مکانیکال سیل، سیل مکانیکی، آب بند مکانیکی.اورینگ Oring

علیرضا معظمی

2017-11-14

712 مشاهده

مکانیکال سیل، سیل مکانیکی، آب بند مکانیکی.نقطه کنترل

مکانیکال سیل، سیل مکانیکی، آب بند مکانیکی.اورینگ Oring

مکانیکال سیل، سیل مکانیکی، آب بند مکانیکی.نقطه کنترل

سیل مکانیکی یا آب بند های مکانیکی(فیبر و فنر،مکانیکال سیل ) از جمله ایمن ترین قطعات صنعتی هستند که برای جلوگیری از نشت مایعات ، جامدات و گازها به بیرون از سیستم در بر گیرنده آنها مورد استفاده قرار می گیرند که شامل دو سطح صاف ، یکی ثابت که بروی کاسه پمپ و دیگری متحرک که بروی محور گردش پمپ قرار گرفته می شود.فشار محصول پمپ شونده و نیروی مو ئینگی ، لایه نازکی از مایع را بروی سطوح سیل قرار می دهد که منجر به روان کاری سطوح می شود.کارکرد سیل تحت شرایط خشک منجر به صدمه دیدن سطوح آن می شود.

شرایط انتخاب آب بند مکانیکی مناسب

برای انتخاب درست یک سیل مکانیکی بایستی ابتدا به قسمت چرخشی آن توجه کرده و سپس نوع سطوح ثابت آن را مورد ارزیابی قرار دارد.عوامل فشار محیط سیل ، درجه حرارت و سرعت محور دوار ماشین (RPM) نوع سیال پمپ شونده و اندازه قطر محور دوار را در نظر گرفت که با توجه به این مهم ، سیل مکانیکی مناسب برای پمپ انتخاب می شود . زیرا زمانی که یک سیل از کار می افتد مقدار قابل توجهی از هزینه صرف جایگزینی آن شده و در بیشتر حالات تجهیزات فرایند از کار خارج شده تا سیل مکانیکی جدید نصب شوند. لذا انتخاب درست آب بند مکانیکی با توجه به محیط کارکرد آن میتواند موجب بهره وری در فرایند تولید بشود.

مزایای آب بند مکانیکی

از جمله مزایای آب بند مکانیکی جلوگیری از نشت مواد گران قیمت ، خورنده و خطرناک ، مایعات سمی و گازها ، آلاینده و سرطان زا ،سیال رادیو اکتیو ، منفجره و غیره می باشد.

انواع آب بندها

اورینگ Oring.نقطه کنترل

اورینگ Oring

معمولی‌ترین آب بند مورداستفاده درماشین آلات می‌باشد.اورینگ‌ها به عنوان سیل ثابت و متحرک استفاده می‌شوند وجنس آنها معمولاً از ترکیبات لاستیک‌های مصنوعی می‌باشند.موارداستفاده اورینگ برای آب بندی پیستون درسیلندر و شیرهای هیدرولیکی محل اتصال شلنگ‌ها و پمپ‌ها استفاده می‌شود. طرح اورینگ طوری است که برای نصب در شیارها ساخته شده است و زمان نصب تا۱۰ درصد فشرده می‌شود.درموارد استفاده متحرک عمر اورینگ به صافی سطح قطعه‌ها و اندازه بودن آن مربوط می‌شود.اورینگ‌ها در مواردی که محل آب بندی دارای گوشه و زاویه است استفاده نمی‌شود.اگر اورینگ در قطعه‌ای تحت فشار زیاد نصب شود، با گذاشتن یک رینگ فیبری در پشت آن از خارج شدن اورینگ از شیارخود جلوگیری می‌کند. همیشه بایدیک رینگ فیبری درطرف کم فشاراورینگ نصب شود. در صورت استفاده از دو رینگ فیبری اورینگ در وسط آنها قرار می‌گیرد.

آب بندهای V شکل و U شکل:

V پک‌ها و U پک‌ها از سیل‌های متحرکی هستند که برای آب بندی پیستون و شافت پمپ‌ها استفاده می‌شوند. جنس آنها معمولاً از چرم یا لاستیک طبیعی و مصنوعی یا پلاستیک می‌باشد.طرز نصبشان طوری است که فشارسیال لبه آب بند را به دیواره بچسباند و آب بندی را بهتر و کامل تر کند.برای آب بندی قطعات پمپ بایستی حداقل یک بسته از این نوع آب بند را بکار بر دو چند آب بند را همراه هم در یک شیار قرار داد.

سیل‌های فلنجی و گردگیرها:

گردگیرها سیل‌های متحرکی از جنس چرم یا لاستیک مصنوعی یا پلاستیک بوده که معمولاً در پیستون‌ها بکار می‌روند. عمل آب بندی بوسیله بازشدن لبه آنها و چسبیدن به سطح قطعه انجام می‌شود.

