: مکانیکال سیل

آب بندي محور (shaft sealing)
بالغ برچندین سال است كه نشتي مايعات در امتداد محور پمپ از داخل پوسته با بكارگيري مواد و قطعاتي كه مجموعتا بنام پكينگ (Packing) ناميده ميشود به حداقل رسانيده شده است.
امروزه نيز عليرغم پيشرفت هاي روز افزوني كه در طراحي پمپهاي فرايندي صورت گرفته ولي همواره پكينگها به علت پائين بودن هزينه اوليه و همچنين كاربرد آسان آنها براي اپراتورها در محدوده وسيعي مورد استفاده قرار مي گيرند.
پكينگ (Packing)
پكينگ ها در درون جعبه آب بندي فشرده شده و پس از فشرده شدن بصورت شعاعي منبسط شده و همين باز شدن آنها باعث آب بندي محور پمپ در داخل جعبه آب بندي مي گردد.چون بين پكينگ و مجموعه جعبه آب بندي هيچگونه حركت نسبي وجود ندارد لذا اين قطعات به درستي وظيفه خود را انجام مي دهند.
اما با توجه به چرخش محور همواره يك مقدار مشخصي اصطكاك برروي سوراخ پكينگ ها كه در تماس با محور هستند بوجود مي آيد و لذا وجود مقداري نشتي كه باعث روانكاري و خنك كردن اين قسمت گردد؛ همواره ضروري مي باشد.
بنابراين لازم است بيان گردد وظيفه پكينگ حذف كامل نشتي از پمپ نبوده و وظيفه اصلي آن محدود كردن ميزان نشتي تا ميزان ۴۰ تا ۶۰ قطره درهر دقيقه خواهد بود.عليرغم اين؛ همواره در محل قرارگيري پكينگ يك مقدار مشخصي سايش بوجود خواهد آمد ولذا لازم است تا دراين منطقه از بوشهاي محافظ (protective sleeve) استفاده شود.
جالب است بدانيد كه بيشترين سايش برروي بوش محافظ معمولا توسط يك يا دو حلقه از پكينگ هاي بيروني بوجود مي آيد كه مي توان اين حلقه ها را در مدت زمان كاركرد مناسب آنها با توقف كوتاه پمپ تعويض نمود.
اگر سيال موجود در پمپ داراي خورندگي باشد آنگاه لازم است تا از يك رينگ فانوسي (Lantern Ring) جهت ورود يكنواخت سيال آب بندي تميز كه جايگزين سيال موجود درپمپ دراين قسمت گرديده استفاده شود.درشکل زیر A نشان دهنده پکینگ وb نشان دهنده رینگ فانوسی می باشد.

فشار اين سيال آب بندي تميز بايد ۱۰ تا ۱۵psi بالاتر از فشار موجود در پشت پروانه در قسمت پائين جعبه آب بندي باشد.اين فشار باعث مي شود تا سيال آب بندي تميز باعث خنك كردن و روانكاري مورد نياز بين محور و پكينگ گرديده و ورود هر مقدار از سيال موجود درپمپ را به ناحيه جعبه آب بندي محدود مي سازد.رينگ فانوسي معمولا در قسمتي كه به اندازه ۲ تا ۳ حلقه پكينگ از انتهاي جعبه آب بندي فاصله دارد قرار داده شده و دراين نقطه گذرگاه ورود سيال آب بندي به آن متصل خواهد شد.
شكل زير را ببينيد.

اما در موارديكه خورندگي سيال موجود در پمپ خيلي زياد بوده و همچنين وجود مقداري آلودگي در سیال پمپ شده قابل قبول باشد آنگاه مي توان رينگ فانوسي را در انتهاي محفظه آب بندي قرار دارد. با تغيير موقعيت لاين ورود مواد آب بندي به موقعيت جديد رينگ فانوسي ؛سيال آب بندي با فشار بالا به اين رينگ وارد شده و مقداري از آن نيز وارد سيال موجود در پمپ مي گردد.
همانگونه كه بيان شد چون وجود كمي آلودگي براي محصول پمپ شده مجاز ميباشد لذا ورود اين مقدار از سيال آب بندي به داخل سيال موجود در پمپ بلامانع است.قرارگيري رينگ فانوسي در اين قسمت باعث عدم ورود سيال پمپ شده (كه حاوی ذرات ساينده است) به داخل محفظه آب بندي گرديده و نهايتا از صدمات وارده به پكينگ ها جلوگيري مي گردد.

