مکانیکال سیل
سیل مکانیکی به قطعه ای اطلاق می شود که شامل دو سطح صاف یکی ثابت و دیگری متحرک می باشد . محل اصلی آب بندی ، سطح تماس بین قسمتهای ثابت و متحرک است که عمود بر محور چرخش می باشد . معمولا حلقه یا رینگ متحرک ، قسمتی است که همراه با محور ، دوران کرده و توسط رینگ های آب بند کمکی مانند ارینگ، رینگ V شکل و یا آکاردئونی ها روی محور سوار می شود .این حلقه توسط نیروی فنر همواره با سطح ثابت مقابل در تماس نگه داشته می شود این امر به تنظیم محوری اتوماتیک سیل (seal) با توجه به حرکت محور و میزان سایش سطح سیل مکانیکی کمک می کند.
سیل مکانیکی چگونه به وجود آمده است؟
ایده اولیه سیل مکانیکی در آب بندی محل هایی که فشار سیال و یا سرعت محور بالا بوده مطرح شده است. در اینگونه موارد واشرها و آب بندهای ساده دیگر جوابگو نمی باشند چون باید هم فشار بسیار بالای سیال را تحمل کرده و هم از یک طرف با پوسته ثابت در گیرند ، از طرف دیگر سرعت دورانی زیاد محور را نیز تحمل میکنند. در سیل مکانیکی ، واشرها و آب بندهای کمکی در معرض حرکت سریع محور قرار نداشته و وظیفه آنها تحمل فشار سیال تحت آب بندی می باشد.
برای آنکه تماس بین سطوح در غیاب فشار هیدرولیکی برقرار باشد، برای اعمال بار، معمولا فنر مورد نیاز است. بار اعمالی باید به اندازه ای باشد که تحت شرایط کاری مختلف تماس بین سطوح را حفظ کند. اما اگر بیش از اندازه زیاد باشد ، عمر مفید سیل را کاهش می دهد. معمولاً در این مواقع از فنر مارپیچی استفاده می شود ، البته بسته به شرایط گاهی از فنر مارپیچی آکاردئونی و اجزاء لاستیکی ارتجاعی هم استفاده می شود.
بطور متوسط ۵ قطره در ساعت یا ۱۲۰ قطره در روز، نرخ نشتی یک مکانیکال سیل می باشد. نرخ نشتی در پکینگ ها نسبت به آب بندهای مکانیکی ۱۰۸۰ به ۱ می باشد. یکی دیگر از مشکلات آب بندهای مکانیکی لزوم دقت بالا در اجرا و ساخت آنها است، به دلیل صافی سطحی بسیار بالا ، این مکانیکال سیل ها باید دقیق ساخته شوند و مانند ابزارهای دقیق باید از قرار گرفتن در محیط آلوده و بی دقت پرهیز شود.
مزایای آب بندهای مکانیکی (مکانیکال سیل ها)
بهترین آب بندی تحت شرایط سرعت ، فشار و دماهای بالا، مخصوصا زمانی که حداقل نشتی در نظر باشد توسط آب بند مکانیکی قابل حصول است. مزایای استفاده از سیل های مکانیکی عبارتند از:
► جلوگیری از نشت مواد گران قیمت، خورنده و خطرناک
► کاهش هزینه نگهداری
► عدم نشتی هایی که باعث صدمه زدن به پمپ و یا تجهیزات جانبی آن پمپ شود.
► عدم نشتی هایی که باعث زنگ زدن و خورده شدن یاتاقان ها شود.
► عدم سایش در تجهیزات پمپ به خاطر وجود اجزاء آب بند
► در زمانهای متوالی نیازی به اپراتور و همچنین تعمیر و باز بینی نخواهد بود.
