AKADEMIA MORSKA KATEDRA MATERIAŁÓW OKRĘTOWYCH I TECHNOLOGII REMONTÓW LABORATORIUM TECHNOLOGII REMONTÓW
Ćwiczenie nr 7 Wirówka
Prowadzący: mgr inż. W. Kończewicz

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było praktyczne zapoznanie się z budową, zasadą działania oraz sposobem weryfikacji, pomiarów i napraw wirówki paliwa i oleju smarnego

1. Wstęp teoretyczny

Wirówki stosowane w okrętownictwie do oczysz­czania olejów pędnych i smarowych można podzielić na dwie zasadnicze grupy:

a ) puryfikatory , zwane inaczej wirówkami oczyszczającymi, w których następuje oddzielanie dwóch nierozpuszczalnych w sobie cieczy o różnych ciężarach właściwych przy równoczesnym oddziela­niu cięższych cząsteczek stałych jako zanieczysz­czeń,

b) klaryfikatory, zwane wirówkami klarującymi, w których następuje usuwanie z olejów zanieczysz­czeń w postaci cząstek stałych i nieznacznych ilości płynnych, cięższych składników.

W praktyce okrętowej w puryfikatorach oddzie­lane są z olejów najczęściej stałe zanieczyszczenia oraz woda z płynnym szlamem, klaryfikatorów na­tomiast używa się bądź jako wirówek do oczyszcza­nia stosunkowo czystego oleju, bądź też jako drugi stopień oczyszczania w połączeniu szeregowym -puryfikator i klaryfikator .

Wirówki oczyszczające przystosowane do od­dzielania dwu nierozpuszczalnych w sobie cieczy o różnych ciężarach właściwych, wyposażone są w dwa odprowadzenia z wirującego bębna. Jednym z nich, bliższym osi obrotu bębna, usuwany jest na zewnątrz oczyszczony olej, drugim, bardziej odle­głym od osi - płynne zanieczyszczenia, cięższe od oleju (najczęściej woda).

Schemat konstrukcji części roboczej okrętowej wirówki oczyszczającej (puryfikatora) ilustruje ry­sunek 1. Jest to wirówka starszego typu bez możliwości tzw. samooczyszczania . Zanieczyszczona ciecz dopływa wlotem l, a następ­nie rozdzielaczem bębna 2 spływa w dół części roboczej wirówki. Przez otwory w dolnym talerzu ciecz przedostaje się do bębna, po czym przez otwory w talerzach 3 i przestrzenie między talerzowe unosi się ku górze. Po drodze z cieczy zostają wy­dalone cząstki stałe, cięższe zanieczyszczenia płyn­ne, i woda. Cięższe zanieczyszczenia płynne, prze­dostające się szczeliną między pokrywą bębna 6 i kapturem talerzy 7, zostają usunięte na zewnątrz. Cząstki stałe natomiast osiadają na wewnętrznej ściance kadłuba 5 i muszą być usuwane ręcznie po jego otwarciu. Położenie płaszczyzny podziału re­guluje się tarczą wodną 4, zwaną inaczej osłoną selekcyjną. Wał napędowy 8 bębna poprzez przekładnię ślimakową przekazuje obroty elektrycznego silnika napędowego na bęben wirówki.

Rys.1. Schemat wirówki oczyszczającej; i - wlot zanieczyszczo­nego oleju, 2 - rozdzielacz bębna, 3 - talerz, 4 - osłona selek­cyjna {tarcza wodna), 5 - kadłub bębna, 6 - pokrywa bębna, 7 - kap­tur talerzy z szyjką, 8 - wał napędowy bębna

1. Najczęściej występujące uszkodzenia oraz sposoby naprawy wirówek.

Wirówki oleju smarowego i napędowego są złożone z dużej liczby róż­nych mechanizmów oraz podzespołów maszynowych. Oprócz elektrycznych silników napędowych w skład ich wchodzą zazwyczaj: sprzęgła, przekładnie ślimakowe, przekładnie kół zębatych, pompy zębate, łożyska nośne i oporowe, wały, bębny, zespoły talerzyków separujących, podgrzewaczy itp.

