شناخت مکانیکال سیل
مکانیکال سیل ها یکی از حساس ترین ،حیاتی ترین و گرانبها ترین اجزاء تلمبه های گریز از مرکزمی باشند که در صورت انتخاب و نصب صحیح، شناخت اصول کار و بهره برداری مناسب می توانند برای چندین سال بدون هیچ مشکل و با کمترین هزینه تعمیراتی کارایی داشته باشند. و در صورت استفاده غیر اصولی و مراعات نکردن حتی بعضی مسائل پیش پا افتاده که براحتی هم قابل رفع می باشند. بزودی آسیب دیده و باعث بروز مسائل و خطراتی جدی برای واحدهای عملیاتی و یا پرسنل بهره برداری بالاخص در پمپ های با درجه حرارت و فشار بالا، مایعات آتش زا، سمی و سرطان زا و … شوند.
با عنایت به مسائل ومشکلاتی که در رابطه با مکانیکال سیل ها وجود دارد وهر روزه با ان سروکار داریم و با توجه به کمبود منابع فارسی مناسب در این زمینه بر آن شدیم که چاپ چهارم کتاب Mechanical Seal School Hand Book مربوط به کارخانه Sealol که یکی از بزرگترین و مطرح ترین کارخانه های مکانیکال سازی دنیاست و یک مرجع آموزشی بسیار مناسبی در این زمینه می باشدودردوره های تخصصی اموزشی مکانیکال سیل ها در شرکت پالایش نفت اصفهان تدریس می شود را ترجمه و در اختیار مهندسین ، تکنسین ها و کلیه علاقه مندان قرار دهیم تا انشاءا… قدمی هرچند کوچک در رفع این نقیصه واستفاده بیشتر همکاران تعمیراتی از آن در جهت کم کردن وابستگی های اقتصادی برداشته باشیم.
پمپ ها pumps
پمپ گریز از مرکز ساخت شرکت ” DURIRON ” این نوع پمپ با اسامی متعددی شناخته می شود : کشش از پشت Back Pullout)، مکش از انتها (End Suction)، عمل کننده افقی(Horizontal Proces) ، دوتکه عمودی (Vertical Split) پروانه معلق (OverHung) و غیره. جهت چرخش محور برای بعضی از انواع آب بندهای تک فنری(سری 1500) و همچنین برخی از قطعات رزوه ای مثل مهره ها مهم می باشد. شرکتهای سازنده آب بند جهت چرخش را از سمت انتهای محرک (الکتروموتور) در نظر می گیرند. در این پمپ جهت چرخش در جهت چرخش عقربه های ساعت( C . W ) می باشد این پمپ به جای آب بند مکانیکی دارای یک محفظه آب بندی از نوع پکینگی می باشد.در این کتاب ما آب بندیهای مکانیکی(Seal Face) را به طور کلی مکانیکال سیل می گوییم و در حالی که انواع دیگر وسایل آب بندی از قبیل آب بندهای کاسه نمدی (Lip Seal)، واشرها ( o ( Gascket-رینگ ها و…… به طور واضح تری عنوان خواهند شد .
با وجود اینکه در اکثر شکل ها و توضیحات این کتاب از پمپی که شکل آن نشان داده شده است استفاده می شود ولی قوانین اصلی آب بندی صرفنظر از نوع چرخش محوری که بایستی آب بندی شودبیان شده اند.در موقع آب بندی تجهیزات با دور بالا (بالاتر از ۴۰۰۰ دور در دقیقه) و یا فشارهای خیلی بالا(بیش از ۸۰۰ پوند بر اینچ مربع) ممکن است تمهیدات خاصی در نظر گرفته شود که در این مقوله توضیح داده نشده است. :
شکل کهمان پمپ را با رعایت بیشتر قواعد رسم فنی مکانیک نشان می دهد. محفظه آب بندی دارای سه حلقه پکینگ در قسمت جلو دست رینگ فانوسی (Lantern Ring) ودو حلقه در پشت آن است. برای جلوگیری از راه یافتن این حلقه ها به محفظه پروانه از بوش محفظه آب بندی استفاده شده است. و در شکل همچنین روی پروانه دارای سوراخهای تعادل (Balance Hole) می باشد که فشار در دو طرف پروانه رابالانس می کند. این کار کمک می کند که نیروی محوری روی یاتاقانها کاهش داده شود و همچنین فشار داخل محفظه آب بندی را نزدیک فشار ورودی که اغلب مد نظر است نگه داشته شود.
برای آب بندی پمپ ها بوسیله پکینگ ابتدا باید تمام حلقه های آب بندی (پکینگها) قدیمی را خارج کرده و محفظه آب بندی و محور را کاملا تمیز نمود.حلقه های آب بندی جدید باید روی یک محور یا قالب بریده شوند و محلهای اتصال پکینگ ها به صورت چپ و راستی روی هم قرار گیرند.بریدن حلقه های جدید روی یک محور چوبی و یا غالکی با همان اندازه قطر محور اصلی دارای اهمیت زیادی است.این عمل اطمینان می دهد که قطر داخلی و خارجی پکینگ به میزان لازم کشیده و فشرده شدهاست. یک روش معمول برای ساخت حلقه ها استفاده از یک قالب چوبی (Mandrel) است. این قالب در داخل یک گیره نگه داشته می شود و پکینگ ها به صورت مارپیچ دور آن پیچیده میشود و سپس حلقه ها یا به صورت راست و مستقیم و یا تحت زاویه ۴۵ درجه بریده می شوند. اگر حلقه ها روی یک سطح صاف بریده شود ممکن است در هنگام نصب روی محور اصلی با یکدیگر جفت نشوند. برای
راحتی نصب می توان حلقه ها را گریسکاری و یا روغن کاری نموده و از یک پکینگ کوب نیز می توان استفاده نمود تا حلقه ها را در موقعیت مشخص خودجای گیرند . اگر خارج کردن رینگ فانوسی مشکلشده است، باید آن را با نوع تفلونی عوض کرد تا از مشکلات بیشتر جلوگیری شود
اگر محور فرسوده شده یا خط داشته باشد نمی توان آن را توسط پکینگهای نواری بافته شده به طور کامل آب بندی کرد و حتما باید از یک نوع پکینگ نرم (پکینگ پلاستیکی یا تفلونی )در بین حلقه های پکینگهای نواری استفاده شود تا آب بندی بهتر انجام شود. هنگامیکه پیچ های گلند در جای خود محکم شده اند پمپ پر از مایع شده و سپس در حالیکه پکینگها نشت می کنند پمپ راه اندازی می شود و به وسیله محکم کردن پیچهای گلند نشتی به تدریج کاهش داده می شود. نکته مهم در سفت کردن پیچها این است که نشتی را بدون اینکه حرارت اضافی بوجود اید به حداقل مقدار خود برسانیم .وقتی که پمپ به طور صحیح آب بندی می شود نشتی کم بوده و حرارت کمی تولید میشود.
برای تنظیم پکینگهای تفلونی (که هیچ گونه مواد آزبستی در آنها استفاده نشده است در ابتدا باید پیچهای گلند محکم شوند به طوری که محور به راحتی بچرخد و وقتی پمپ راه اندازی شد باید مطمئن باشیم که نشتی کمی وجودداشته باشد و باعقب کشیدن گلند توسط مهره ها(به جای محکم کردن آنها مقدار نشتی تنظیم شود. این روش تنظیم پکینگهای تفلونی برای جبران خاصیت تورم یا انبساط تفلون در موقع گرم شدن آن مناسب است. انبساط تفلون گاهی مواقع نشتی را قطع می کند ولی گاهی اوقات سبب می شود که آب بند بیش از اندازه گرم شده و حالت خود را از دست بدهد .
این پمپ دارای یک مکانیکال سیل فنری در داخل محفظه آب بندی است.فتر سطوح آب بندی را در حین فرسایش روی یکدیگر فشار می دهد. بنابراین نوع آب بند هیچگونه تعمیرات و نگهداری روز مره ای نیاز ندارد. در پمپی که بوسیله پکینگ آب بندی می شود، محصولی که پمپاژ می شود، اجازه دارد که به مقدار جزئی نشت کند تا بوسیله آن پکینگ ها روانکاری و خنک شود. اگر این نشتی قطع شود، ممکن است آسیب های اساسی روی محور ایجاد گردد که به دلیل نیاز به پمپهای بدون نشت مواد تمایل بیشتری به سمت استفاده از آب بندهای مکانیکی(مکانیکال سیل ها) افزایش پیدا کرده است.
مکانیکال سیل ها دارای چند مزیت نسبت به پکینگها می باشند که این مزایا غالبا اختلاف قیمت چشمگیر در هزینه های اولیه را جبران می کند.
برخی از این مزیت ها عبارتند از:
• قوانین آلودگی محیط زیست رعایت میشود • هزینه سیال نشت شده کم می شود. • هزینه تعمیر و نگهداری روزمره کم میشود. • هزینه شستشوی پکینگ کاهش می یابد. ” و هزینه جدا سازی جریان شستشو دهنده (Flushing) از جریان محصول
کاهش پیدا می کند. • عدم ورود هوا ( پمپهای پکینگی که تحت خلا کار می کنند).
• خرابی یاتاقانهای در اثر آلودگی روغن کاهش پیدا می کند. • هزینه های تعمیراتی ناشی از خرابی محورها و غلافها (Shaft Sleeve) کم میشود. • خوردگی ناشی از نشتی پاششی کم می شود. • برای چرخش پمپ، در هنگامیکه پکینگ به صورت غیرصحیح سوار شده نیاز به توان
بیشتری می باشد. • پاکیزگی یا تمیزی کلی در اطراف پمپ بیشتر مراعات می شود. ۱ • از نشت مواد سمی جلوگیری میشود.
انتهای محفظه آب بندی به سمت چپ می باشد. این شکل یک نقطه مبنائی است تا مشخص شود که فشار سیال از کدام طرف است.سطوح آب بندی از محصولی که قرار است آب بندی شود بعنوان روان کننده استفاده می کنند.این مایع می تواندیک فیلم مایع ضخیم یا نازک باشد . در برخی موارد سطوح آب بندی بصورت خشک کار می کنند و تنها سطح های گرافیتی مخصوص می توانند بدون نیاز به مایع روانکاری عمل آب بندی را انجام دهند . اصولا برای روان کاری سطوح بوسیله فیلم سیال بدون اینکه وجود هیچگونه نشتیسطوح آب بندی باید خیلی صاف و صیقلی باشند. میزان ناصافی مجاز برای بیشتر شرکتهای سازنده آب بند در حدود ۱ تا ۳ باند نور هلیم (Helium Band Light) می باشد(یکباند نور هلیم برابر ۱۱ / ۵ میلیونیم یک اینچ است). اگر سطوح از حالت صیقلی به اندازه ۲ الی ۵ باند لایت خارج شوند. احتمال نشتی وجود دارد. صیقلی کردن سطوح را می توان به وسیله لپ کردن آنها روی بلوک صاف مخصوص صیقل کاری تامین نمود. برخی از سطوح کربنی که در نشیمن گاه خود ازادند (Free Floating) می توانند خودشان را در روی سطح سخت صیقلی کنند اما این مورد کلی نیست . اگر سطح سخت از حالت صیقلی خارج با شد ، سطح کربنی نیز به صورت یکنواخت و نرمال سائیده و لپ نخواهد شد.
به طور کلی برای چک کردن صافی سطح باید از یک دستگاه سنجش سطح نوری (Optical Flat) مخصوص بایک نور تک رنگ (Monochoromatic) استفاده شود . شیشه مخصوص روی سطحی که با ید چک شود قرار می گیرد و نور مستقیما به سمت آن تابانده می شود. اگر یک مدل تداخلی از خطوط مستقیم (که گسترده شده اند) مشاهده شود سطح مورد نظر صیقلی است. تا مقدار کمی انحناء در خطوط قابل اغماض است اما اگر هر گونه منحنی تیز و یا دایره ای دیده شود قطعه مورد نظر دوباره باید صیقل کاری شود.
در عمل،هر کارخانه سازنده مکانیکال سیل یک نسبت تعادل متفاوت به کار می برد. به طور کلی افزایش و یا کاهش عرض سطوح تماسی در آب بندها از آن چیزی که بوسیله کارخانه سازنده پیشنهاد شده توصیه نمی شود .عرض یا مساحت سطح تماس مناسب بوسیله آزمایش اندازه گیری و مشخص می گردد. و بهترین محدوده آن جایی است که اولا سطح آب بندی مقاومت کافی داشته باشد و ثانیا قابلیت ارائه یک فیلم روانکاری وجود داشته باشد . |
در حال حاضر اکثر شرکتهای بزرگ نفتی بدون در نظر گرفتن فشاریا سرعت برای همه پمپها از آب بندهای بالانس شده استفاده می کنند. این امر باعث می شود که آب بندهای آنها حداقل میزان گرما را تولید کند و به طور کلی بدلیل آنکه مسائل و مشکلات ناشی از حرارت در سطوح آب بندی کاهش پیدا می کند دارای عمر طولانی تری خواهند بود.برای محاسبه میزان حرارت تولید شده در یک آب بند بالانس نشده حاصل ضرب نیروی بهم نگهدارنده سطوح بعلاوه نیروی فنر را در ضریب اصطکاک (از ۰
/ ۰۸ تا ۰ / ۵) ضربدر محیط سطح ( 3
.
14d) بر حسب فوت، وحاصل رادر سرعت ( r
, p , m ) ضرب می کنند تا میزان کار برحسب فوت – پوند در دقیقه به دست آید سپس عدد حاصل بریک عدد ثابت تقسیم می گردد تا به BTU یا کالری تبدیل گردد. دمای واقعی سطوح در حین کار از طریق گرمای ویژه مایع سیل فلش و میزان سیل فلاشی که استفاده میشود تعیین خواهد شد.
آب بندهای نوع بلوزفلزی که از صفحات جوش شده به هم ساخته شده اند (در شکل ۱۷ نشان داده شده) از نظر نیروی فشاری بالانس هستند و نیازی به پله دادن روی محور یا غلاف را ندارند. از این بخش راجع به بالانس آب بندهای نوع بلوزی فلزی توضیح می دهد.شکل ۱۷ مقطع روبرویی یک آب بند بلوزی فلزی جوشی را نشان میدهد. اگر با قسمتهای داخلی آب بند آشنا نیستید باید به طرحهای مختلف بلوزی مراجعه کنید تا بهتر بتوانید آن را مجسم کنید. ناحیه سیاه رنگ بزرگ قسمت کربن است و بخش با خطوط هاشور زده شده نگهدارنده کربن است و خطوط منحنی یک نما از مقطع عرضی ورقهای بلوزی را نشان می دهد.فشار محفظه آب بندی اطراف قسمت بلوزی را احاطه می کند وقتیکه این فشار روی صفحات و ورقها اعمال شود نیروی فشاری ایجاد خواهد کرد. در یک سیستم بسته فشار در همه جهات یکسان است).
| شرایط:
مساحت ورق=۲ اینچ مربع فشار=۱۰۰ پوند بر اینچ مربع مساحت سطح= ۲ اینچ مربع
تحت این شرایط سیال نیرویی به اندازه ۲۰۰ پوند روی هر ورق بلوز اعمال می کند.نیروی روی مجموعه ، روی هر ورق در جهات مخالف عمل می کند و چون ورقها در قسمت قطر داخلی و خارجی جوش شده اند بنابراین نیروی روی هر ورق به صورت مساوی به اندازه نیمی از نیرو روی هر انتها توزیع خواهد شد. همانگونه که در شکل می بینید هر اتصال جوش نیروهای مساوی و مختلف الجهت بوجود می آورد که اثر یکدیگر را خنثی می کنند. به جز ورقی که به قطعه دماغه (نگهدارنده کربن) وصل شده است این ورقه دارای نیمی از نیرو است که برای فشار دادن سطوح به منظور بسته نگه داشتن سطوح عمل می کند . بنابراین برای شرایط نشان داده شده نیروی واقعی که سطوح آب بندی را به هم فشار میدهد. تنها ۱۰۰ پوند است. اگرچه نیرویی به اندازه ۲۰۰ پوند روی ورق انتهایی گسترده شده است ولی نیمی از آن بوسیله یک نیروی مخالف در اولین جوش قطر داخلی حذف می شود. تحت شرایط نشان داده شده. فشار ۱۰۰ پوند بر اینچ مربع نیروی بهم نگهدارنده ۱۰۰ پوندی ایجاد نموده است و در صورتی که مساحت ورق ۲ اینچ مربع باشد سطح موثر تنها یک اینچ مربع خواهد بود.
فشار سیال بین سطوح آب بندی از ۱۰۰ به صفر افت می کند ونتیجتا فشار متوسطی برابر ۵۰ پوند بر اینچ مربع بين سطوح ایجاد می کند و در صورتی که مساحت سطوح تماس برابر ۲ اینچ مربع باشد نیروی ۱۰۰ پوندی ایجاد می کند که تمایل به باز کردن سطوح آب بندی را دارد. در این شرایط نیروی بهم نگهدارنده (۱۰۰ پوند) برابر نبروی باز کننده (۱۰۰ پوند) بوده و آب بند در اصطلاح بالانس شده است.
ولی در عمل این وضعیت صددرصد حاکم نیست به دلیل این که حالت موجدار بودن جزئی سطح (ناصافی سطوح) می تواند باعث یک عمل پمپاژ شود (مایع روان کننده بین سطوح) که ممکن است سطوح آب بند را از هم باز کند. همچنین افت فشار ممکن است کاملا خطی نباشد که این نیز می تواند سطوح را از هم باز کندولی عملا نیروی بهم نگهدارنده نمی تواند تغییر کند بدلیل آن که یک خاصیت اصلی بلوز است که مساحت موثر ورق را تا ۵۰ درصد کاهش میدهد. اگر مساحت سطح صفحات بلوزی با برش قطر داخلی کاهش داده شود(همانگونه که شکل نشان داده شده) فشار متوسط همان مقدار ۵۰ پوند بر اینچ مربع خواهد بوداما نیروی باز کننده کاهش پیدا می کند. توضیحا این که نسبت بالانس در یک آب بند بلوزی مساحت سطح آب بندی در بالا و پایین یک خط فرضی که از مرکز صفحات بلوزی می گذرد است که به ان قطر موثر هم گفته میشود و نسبت آن معمولا بین ۷۰-۳۰ می باشد.
مراحل انتخاب سیستم آب بندی:(Sealing System Selection Process)
ابتدا باید جزییات عملیاتی که شامل نوع مایع و فشار و دما,سرعت, جنس قطعات پمپ (قطعاتی که با مایع پمپ شونده در تماسند) عملکرد آنها و ماهییت محصول در ناحيه آب بند را جمع آوری کرد که این در مراحل انتخاب تاثیر متقابل دار دزیرا وقتی یک آب بند بخصوصی را انتخاب یا آرایش می دهید این اطلاعات سیستم حفاظتی را که جهت کاردهی موثر مکانیکال سیل باید استفاده شود را مشخص می کند.
مشخص کردن جنس آببند:(Determine The Seal Materials)
• بدنه آب بند باید از فولاد ضد زنگ (ترجیحا نوع ۳۱۶) ساخته شود. این در حالتی است که قطعات پمپ از آه ن، فولاد معمولی یا فولاد ضد زنگ ساخته شده باشد. اگر پمپ از یک آلیاژ بخصوصی ساخته شده سعی کنید که جنس بدنه مکانیکال سیل نیز از همان آلیاژ باشد . اگر قطعات پمپ غیر
فلزی هستند یا مواد پمپ خوردنده است می توان از آب بند خارجی استفاده کرد. | . در بسیاری از سیالات فنرها می توانند از جنس فولاد ضد زنگ ساخته شوند .اما ممکن است در اثر وجود کلر وفلورو برم رید و سود سوز آور این فنرها نیز در معرض تنش خوردگی قرار گیرند. در اینگونه سیالات از هاستلوی c اینکونل یا مونل استفاده میشود. اگر فنرهای ضد زنگ بدون شکسته گی کار کنند قابل قبول میباشند. جنس بلوزها نیز باید طبق همین قوانین تعیین گردند.
• آب بندهای ثانویه (Secondary Seal)را همواره می توان از جنس تفلون ساخت تا در مقابل خوردگی مقاومت داشته باشنداما این ماده هم دارای معایبی از قبیل عدم کاردهی در شرایط ناهمراستائی و تغییر شکل در اثر افزایش درجه حرارت می باشند. برای انتخاب یک ماده ارتجاعی باید یا از یک جدول معتبر استفاده شود و یا اینکه آزمایش موفقیت آمیزی از کار کرد مناسب آن در همان سیال داشته باشید. از کاربرد رینگ های از جنس تفلون یا کالرز در مواردی که لغزش یا حرکت زیاد محوری وجود دارد اجتناب شود. سطوح آب بندی باید بر اساس مقاومت در برابر خوردگی وسختی و ۷.p انتخاب شوند .بیشترین یا متد اولترین مواد برای ساختن سطوح آببندی عبارتند از : کربن و اکسید آلمینیوم (سرامیک) استلایت یا کاربید کرم کاربید سیلیکون ,کاربید تنگستن و سیلاید که جایی که فولاد ضد زنگ استفاده شده باشد همه این ها از نظر شیمیایی خنثی هستند . اگر نیاز به استفاده از یک آلیاژ بخصوص است از بکار بردن کاربید کرم و کاربید تنگستنی که با نیکل آبکاری شده است خودداری شود.اکسید آلمینیوم کاربید سیلیکون و سیلاید بسیار سخت بوده و سیلاید سخت ترین آنها می با شد.
متداول ترین مقادیر ۷.p(حاصل ضرب فشاردر سرعت خطی سیل) برای ترکیب های سطوح مختلف که در شرکت ’SEALOL“ آزمایش شده اند عبارتند از:
کربن در مقابل چدن کربن در مقابل اکسید آلمینیوم ۵۰۰۰۰۰ کربن در مقابل کاربید کروم کربن در مقابل کاربید سیلیکون کربن در مقابل کاربید تنگستن کربن در مقابل سیلاید کاربید تنگستن در مقابل خودش ۲۵۰۰۰۰ سیلاید در مقابل خودش سیلاید در مقابل کاربید تنگستن ۵۰۰۰۰۰
۵۰۰۰۰
۷۵۰۰۰۰
۹۰۰۰۰۰
و ۵۰۰۰۰
تعیین نوع مکانیکال سیل:(Determine Type OF Seal)
آب بندهای فشاری دارای یک آب بند ثانویه لغزشی بوده که این آب بند بیکی از اشکال O
–
Ring , V – Ring ،گوة تفلونی یا یک U –
Ring می باشد. مثالهایی از این آب بندها در صفحات بعد آورده شده است.
آب بندهای بلوزی نیز از یک آکاردئون لاستیکی و فلزی یا تفلونی ساخته شده اند که در صفحات بعد توضیح داده شده است.
انتخاب شکل آب بند:(Select The Configuration)
توضیحات راجع به اشکال مختلف آب بند در صفحات قبلی آمده است.
• آب بند داخلی یا خارجی • آب بند تکی یا دوگانه (دوبل) • اگر دوگانه است ، پشت به پشت است یا روبرو یا پشت به رو. • آب بند بالانس شده یا بالانس نشده. • آب بند فشاری یا غیر فشاری.
سیستم های محافظت کننده آب بندها:(Seal Protections System)
• مایع شستشو دهنده تمیز که از یک منبع خارجی تامین میشود برای خنک کردن و کاهش حرارت آب بند وپائین آوردن دمای مایع سیل شونده و خارج کردن آلودگی ها از ناحیه محفظه آب بندی بکار میرود. • یک خط سیال از لوله خروجی پمپ به محفظه آب بند جریان دارد((Recirculation) تا گرمای
تولید شده بوسیله سطوح آب بند را جذب و سیالات کثیف را از داخل محفظه آب بندی حرکت داده وخارج کند. • استفاده از مجراها و کانالهای خنک کاری (Jacketed Cooling) برای کاهش دمای محفظه آب بندی .(که این کار معمولا نباید همراه با یک ماده شستشو دهنده انجام پذیرد). • سیال خفه کننده (Quenching Fluid) که به زیر قسمت بیرونی آب بند منتقل می شود و وظیفه آن جلوگیری از تغییر حالت محصول در هنگامی است که نشت می کند (کک زدائی). این سیالات اب یا بخاریا یک گاز مناسب) همچنین می تواند جهت خنک کردن یا گرم کردن محوطه یا سطوح آب بندی استفاده شود. • رینگهای پمپاژ (Pumping Rings)و مبدلهای حرارتی جهت خنک کردن سیال در محفظه آب بندی سیلهای دوبل استفاده میشوند (بخصوص آب گرم )البته بدون اینکه گرمای زیادی را از سیستم خارج کنند. • استفاده از سطوح سخت برای جلوگیری از آسیبهای سایشی که در اثر وجود ذرات جامدی که روی
سطوح نرم جمع می شوند و تمایل به سایش سطح سخت دارند استفاده از سطوح سخت همچنین در محصولاتی که کریستال میشوند و ممکن است سطح کربنی را سایش دهند مفید می باشند • سیال مانع (Barrier Fluid) در آب بندهای دوگانه می تواند روانکاری و خنک کاری لازم را فراهم
کنند و همچنین یک سیستم بسته جهت جلوگیری از نشت مواد سمی فراهم آورد.
انواع طراحی های مکانیکال سیل ها(Seal Designs)
آب بندهای نشان داده شده در صفحات بعد در زمره عمومی ترین طرحهای مورد استفاده در پمپهای صنعتی در سراسر جهان است و بیشترین تنوع را در آب بندهای صنعتی دارند.هر آب بندی دارای مزایا و معایب خود بوده و هر شرکت سازنده آب بند در طرحهای خود دارای اختلافاتی با دیگران خواهد بود. متغیرها و یا فاکتورهای اساسی در طراحی آب بندها عبارت از نوع آب بند ثانویه،نوع فنرد روش انتقال گشتاور از محور به سطح چرخنده و ثابت یا متحرک بودن سطح کربنی هنگامی که کربن به عنوان یکی از سطوح مورد استفاده قرار می گیرد) و…………
انواع آببندهای ثانویه:(Types Of Secondary Seals)
معمولا چهار نوع آب بند ثانویه در مکانیکال سیل نوع فشاری (Pusher Type استفاده میشود O – Ring و V – Ring ورینگ گوه ای و U
–
Ring ها اورینگ ها:
O – Ring ها بخاطر امکان پیچیدن (لوله شدن) در داخل شیار خود دارای مقاومت مکانیکی کمی در برابر حرکت محوری شافت می باشند. در بسیاری از مکانیکال سیل ها حرکت محوری به میزان
۰ / ۰۰۵ تا ۰ / ۰۱ اینچ مشکل خیلی جدی ایجاد نمی کند (قابل اغماض است). مواد لاستیکی عموما وقتی مرطوب می شوند بسیار لغزنده شده و در برابر حرکت محوری مقاومت کمی از خود نشان می دهند. اگر این مواد تحت فشار ۳۵ تا ۵۰ پوند بر اینچ مربع قرار گیرند تغییر شکل داده و به شکل محل قرار گیری که انها را نگه داشته در می آیند و تنها نیاز به یک ناحیه صاف و تمیزدر ناحیه قرار گیری دارند و بخاطر نیروی مقاومت کمی که دارند نیاز به حداقل نیروی فشاری فنر می باشند تا مطمئن شویم که سطوح آب بندی در تماس کامل با یکدیگر می مانند.هنگامی که 0-رینگ ها در داخل شیار مربوطه قرار می گیرند می توانند فشار را از هر دو جهت آب بندی کنند و تنها نوع آب بند ثانویه فشاری اند که می توانند به آسانی خلا را هم آب بندی کنند.
O- Ring ها قطعات استانداردی اند که دارای منابع تهیه و قطعات یدکی فراوانی بوده و در یک دامنه وسیع از جنسهای مختلف با قیمتهای کم به راحتی در دسترس می باشند. وایتون(Viton) دارای تحمل دمایی تا ۴۰۰ درجه فارینهایت ( یا ۲۰۰ درجه سانتیگراد) را داراست و این خاصیت آنرا بعنوان یک الاستومر با بالاترین دما معرفی کرده است که بطور قابل اطمینانی میتواند در یک آب بند دینامیکی از آن استفاده کرد. این ماده حتی از نظر تحمل دمایی از تفلون نیز بالاتر است. تفلون معمولا در دمای بالاتر از ۳۵۰ درجه فارینهایت نرم شده و قابلیت آب بندی ندارد. یکی دیگر از معایب O – Ring ها این است که برای هر محصول باید از هرینگ مخصوص ومناسب آن مایع استفاده شود و در برخی از محصولهای مخلوط(مثل حلالها) یک الاستومر قابل قبولی نخواهند بود. همچنین نیاز به سطوح بسیار صیقلی در تولرانسهای اندازهای دقیقی دارند تا بتوانند بطور مناسب عمل کنند. یک مشکل دیگر آنها چسبیدن و فرورفتن در محور است و آن هنگامی روی میدهد که برای مدت زمان طولانی در حالت توقف بمانند. و دیگر اینکه هیچگونه سیستم علامت گذاری استانداردی برای آنها وجود ندارد. O – Ring های با جنسهای مختلف می توانند گیج کننده بوده و به اشتباه مورد استفاده قرار گیرند.
گوه های تفلونی (Teflon Wedges)
آب بندهای ثانویه تفلونی که بصورت گوه شکل داده شده اند برای اولین بار بوسیله شرکت CRANE‘‘ در مکانیکال سیل ها استفاده شده است. شکل گوهای به این علت طراحی شده که بتواند روی یک سطح کربنی دوار بدون اعمال تنش اضافی که موجب شکستن آن شود فشار وارد کند. این آب بند یک آب بند تماس خطی است و در حین آب بندی باید بتواند بین کربن و محور حرکت کندو مقایسه با آب بندهای ثانویه دیگر نسبت به اندازه محور خیلی حساس نبوده و تولرانسهای ساخت آن برای شرکتهای پمپ سازی که از آن استفاده می کنند بسیار پائین تر از
O – Ring ها است . این آب بند معمولا از لحاظ قیمت برای سازنده بسیار ارزانتر از انواع دیگر آب بند می باشد و نیاز به فشار نسبتا زیادی جهت آب بندی محور دارند و معمولا روی آنها گیره هایی نصب میشود تا گوه را از تحت بار خارج سازند به طوریکه بتوانند روی محور نصب شود.، عیب این آب بندها این است که شکل گوهای آنها نمی تواند از حرکت محوری شافت تبعیت کند بنابراین اگر هر گونه ناهمراستایی (Misalignment) وجود داشته باشد، آب بند ممکن است روی محور قفل شود که باعث نشتی و متعاقب آن خرابی یا فرسایش آب بند میشود. بار اضافی روی محور نیز باعث فرسایش (Fretting) محور می شود.نیروی زیاد فنر همچنین باعث گرم کردن آب بند شده و در نتیجه نیاز بیشتر به مایع چرخشی (Circulation) و یا تزریق بیشتری از محصول پمپ شده (مایع سیل فلش ) به داخل آب بند میباشد. برای کاربردهای خلاه آب بند باید به صورت خارجی نصب شود چون گوه ها فشار را از فقط یک سمت می توانند کنترل کنند. ”
:V-rings
V – Ring ها-وسایل آب بندی دقیق با تماس خطی هستند که معمولا از تقلون ساخته می شوند و دلیل استفاده از آن مقاومت عمومی در برابر مواد شیمیایی است. این آب بندها نیاز به نیروی فنری کمتری نسبت به انواع دیگر آب بندهای ثانویه تفلونی داشته و می توانند به آسانی در هر جهتی بلغزند. بطور طبیعی به گلویی که آنها را در خود جای داده است فشار وارد می کنند معمولا داخل روتوری ها با جنس سخت جازده می شوند. این آب بندها نیاز به سطوح بسیار صیقلی داشته و نسبت به تولرانسهای اندازه شافت بسیار حساسند.ولی نمی توانند فشار معکوس را آب بندی کنند بنابراین اگر برای سیستم های خلا استفاده شوند. باید در آب بندهای داخلی برعکس نصب شوند .همچنین ممکن است باعث فرسایش محور شوند (Shafi Fretting).در مدل “508 ” شرکت ”SEALOL ” یک V- Ring
تقلونی اصلاح شده (Modified) همراه با یک نگهدارنده (Back Up Ring) مورد استفاده قرار گرفته است. اگر چه طراحی آب بند از جنس تفلون دارای پایین ترین مقاومت است ولی نسبت به اندازه محور بیشتر از سایر مجموعه رینگهای تفلونی متداول حساس می باشد. بواسطه نیروی کمی که ایجاد می کند : می توان آن را در یک سطح کربنی دوار جازد بدون اینکه ایجاد نشتی یا باعث شکستن کربن شود . : شکل ۱۹یک آب بند چند فنری (Multispring) با آب بند ثانویه تفلونی را نشان میدهد، سطح چرخشی آب بند از کربن و سطح ثابت معمولا از جنس سرامیک,کاربید تنگستن یا کاربید کرم بوده و به شکلهای مختلف می باشد. قسمت داخلی سطح ثابت که در شکل ۱۹ نشان داده شده است به شکل ”T ” بوده که یکی از متداولترین شکلها است و در مکانیکال سیل هایی که دارای رینگ ثابت مهار شده (Clamped Ring) باشند روش آب بندی قطعه ثابت نسبت به بدنه با استفاده از واشرهائی از قبیل آزبستی یا تفلونی که مقاومت شیمیایی خوبی دارند انجام می شود .