► کاهش زمان لازم برای تعمیر و یا آب بندی مجدد پمپ
انتخاب آب بند مکانیکی _ سیل مکانیکی
با در نظر گرفتن اینکه بهترین انتخاب برای آب بندی کردن ، مکانیکال سیل (آب بند مکانیکی) می باشد، باید طرح درستی را برای این کار انتخاب کرد. آب بند های مکانیکی انواع مختلفی برای انتخاب شدن دارند که عبارتند از:
1. مکانیکال سیل چرخان Rotating Seals
در این نوع سیل های مکانیکی ، فنرها یا آکاردئونی ها با شفت می چرخند.
۲. سیل مکانیکی ثابت Stationary Seals
در این نوع آب بند های مکانیکی ، فنرها یا آکاردئونی ها با شفت نمی چرخند.
3.سیل های آکاردئونی فلزی Metal bellows Seals
♦ در برخی موارد استفاده از الاستومر به علت افزایش دمای سیال با مشکل همراه می شود که در این گونه موارد استفاده از این نوع مکانیکال سیل ها، محدودیت موجود را رفع می کند. در موارد زیر بیشتر از این نوع آب بند استفاده می شود
► سیال های غیر نفتی
► درجه حرارت محفظه آب بند بیش از (200 C) F ۴۰۰باشد
► درجه حرارتهای خیلی پایین.
4 . آب بند های الاستومری Elastomer Seals
ارینگ و یا شکل های دیگری از الاستومر را به کار می برند.
۵. آب بند های تکی Single Seals
برای محصولات خطرناک یا گران قیمت و یا هر محصولی که نیاز به محافظت داشته باشد به کار می رود. اگر محصول شما هر یک از موارد زیر باشد برای محافظت از کاربر، از آب بند های جفتی استفاده می شود.► مایع سمی با گاز
► ماده ای که خطر آتش سوزی دارد
► ماده آلوده کننده
► ماده سرطان زا
► سیال رادیواکتیو
► سیال منفجره و موارد دیگر
7. طرح هایی که قسمت داخلی ثابت شده ای دارند و به کمک نیروی سانتریفوژ باعث از بین رفتن اجسام جامد از سطوح آب بند می شوند.
۸. آب بند های خارجی Outside seals
معمولا انواع مختلفی از این سیل های مکانیکی از مواد غیر فلزی برای پمپ ها ساخته می شود.
۹. مکانیکال سیل های فشنگی Cartridge seals
اینگونه آب بند های مکانیکی، کار نصب را آسان کرده و تنظیم پروانه بدون ایجاد اشکال در بار سطح سیل، امکان پذیر است.
10. آب بند های شکاف دار Split seal
این امکان را می دهد که بدون جدا کردن پمپ، سیل های مکانیکی نصب شود.
11. آب بند های هیدرودینامیک Hydrodynamic seals
مکانیکال سیل های بدون تماس ، که این نوع سیل های مکانیکی برای آب بندی گاز ها به کار می روند.
12. آب بند های هیدرو استاتیک Hydrostatic seals
این نوع آب بند های مکانیکی انواع دیگری از سیل های بدون تماس بخار هستند.
نوع خاص کار آب بندی قدرت انتخاب طرح مناسب را می دهد. اگر آب بند مکانیکی مورد نظر در شرایط زیر کار کند در آن صورت در انتخاب مواد مکانیکال سیل، مشکل جدی وجود ندارد.
► فشارهای محفظه آب بند از یک تور تا (28 bar) 400 psi باشد.
► درجه حرارت محفظه آب بند از منفی 40 F تا 400 F (-40 c / 200 c) باشد.
►سرعت شفت در ناحیه، سرعت موتور های الکتریکی باشد. اگر سرعت سطح آب بند، بیش از ( ۵۰۰۰rpm ) ۲۵ m/sec باشد، باید در انتخاب سطح ثابت دقت کرد.
► اندازه شفت از ۱ اینچ تا ۴ اینچ ( ۱۰۰mm تا ۲۵mm) باشد.
اگر در موارد زیر عملکرد آب بند دچار مشکل باشد بایستی از طرح سیل مکانیکی ویژه استفاده شود، موارد زیر عبارتند از:
► اگر فشارهای محفظه آب بند بیش از ۲۸bar - ۴۰۰psi باشد در این صورت به آب بند هایی که از لحاظ کارکرد، قوی هستند، نیاز می باشد.