Typowe uszkodzenia wirówek:

— zużycie mechaniczne, korozyjne, wykruszenie, pęknięcie i połamanie kół zębatych przekładni,

— osłabienie osadzeń kół zębatych na wałach,

— zużycie okładzin ciernych hamulców oraz elementów sprzęgieł,

— zużycie i uszkodzenie łożysk,

• pęknięcie, uszkodzenie korozyjne i deformacja kadłubów,

— deformacje bębnów i talerzyków separujących,

— skrzywienia wałów,

• przecieki rur w podgrzewaczach.

a) czyszczenie części wirówki po demontażu:

Pierwszą czynnością przy naprawie wirówki jest dokładne oczyszczenie jej pracujących elementów wirujących i innych zanieczyszczeń z skoksowanego oleju itp. Gruntowne czyszczenie powinno się odbyć przynajmniej raz na rok. Przed czyszczeniem poszczególne części wirówki należy zde­montować.

Po wyjęciu wrzeciona bębna dokładnie czyści się jego części składowej (np. za pomocą nafty „Antykor"), zwracając szczególną uwagę na czystość kanałów smarowych we wrzecionie. Części sprzęgła ciernego, okładzin ciernych hamulca i wewnętrzną powierzchnię bębna wału przekładni ślimakowej przemywa się zwykle trójchloroetylenem lub innym rozpusz­czalnikiem. Powierzchniom ciernym należy przy tym nadać szorstkość (np. za pomocą pilnika - zdzieraka). W wypadku zużycia lub uszkodzenia okładzin wymienia się wszystkie na nowe. Powierzchnie części wewnętrz­nych wirówek stykające się z oczyszczanym olejem, jak: bębny, pokrywy, talerzyki separujące itp. muszą być bardzo gładkie w celu uniemożliwie­nia osadzania się na nich zanieczyszczeń oleju, a zwłaszcza smolistych jego cząsteczek. Podczas eksploatacji elementy te ulegają czasem silnemu zanieczyszczeniu powyższymi, trudnymi do usunięcia podczas okresowych czyszczeń., ciałami. W czasie naprawy zanieczyszczenia całkowicie usuwa się gdyż mogą powodować na przykład stan niewyrównoważenia wirnika,a w związku z tym i niewłaściwą jego pracę. Powierzchni tych nie zaleca się czyścić za pomocą szlifowania materiałami ściernymi lub usuwać me­talowymi skrobakami. Metody takie mogą spowodować bowiem uszko­dzenia oczyszczanych powierzchni w postaci rys, zadziorów, chropowato­ści itp W praktyce powierzchnie te najlepiej jest oczyszczać przez przemycie w rozpuszczalniku lub nafcie „Antykor" z następnym wygładzaniem i wypolerowaniem za pomocą miękkiego materiału (np. flaneli). Jeśli do oczyszczania stosuje się naftę, to resztki jej należy do­kładnie usunąć z oczyszczonych powierzchni, gdyż w przeciwnym wypad­ku mogą one być narażone na rdzewienie. Najlepsze wyniki daje tu prze­płukanie powierzchni olejem.

b) bęben separujący:

Bębny, pokrywy, tarcze itp. części są wykonywane ze stali nierdzewnej, jeśli nie — to nanosi się na nie warstwy antykorozyjne (ze stali nierdzew­nej, cynku itp.). Uszkodzone warstwy ochronne należy w czasie remontu odnawiać.

Bęben separujący stanowi wyrównoważony podzespół. Jeśli podczas naprawy zachodzi konieczność wymiany chociażby, jednego wirującego elementu (jak np. pokrywy lub korpusu bębna, górnego talerzyka, dużej pierścieniowej nakrętki bębna, trzymaka talerzyka, talerzyka sprężyno­wego itp,), wówczas bęben podlega w całości wyrównoważaniu, które po­winno być przeprowadzone w specjalistycznym zakładzie. Inne części wirówki można wymieniać bez konieczności wyrównoważania.

c) regulacja tarczy naciskowej:

Podczas naprawy wirówki należy sprawdzać położenie niektórych jej elementów (jak np. tarczy naciskowej w stosunku do odpowiednich części) w myśl odpowiednich instrukcji fabrycznych.

Na powyższym rysunku przedsta­wiono sposób sprawdzania właściwego położenia tarczy naciskowej (na wysokości) w stosunku do górnej czołowej krawędzi wrzeciona w stoso­wanej na statkach polskich samooczyszczających się wirówkach oleju typu MAPK207-OOS. Szablon „s” przykłada się do czołowej powierzchni wrzeciona, tak aby znak 148,5 przylegał do wrzeciona. W takim położe­niu między końcem szablonu i nakrętką powinien być zachowany nieduży luz (miejsce b₁). W celu upewnienia się, że wartość luzu nie jest zbyt duża, to znaczy, że tarcza nie jest osadzona zbyt nisko, należy usytuować szab­lon, jak na rysunku, czyli postawić go na nakrętce. Między języcz­kiem szablonu a czołową powierzchnią wrzeciona powinien powstać wtedy mały luz (miejsce b₂). Wysokość tarczy naciskowej można odpowiednio wyregulować za pomocą pierścieni ustalających.

d) sprawdzanie luzu wrzeciona:

Luz wrzeciona sprawdza się w stosunku do górnej krawędzi kad­łuba – rysunek poniżej.

Węższy języczek szablonu (o szer. 16,5 mm) powinien wchodzić między liniał a powierzchnię czołową wrzeciona, zaś szerszy (18,5 mm) nie powinien wchodzić. Położenie wrzeciona można również regulować za pomocą odpowiednich pierścieni ustalających.

e) uszkodzenia przekładni ślimakowej:

Przekładnia ślimakowa stanowi najczęstszy rodzaj napędu wrzeciona (wałka) bębna. Najczęstsze jej uszkodzenie — to wykruszanie się materia­łu zębów ślimacznicy w postaci „pittingu", pęknięcie i zużycie powierzch­niowe. W wypadku nieznacznej głębokości wgłębień „pittingowych" (0,2—0,3 mm) w początkowym stadium powstawania takiego uszkodzenia można wyrównać szorstkie powierzchnie zębów przez zalutowanie wgłę­bień cyną po uprzednim podgrzaniu materiału oraz dokładnym odtłusz­czeniu i wytrawieniu. Ślimacznice i ślimaki pęknięte oraz zużyte ponad dopuszczalne wartości należy wymieniać na nowe. Przekładnię wymienia się w całości, chociażby uszkodzona była tylko ślimacznica lub ślimak. W przeciwnym wypadku nowy element spowodowałby szybkie wypraco­wanie i zużycie starego.

f) naprawa osadzenia na koła na wale:

Naprawę osłabionego osadzenia koła na wale wykonuje się przez wy­równanie rowka wpustowego i montaż nowego klina. Powierzchnie klina dopasowuje się przez doskrobanie. Właściwe zamocowanie osiąga się, gdy powierzchnie boczne rowków i klina są ściśle do siebie dopasowane. War­tość luzu pomiędzy powierzchnią górną klina i krawędzią rowka koła może wynosić 0,1—0,2 mm. Przy znacznym wypracowaniu otworu piasty ślimacznicy roztacza się

go na większy wymiar w celu wprasowania tulei. W takim wypadku na­leży przewidzieć zabezpieczenie jej przed przekręceniem, na przykład przez wkręcenie śruby ustalającej.

g) naprawa kół zębatych

Podczas naprawy kół przekładni sprawdza się równomierność przyle­gania współpracujących zębów. Pomiar ten wykonuje się metodą „na tusz". Przyleganie powierzchniowe zębów przynajmniej na 75% ich sze­rokości oraz 60% wysokości uważa się za właściwe. Po uzyskaniu właści­wego stanu przylegania zębów należy sprawdzić za pomocą szczelinomierza lub odcisku drutu ołowianego wartość luzu bocznego i promieniowego w zazębieniach przekładni.

Sposób pomiaru luzów w prze­kładni ślimakowej

l —' ślimak; 2 — ślimacznica; a ~ luz promie­niowy; b — luz międzyzębny.

Luzy te powinno się utrzymywać w granicach przewidzianych dokumentacją fabryczną. Orientacyjne wartości takich lu­zów w zależności od średnicy koła wynoszą: międzyzębny - 0,3-0,7 mm oraz promieniowy — 0,25 modułu zazębienia.

Naprawę kół zębatych przekładni napędzających zębate pompy olejowe wykonuje się według wyżej podanych wytycznych. Zęby kół powinny przylegać przynajmniej na powierzchni wynoszącej 70—75% szerokości i wysokości zębów. Orientacyjna wartość luzu międzyzębnego wynosi zazwyczaj 0,17—0,25 mm_: a luzu promieniowego — 0,25 modułu.

h) weryfikacja łożysk kulkowych wirówki:

Zarówno wały poziomy, jak i pionowy wirówki są wyposażone w łoży­ska kulkowe. Przy większym zużyciu łożysk, w wirówce powstają duże drgania. Zjawisko takie występuje również w wypadkach osłabienia za­mocowania wewnętrznych i zewnętrznych pierścieni łożysk na wałach i w kadłubie. Drgania te są niebezpieczne, ponieważ mogą spowodować pęknięcia w ramie wirówki, w miejscu jej zamocowania do fundamentu oraz inne uszkodzenia. Zużyte i uszkodzone łożyska kulkowe wymienia się na nowe. Mocne osadzenie pierścienia łożyska na wale można regene­rować {np. za pomocą metalizacji natryskowej). Metodą tą odnawia się również miejsca osadzenia łożyska w kadłubie wirówki.

i) naprawa gniazd łożysk:

Przy dużym powiększeniu otworów osadzeniowych łożysk w kadłubach, regeneracja ich metalizacją jest bezskuteczna. Wtedy naprawia się je : przez roztoczenie na większy wymiar i wyłożenie tulejami. Tuleje zabez­piecza się śrubami ustalającymi. Na zużyte nadmiernie (w miejscach osa­dzenia łożysk) odcinki wałów wirówki można nasadzać tuleje w podobny sposób.

j) naprawa łożysk oporowych:

W łożyskach oporowych uszkodzoną warstwę stopu łożyskowego poduszki oporowej regeneruje się przez wylanie białym metalem.

k) naprawa kadłubów:

Kadłuby wirówek, a zwłaszcza takie ich uszkodzenia, jak pęknięcia, wżery korozyjne i deformacje można naprawiać według wytycznych re­montu tego rodzaju uszkodzeń np. jeśli kadłub jest wykonany ze staliwa można je spawać lub naspawywać pęknięcia i następni obrabiać mechanicznie . W czasie na­prawy wymienia się także uszczelki połączeń kadłubów i innych części wirówek.

l) naprawa wałów:

Skrzywione wały i wrzeciona można prostować na gorąco. W wypadku gdy strzałka ugięcia wału nie przekracza 0,5 mm, można go prostować na zimno. Przy naprawie wału pionowego (bębna) szczególną uwagę należy zwrócić na równość i gładkość stożkowej końcówki wału. Część ta powinna być dobrze obrobiona i wypolerowana, przy czym musi zapewnić właściwe osadzenie i wyosiowanie bębna w wi­rówce. W przeciwnym wypadku może zaistnieć stan niewyrównoważenia bębna.

Przekrój wirówki produkcji i WSK Kraków na licencji De Lavala);

l - dopływ wody,

2 - dopływ zanie­czyszczonego oleju,

3 - odpływ oczyszczonego oleju,

4 - komora odpływu wody,

5 - odlot przecieków,

6 wałek,

7 - ślimacznica,

8 - pionowy wałek,

9 - bęben zewnętrzny,

10 - talerze,

11 - pompa opróżniająca,

12 - wskaźnik obrotów,

13 - wlew oleju smarowego,

14 - dźwignia hamulca,

15 - wskaźnik poziomu oleju smarowego,

16 - śruba spustu oleju,

17 - pokrętło urządzenia samo oczyszczającego,

18 - przelew wody.

L.p	Nazwa części	Materiał	Uwagi
WIRÓWKA
1.	Kadłub wirówki	Żeliwo PN-EN 1561	Brak zastrzeżeń
2.	Pokrywa wirówki	Aluminium PN-EN 485-1	Brak zastrzeżeń
3.	Kadłub bębna	Stal nierdzewna EN 10088	Brak zastrzeżeń
4.	Pierścień gumowy	Guma ISO 8330	ubytki
5.	Nakrętka kołpakowa	Mosiądz PN-EN ISO 2360	Brak zastrzeżeń
6.	Rozdzielacz bębna	Żeliwo PN-EN 1561	Uszkodzenie wypustów centrujących położenie rozdzielacza bębna
7.	Talerze	Stal nierdzewna EN 10088	Uszkodzenia mechaniczne (deformacja materiału), nieciągłość oznaczenia talerzyków
8.	Kaptur talerzy puryfikatora	Mosiądz PN-EN ISO 2360	Uszkodzenia mechaniczne (zadrapania, wgniecenia)
9.	Pierścień gumowy	Guma ISO 8330	Ubytki
10.	Pokrywa bębna	Stal nierdzewna EN 10088	Uszkodzenia mechaniczne (wgniecenia, obicia)
11.	Pierścień dociskowy duży	Mosiądz PN-EN ISO 2360	Brak zastrzeżeń
12.	Tarcza wodna selekcyjna	Stal nierdzewna EN 10088	Uszkodzenia mechaniczne (zdeformowana)
13.	Pierścień dociskowy mały	Mosiądz PN-EN ISO 2360	Brak zastrzeżeń
POMPA ZĘBATA
14.	Kadłub pompy	Żeliwo PN-EN 1561	Brak śrub mocujących
15.	Tuleje łożyskowe	Mosiądz PN-EN ISO 2360
16.	Koła zębate szt.4	Stal konstrukcyjna PN-88/H-84020	Wżery kawitacyjne i korozyjne, uszkodzenia mechaniczne, luz międzyzębny =0,3mm, brak współpracy między sekcjami pompy (paliwo czyste – paliwo brudne), zaklinowana sekcja tłocząca brudne paliwo
NAPĘD WIRÓWKI
17.	Silnik elektryczny	-	Brak zastrzeżeń
18.	Sprzęgło odśrodkowe cierne	Stal PN-89/H-84030 + okładziny	Brak jednej okładziny i uszkodzona druga
19.	Przekładnia ślimakowa	Mosiądz PN-EN ISO 2360	Pełne zużycie: wyłamane, wyślizgane zęby, luz między zębny = 0,73 mm
20.	Wałki	Stal PN-89/H-84030	Zużycie mechaniczne

Do weryfikacji części w ćwiczeniu posłużyła nam wirówka do oczyszczania oleju będąca puryfikatorem do oddzielania fazy ciężkiej (np.woda od oleju) świadczy o tym granica podziału, przebiegająca przez otwory w talerzach znajdujące się bliżej zewnętrznej krawędzi talerzy.

Z tabliczki znamionowej odczytaliśmy następujące dane naszej wirówki:

• Rok produkcji 1981 Typ MAB 104B24/4108-1

• Wał bębna 7300 mm

• Ciężar 190 kg

• Liczba obrotów 79 – 83 obr/min
  4. Wnioski

W normalnych warunkach pracy wirówki podlegają czynnością naprawczym w ramach tzw. resursu między naprawczego, tj. ich przeglądów i remontów dokonuje się po przepracowaniu odpowiedniej, przewidzianej przez producenta liczby godzin pracy. Weryfikacji podlegają przede wszystkim mechanizmy napędowe , ocenia się ich aktualny stan. Dokonuje się tego po zdemontowaniu głównych elementów, po to aby móc lepiej ocenić stan zużycia i określić ich dalszą przydatność , bądź też wymienia się je na nowe.

Weryfikacja i proces naprawczy może mieć również miejsce w stanach awaryjnych, czyli w momencie wystąpienia jakiegokolwiek odstępstwa od normalnego stanu pracy urządzenia. Chodzi tu o wszelkiego rodzaje awarie.

W przypadku weryfikacji wirówki zauważono:

- uszkodzenie przekładni ślimakowej, służącej do napędu bębna wirówki; braki w uzębieniu kół powodują, iż dany element nie nadaję się do regeneracji lecz należy wymienić go na nowy. Wymianie podlega para kół współpracujących ze sobą.

• sprzęgło wymaga wymiany okładzin ciernych na nowe,

• pompa ma bardzo mocno zużyte zęby kół , duży luz i dalsza poprawna ekspl0oatacja nie jest możliwa

• talerze wirówki należy wymienić na nowe, gdyż ich uszkodzenia mechaniczne eliminują je z dalszej, poprawnej eksploatacji.

Ponadto należy wymienić wszelkie uszczelnienia gumowe ,aby zapewnić szczelność pracującemu urządzeniu.