لازم به ذكر است كه اين سيستم به مقدار بيشتري از سيال آب بندي تميز احتياج خواهد داشت و مقدار زيادي از اين سيال نيز وارد فرايند پمپاژ خواهد شد.
اگرچه ساختار و جنس مواد تشكيل دهنده پكينگها تغييرات عمده اي درطول ساليان متمادي پيدا كرده انداما اين قطعات همواره داراي عيوب ومزایایی بوده اند كه به برخي از آنها در زير اشاره شده است:
مزايا:
۱-اين قطعات داراي قيمت ارزاني مي باشند.
۲-اين قطعات به ندرت باعث بروز خرابي هاي عمده در پمپها مي گردند.
۳-اين قطعات را مي توان بدون دمونتاژ كردن پمپ تعويض يا تنظيم نمود.
۴-بيشترتعميركارهاي تجهيزات آشنايي كامل با اين نوع قطعات را دارا ميباشد.
معايب:
۱-بكارگيري پكينگها باعث كمتر شدن ميزان بازدهي پمپ مي گردد.
۲-لازمست تادرپريودهاي مشخص نسبت به تعويض پكينگها وهمچنين بوش محافظ اقدام كرد.
۳-پكينگها را بايد در دوره هاي زماني مشخص تنظيم كرد.
۴-تنظيم پكينگها نياز به تجربه دراين زمينه دارد.
۵-بكارگيري پكينگها مستلزم آنستكه همواره مقداري نشتي وجود داشته باشد.
آب بندهاي مكانيكي (Mechanical seals)
امروزه با توجه به مسائل مربوط به محيط زيست و امكان آلودگي محيط بوسيله نشتي حاصله از پكينگها ودر نهايت تجمع مايع حاصل از نشتي در محيط و همچنين با توجه به اين كه بروز نشتي در مورد يك سيال خطرناك ،بسيار مضر مي باشد لذا در بيشتر موارد بجاي پكينگها؛از آب بندهاي مكانيكي استفاده شده وبكارگيري آنها روز به روز در حال افزايش مي باشد.
يك آب بند مكانيكي از دو سطح تخت كه در روبروي يكديگر درحال چرخش ميباشد تشكيل مي گردد.سطح دوار (Rotating Face) بوسيله محور پمپ محافظت می شود در حالي كه سطح ثابت(stationary face) بوسيله روبند يا گلند نگه داشته مي شود.چون در اين نوع آب بندي همواره يك سطح در حال حركت بوده و ساير سطوح بصورت ثابت نگه داشته ميشوند لذا به اين نوع از سيستم آب بندي اصطلاحا آب بندي ديناميكي(Dynamic seal) نيز گفته ميشود.
دريك آب بند اوليه همواره از ۴ مسير امكان بروز نشتي وجود داشته كه بايد آنها را مد نظر قرار داد.
۱-بين دو سطح آب بندي
۲-بين سطح دوار و محور
۳-بين سطح ثابت و گلند
۴-بين گلند و محفظه آب بندي(stuffing box)
شكل زیر را ببينيد:

موارد نام برده شده در رديف ۳و۴از آيتم هاي فوق معمولا آب بندي هاي استاتيكي هستند زيرا هيچگونه حركت نسبي بين هردو قسمت آنها وجود ندارد.اينها را غالبا به عنوان سومين آب بند(Tertiary seal)نيز مي شناسند و ممكن است يك واشر (gasket) يا يك ا- رينگ(o-ring)که جنس آن منطبق بر سيال موجود در پمپاژ باشد نيز در آنها مورد استفاده قرار بگيرد.
در طرحهاي آب بندهاي قديمي؛آب بند ثانويه(second seal) كه در زير سطح دوار قرار داشت به سمت جلو و عقب برروي محور حركت كرده و اين حركت سبب بوجود آمدن خوردگي و خرابي هاي نا بهنگام مي گرديد. امادر طرحهاي جديد آب بندي؛آب بند ثانويه ثابت خواهد شدو بنابراين از بروز خوردگي حاصل از سايش و مشكلات مربوط به آن برروي محور جلوگيري گرديده است.
درهنگاميكه پمپ در حالت نرمال كار ميكند سطوح ثابت و متحرك بوسيله فشار سيال موجود در محفظه آب بندي بصورت كاملا بسته نگه داشته ميشود.در هنگام راه اندازي اوليه ويا توقف پمپ فشار موجود در محفظه آب بندي بوسيله نيروي فنر آب بند مكانيكي زياد مي شود.
تطابق آب بند با نوع سرويس
در حاليكه كار كردن با برخي مايعات آسان مي باشد ولي درمورد برخي ديگر اين موضوع برعكس بوده و كار كردن با آنها بسيار مشكل است؛لذا ضروريست تا حتي فروشنده آب بند نيز نسبت به فاكتورهايي كه در انتخاب آب بند موثر هستند اطلاعات كافي داشته باشد.اين فاكتورها شامل موارد ذيل ميباشد:
*فشار
*دما
*خوردگي
*سائيدگي
*ويسكوزيته
*تمايل به كريستالي شدن
*سمي بودن(Toxicity)
*سرعت چرخش
*تعدد کارکرد
*تجارب ميداني قبلي
ارزشمند ترين آيتم دربين موارد فوق مربوط به تجربيات قبلي حاصله از كاركرد نمونه اي از آن آب بند مي باشد.اگر تاريخچه اي از يك آب بند ويژه كه در داخل سرويس مشابه سرويس مورد نظر ودر شرايطي كه مشابه شرايط فعلي ما مي باشد وجود داشته باشد آنگاه بكار گيري اين تاريخچه تجربيات؛ بر ساير فاكتورها ارجحيت خواهد داشت.در نمودار زير نحوه انتخاب آب بندها نشان داده شده است.

استفاده كننده نهايي از آب بندهاي مكانيكي در صورتي قادر خواهد بود نسبت به تعيین آب بندمكانيكي مورد نياز خود اقدام كند كه اطلاعات كافي و مناسب در ارتباط با اين آب بندها وساير موارد مرتبط با آنها داشته باشد.
در چنين صورتي است كه مي توان مدل مناسب خود را تعیين و آنرا به تامين كننده پمپ اعلام نمايند.