► در مواردی که حرکت بیش از اندازه شفت، وجود دارد ( مثلا در مخلوط کننده ها)
► سیل مکانیکی باید قادر به تامین استانداردهای مواد فرار باشد.
► اگر در سیستم نتوان از قطعات فلزی استفاده کرد در آن صورت باید از آب بند غیر فلزی استفاده نمود.
► اگر به دلیل ترس از آلودگی رنگی از مواد سیاه رنگ، نتوان استفاده کرد در آن صورت نباید از هر نوع سطح کربن استفاده شود، بلکه باید از دو سطح سخت استفاده کرد.
► اگر فضای کافی برای نصب آب بند استاندارد وجود نداشته باشد باید از آب بند ویژه استفاده کنید.
► معمولاً اندازه های غیر طبیعی شفت نیاز به آب بند های ویژه را فراهم می کند.
ویژگی یک سیل مکانیکی مناسب
تعدادی از ویژگی های مطلوبی که برای آب بند های مکانیکی در نظر گرفته شده است، به صورت زیر می باشند:
١. توانائی آب بندی مواد فرار را بدون استفاده از مکانیکال سیل های جفتی داشته باشد.
۲. آب بند باعث آسیب دیدن الاستومر دینامیک و یا باعث خوردگی سایشی شفت پمپ نشود.
3. مکانیکال سیل باید در شرایط غیر متراکم ساخته شود. به عنوان مثال فنرها باید خارج از سیال باشند.
۴. سیل مکانیکی باید قادر به ایجاد تعادل برای مقادیر مناسبی از حرکت محوری و شعاعی شفت باشد.
۵. آب بند باید به گونه ای طراحی شود که تا حد امکان نزدیک یاتاقان قرار گیرد تا از اثرات انحراف شفت بکاهد، بهتر است سیل مکانیکی بین فضای محفظه آب بند و یاتاقان با فضایی که دارای قطر زیاد است قرار گیرد تا باعث ایجاد فضای شعاعی داخلی زیادی برای آب بندی شود.
۶ . مکانیکال سیل باید گرمای کمتری را تولید کند، گرمای تولید شده از سطح آب بند می تواند برای بسیاری از سیال ها مشکل ساز باشد. هر گرمای تولید شده بین سطوح آب بند، باید به صورت موثری از روی سطوح صیقلی شده و الاستومر دینامیک دور برده شود.
۷. هر الاستومر دینامیک (که نمونه آن ارینگ می باشد) باید قابلیت خم شدن، چرخیدن و لیز خودن روی سطح تمیز (مانند سطح کربن) را داشته باشد.
8. بار روی سطح مکانیکال سیل بایستی به گونه ای قابل تنظیم باشد که هنگام تنظیم پروانه و افزایش محوری طول شفت، اثرات وارده را به تعادل برساند. آب بند های فشنگی این کار را به خوبی انجام می دهند.
۹. همه مواد استفاده شونده برای آب بند باید از لحاظ نوع و کیفیت، شناخته شده باشند.
۱۰. آب بند های مکانیکی بایستی به صورت هیدرولیکی متعادل شده باشند تا از تولید گرمای ناخواسته بین سطوح صیقلی شده جلوگیری کنند.
گرمای تولید شده در حین کارکرد آب بند مکانیکی می تواند بر روی موارد زیر اثر بگذارد.
1. سطوح آب بند، مخصوصا سطوح کربنی و روکش دار یا سطوح سخت روکش دار
۲. الاستومرها، مخصوصا الاستومر دینامیک
۳. خوردگی بیش از حد قطعات سیل مکانیکی
۴. گرما بر روی محصول ایجاد شده تاثیر می گذارد و باعث تغییر شکل آن می شود.
۵. قدرت داخلی آب بند (مخصوصا صافی سطوح و الاستومر)
گروه صنعتی دایا اولین مرجع تخصصی ذغال های صنعتی در ایران و پیشرو در ارائه خدمات صنعتی آنلاین
