konkretnych zastosowań.
Dzięki zastosowaniu nowoczesnych technologii produkcji oraz odpowiednich materiałów i obróbki powierzchni, sprężyny metalowe mogą być teraz zoptymalizowane pod kątem spełnienia wymagań przemysłu spożywczego, co skutkuje dłuższą żywotnością i poprawą bezpieczeństwa żywności.
Więcej informacji na temat sprężyn naciskowych, naciągowych i skrętnych oraz obszarów ich zastosowania można znaleźć na stronie blog.federnshop.com. Z działem technicznym Gutekunst Federn można skontaktować się pod adresem technik@gutekunst-co.com.
Powiązane linki: