Wykonujemy i montujemy uszczelnienia wału

0
2874
Za zgodą Jerzego Kulińskiego.
 
Przeniesienie napędu z silnika na śrubę bezpośrednim wałem wbrew pozorom (prostocie konstrukcji) jest równie ważnym, jak i trudnym zadaniem. Śruba masię kręcić bez oporów, wał nie ma prawa drgać, a woda nie może przeciekać do wnętrza łódki. Dlatego dobrze jest tozrobić samemu, albo w towarzystwie takiego, który przynajmniej już raz to ćwiczył. Niby „S-drive” jest łatwiejszy w montażu, ale napęd bezpośredni ma za to wiele innych przewag. O uszczelnianiu wału napędowego pisze Tadeusz Lis.
Bardzo dziękuję !
Żyjcie wiecznie !
Don Jorge
————————————–
obraz nr 1

 
Szczęśliwie osadzona pochwa, z wałem w środku, oczekuje teraz jakiegoś skutecznego zabezpieczenia przed niepożądanym napływem wody od strony tylnego łożyska.
Klasyczne rozwiązanie to uszczelnienie sznurowe.
obraz nr 2

.
Proste, sprawdzone i wyjątkowo mało odporne na roztargnienie oraz nierzetelną obsługę. Niestety. 
obraz nr 3

.
Pierwszy wykonawca remontu „Donalda” miał nikłe pojęcie o tym rozwiązaniu. Skręcił mocno dławicę i w rezultacie doprowadził do zniszczenia wału. Sam sznur spiekł się do tego stopnia, że pomogła dopiero szlifierka z giętkim wałkiem. Niemniej jednak jest to rozwiązanie pewne, o ile:
1. Nie jesteście roztargnieni i pamiętacie o okresowym smarowaniu oraz regulacji docisku
2. Macie dostęp do dławicy (co na małej łódce często jest wyzwaniem, o ile nie macie klapy w podłodze kokpitu – oczywiście pamiętam, że Mistrz Don Jorge brzydzi się tym rozwiązaniem)
3. Padająca co minutę, dwie, kropla wody do wnętrza nie burzy Waszego spokoju.
Jeżeli macie takie rozwiązanie na łódce, to broń Boże nie kupujecie żadnych patentowych sznurów po XXX Euro! Jeżeli potrzebujecie taki sznur to dzwonicie do p. Tomka Orłowskiego (Przyłęk) TEL. 48 677 51 32 lub 509 352 813 (Pon.-Pt. 0700-1600, Sob. 0700-1400)
Kupujecie 1 kg takiego sznura za 6,5 zł. Optymalna grubość dla wału 25 mm to 4 mm. 1 kg odpowiednio nasyconego sznura powinien Wam wystarczyć na mniej więcej 120 lat niekomercyjnej eksploatacji jachtu…
obraz nr 4

.
Innym przykładem biżuterii uszczelniającej jest wyrób firmy Craftsman Marine. To ciekawy przykład integracji uszczelnienia z łożyskiem gumowym.
obraz nr 5

.
Ale z wiekiem robię się coraz bardziej leniwy i wolałbym, aby urządzenia obsługiwały się same. Pod żaglami wolę czytać Conrada rozkoszując się precyzją samosteru. Dlatego też opracowałem i przetestowałem dla Was praktycznie bezobsługową, w 100% pewną dławicę. Oto ona. Tak na marginesie, Koledzy recenzenci, którzy wyrażają się z pogardą o moich szkicach i nawołują mnie do nawrócenia się na rysunek techniczny zgodny z Polską Normą mówię: NIE! – amatorzy tak mają.
Ale wróćmy do dławicy pokazanej na rys. 5
obraz nr 6

Jej konstrukcja i działanie są bardzo proste. Uszczelnienie jest realizowane za pomocą dwóch pierścieni Simmera (na rysunku w kolorze czarnym). Pomiędzy nimi jest gęsty smar litowy. Smar jest podawany przez wkręconą smarowniczkę (szczegóły patrz dalej). Odległość pomiędzy simmeringami zapewniają dwa podtoczenia wykonane w tulei. Simmeringi są zablokowane przed wysunięciem na zewnątrz dwoma pierścieniami z poliamidu osadzonymi na wcisk.
W tylnej części wspawany jest kominek, który służy do doprowadzenia wody smarującej łożysko gumowe. 
 
Uwaga! Wykonując trójnik poboru wody w instalacji należy go wykonać PRZED podaniem wody na kolektor chłodzący. Fabryczne rozwiązanie sugerowane przez niektórych producentów silników poboru na odcinku ZA kolektorem chłodzącym uważam za błędne. Umieszczane tam trójniki (zazwyczaj z zaślepionym jednym wyjściem) powinny być wyłącznie wykorzystywane do zmniejszenia ilości wody wtryskiwanej do rury wydechowej. 
Jej nadmiar jest wtedy odprowadzany:
a. albo przez dodatkowy króciec w gęsiej szyi (tuż u jej wylotu)
b. albo przez dodatkowy króciec na burcie (z diodą led – patrz wcześniejsze artykuły), który traktujemy jako otwór kontrolny prawidłowości pracy układu chłodzenia.
Jeżeli jednak wprowadzimy gorącą wodę podgrzaną w kolektorze do pochwy – to gdy ma ona 40-50 °C to łożysko jeszcze to (raczej) wytrzyma. Ale..…jeżeli do filtra wody dostaną się wodorosty (jak zdarzyło mi się w tym sezonie) – to chłodzenie pada w ciągu kilkunastu sekund. 
Zatem gdybym miał wodę smarującą pobieraną ZA kolektorem, to zasilając tylne łożysko gumowe przegrzaną parą wodną zapewne pozbawiłbym się skutecznie napędu. Wprawdzie mam plan B na taką okazję, ale wolałbym go nie realizować… Co też oddaję pod rozwagę Czytelnikom.
Analizując rysunek 5 zwrócicie uwagę na dodatkowy pierścień PRZED dławicą i dziwne oringi nasunięte na wał. Ten dodatkowy pierścień, przykręcony wkrętem imbusowym do wału, stanowi zabezpieczenie przed wysunięciem się wału, w sytuacji, gdy majsterkujecie przy sprzęgle. MUSICIE NA TO BARDZO UWAŻAĆ. Nie jest wcale trudno utopić niezabezpieczony wał – zazwyczaj jest on pod takim kątem, że ciężar śruby ściągnie go w dół. Co wtedy? RATUJCIE JACHT. Prosty pomysł jest taki, aby mieć w komorze silnika łatwo dostępny klin drewniany 25 mm i wbić go w miarę szybko w uszczelnienie. To jest tylko nieznaczna modyfikacja tych klinów, które macie jako awaryjne do zaworów dennych. Może napiszę rzecz oczywistą dla starszych żeglarzy, ale SSI ma też grono młodych fanów – kliny muszą być z buczyny (tak jak kliny do blokowania przestrzelin na okrętach wojennych). 
obraz nr 7

.
Pierścienie gumowe nałożone na wał stanowią zabezpieczenie awaryjne na wypadek katastrofalnego uszkodzenia simmeringów (choć trudno jest mi sobie wyobrazić taką sytuację). Gdyby jednak do niej doszło, to wtedy wykręcamy wkręt blokujący i wbijamy pierścień w rurę jednocześnie ściskając nim gumowe pierścienie. To utworzy awaryjną dławicę, która pozwoli wrócić do portu nawet po wielu dniach z prawie suchą zęzą.
Tak na marginesie, odpowiadając na pytania Kolegi Janusza z Katowic, czy jest jakiś sposób naprawy awaryjnej uszkodzonego uszczelnienia sznurowego odpowiedź brzmi: oczywiście jest. Klasycznym rozwiązaniem jest kombinacja pakuł oraz musztardy sarepskiej (to ważne, że sarepskiej, ziarna gorczycy powinny być średnio mielone) oraz pakuł konopnych. Rozwiązanie jest pewne i trwałe, chociaż brudzące.
Teraz opiszemy po kolei na co warto zwrócić uwagę w wykonaniu tego prostego uszczelnienia. Oto komiks najważniejszych wskazówek i sugestii wykonawczych.
obraz nr 8

.
obraz nr 9

obraz nr 10

obraz nr 11

obraz nr 12

obraz nr 13

obraz nr 14

obraz nr 15

obraz nr 16

obraz nr 17

obraz nr 18

obraz nr 19

obraz nr 20

obraz nr 21

obraz nr 22

.
Podsumowanie:
Cały materiał na wykonanie opisanej dławicy kosztuje około 35-40 zł. Mała (120 ml) smarownica YATO kosztuje w detalu 50 zł. Smar na okres 5 lat kosztuje 16 zł. Więc jest to rozwiązanie 10 razy tańsze, niż z katalogu renomowanych firm. Jako ludzie zapobiegliwi kupcie od razu na zapas komplet wzmocnionych stalą simmeringów polipropylenowych z najwyższej półki. Kosztują 2 x po 4.5 zł.
Na wykonanie prototypu zeszło z montażem 2 godziny 30 minut. Szczerze mówiąc myślałem, że ze względu na prostotę da się to zrobić szybciej…
 
Próby na wodzie
Oczywiście przed rozpoczęciem testów wykonałem wszystkie niezbędne obliczenia inżynierskie dławicy, sprawdzając dopuszczalną prędkość wału obrotowego, teoretyczne ciśnienia hydrostatyczne wody w pochwie, itd. Wykazały one bardzo duże współczynniki bezpieczeństwa w tej konstrukcji.
Następnie rozpocząłem 100 godzinny test tego uszczelnienia w warunkach faktycznej eksploatacji na Bałtyku. Celem testu było sprawdzenie po ilu godzinach uszczelnienie ulegnie zniszczeniu w stopniu zagrażającym jachtowi. Oto przebieg testu.
Faza 1 – normalna praca, ale zamiast właściwego smaru użyłem bardzo rzadkiego oleju ATF po to, aby móc obserwować ewentualną penetrację wody do środka uszczelnienia. Oczywiście olej jest istotnie gorszym uszczelniaczem. Niestety po około 30 godzinach pracy nie uzyskałem zadawalających rezultatów i byłem zmuszony użyć dużej strzykawki, aby wytworzyć podciśnienie pomiędzy simmeringami, dla pogorszenia pracy ich warg (tarcie półsuche). 
Założenie było nietrafione i uszczelnienie cały czas działało. W tej sytuacji mój siostrzeniec Adaś wypompował olej i umył wnętrze acetonem (żeby sztucznie przyspieszyć uszkodzenie warg symulujące ich starzenie). Następnie wypełniliśmy przestrzeń wodą, aby odtworzyć sytuację, w której z powodu zaniedbania został wypłukany cały smar. Wiem, że Koledzy zarzucą nam, że jest to sytuacja teoretyczna, bo smar z wodą zawsze utworzy emulsję, ale nie mieliśmy aż tyle czasu, aby przedłużyć test – więc pogorszyliśmy sztucznie warunki pracy.
Mimo to, nie uzyskaliśmy założonych rezultatów w postaci wywołania przecieku dławicy. Dlatego na ostatnie 20 godzin skrzywiliśmy mocowanie wału, tak, aby wywołać jego ruchy eliptyczne, a tym samym silne drgania zaimprowizowanego wibratora na wejściu do pochwy. 
Dzięki temu test zakończył się częściowo pomyślnie – uzyskaliśmy bardzo drobne roszenie, którego intensywność można było stwierdzić za pomocą bibuły w okolicy przedniego simmeringu. Mamy tutaj prawdopodobnie do czynienia z dynamicznym pompowaniem wody, bo po zatrzymaniu silnika nie byliśmy w stanie stwierdzić przecieków (lupa optyczna 3,5x).
 
Wnioski. 
Po wykonaniu testu zwróciliśmy się do eksperta, który dostarczył nam simmeringi o wyjaśnienie powodów nieudanej próby, w której teoretycznie pracująco na sucho pierścienie powinny się wytrzeć w krótkim czasie. Uzyskaliśmy odpowiedź, że powodem nieudanego eksperymentu był fakt nie uwzględnienia, że wysokiej klasy simmeringi nitrylowe smarują się dobrze wodą (również emulsjami wodno-olejowymi) , a resztki oleju, które dostały się pod wargę tylko polepszyły warunki pracy.
Trzeba jednak zdawać sobie sprawę, że z punktu widzenia dobrej praktyki laboratoryjnej test ze względu na krótki czas próby nie jest do końca wiarygodny. Jeżeli Koledzy wykonają podobne uszczelnienia Redakcja zachęca do dzielenia się swoimi doświadczeniami. 
Tadeusz Lis
 

Komentarze