آب بندهای فلزی:

از نظرشکل و ساختمان مانند رینگ‌های پیستون موتور بوده و ممکن است که فلزی یا غیرفلزی باشند. جنس آنها عموما از فولاد بوده و دارای نشتی زیاد می‌باشند، مگر اینکه خیلی دقیق نصب شوند. سیل‌های فلزی به دو صورت بازشونده (پیستونی) وجمع شونده (شفت جک) وجود دارند و در جاهایی بکار می‌روند که میزان حرارت بسیار بالا است. این آب بندها به دلیل نشتی زیاد با کاسه نمد و کانال تخلیه به مخزن در سیستم بکار می‌روند.

واشر کمپرسی:

این واشرها فقط برای کاربرد ثابت مثل کوپلینگ، لوله‌ها، پوسته پمپ و امثال آنها با پرکردن قسمت‌های ناصاف آب بندی را انجام می‌دهد و ممکن است فلزی یا غیر فلزی باشند.

کاسه نمدها:

درجاهایی که شافت ازپوسته خارج می‌شودکاسه نمدها نصب می‌شوند.اگرفشاراتمسفر از فشار کاسه نمد بالاتر باشد از عبور هوا به داخل و اگر فشار پشت کاسه نمد بالاترازفشار جو باشدازنشت سیال یا بخار به بیرون جلوگیری می‌کند.بهترین نوع قابل استفاده برای پمپ یک رینگ فانوسی است که بداخل آن آب تزریق می‌شود.این تزریق آب یا از خروجی خود پمپ تامین می‌شود یا اگر سیال پمپ غیر آب باشد از یک منبع مستقل آب را لوله کشی می‌کنند.اگر مایع آب بندی کننده دارای ذرات جامدی باشد که به غلاف‌های کاسه نمد آسیب برساند بهتر است که سر راه آن فیلتر قرار گیرد.

گلندها:

بوش‌های یکپارچه‌ای هستند، که به منظور سفت کردن پکینگ‌ها جهت آب بندی بیشترازآنهااستفاده می‌شود.میزان سفت کردن پیچ‌های آن به طورتجربی به اندازه‌ای است، که مابین اصطکاک، آببندی، روغن کاری و خنک کاری تعادل حفظ شود.

پکینگ کمپرسی:

ازاین نوع آب بندمیتوان به جای وی پک ویو پک هااستفاده کرد.جنس آن معمولاً از پلاستیک یا نخ نسوزو یا لاستیک نخ دار با روکش فلزی می‌باشد.آین آب بندها برای قسمت‌های با فشار کم بکار می‌روند.در حقیقت عامل آب بندی کننده براساس افت فشار سیال در طول غلاف می‌باشند. علت اینکه پکینگ‌ها باید دارای خواص پلاستیکی ( فرم پذیری ) باشنداین است تا مقدارفشردگی روی اسلیو (غلاف ها) راتنظیم کنند ونیز خواص الاستیک جهت جذب انرژی و آسیب نرساندن به جزء دوار را داشته باشند و به صورت رینگ هایی درداخل محفظه آب بندی قرارگیرند.انرژی اصطکاکی(گرما) تولیدشده دراثر گردش شافت از طریق نشت مقدارکمی مایع از پوسته یا توسط محفظه خنک کاری پشت آن و یا استفاده از هر دو دفع می‌شود. پکینگ‌ها از مواد گوناگون تشکیل شده و انواع گوناگونی دارند:

آزبستوس: که برای درجه حرارت‌های پایین ازآن استفاده می‌کنند.این پکینگ‌ها قبلا بوسیله گرافیت یا روغن، روغن کاری می‌شوند.
متالیک: این پکینگ‌ها برای فشارهاودماهای بالا استفاده می‌شوند.پکینگ‌های متالیک ترکیبی از فویل فلزی(مس، آلومینیم، بابیت و….) باگرافیت یاموادچرب کننده دیگرمیباشند. روغنکاری نقش مهمی در این آب بند دارد زیرا اگر خشک کار کند روی سطح تماس مثلا سیلندر خط می اندازد.
آب بندهای مکانیکی:( در اصطلاح فی فنر هم گفته میشوند)

آب بند هایی که تاکنون توصیف شد عمدتا از نوع پکینگ بودند.استفاده ازپکینگ‌ها به عنوان آب بند همیشه مناسب و عملی نیست.با محکم کردن پیچ‌های گلند اصطکاک و انرژی ایجاد شده سبب کاهش عمروخراب شدن غلاف‌ها می‌گردد.از طرف دیگر بعضی از مایعات مثل بوتان و پروپان حلال مواد چرب کننده پکینگ‌ها هستند که دراین صورت دقت آب بندی ازبین می‌رود. به دلایلی که گفته شد و همچنین زمانی که میزان نشت باید حداقل باشد از آب بندهای مکانیکی استفاده می‌کنند.

سطح آب بندی درمکانیکال سیل‌ها عمود بر امتداد محور بوده، درحالی که در کاسه نمدها سطح آب بندی در تماس با خود شافت یا اسلیو قرار می‌گیرد. اگرچه مکانیکال سیل‌ها در انواع گوناگون ساخته می‌شوند اما اصول کارشان یکسان و دارای دو جزء ثابت و متصل به پوسته و یک جزء دوار متصل به شافت (یا غلاف) می‌باشند و یک فنر دو قسمت را به یکدیگر محکم می‌کند.یک دیافراگم یا رینگ لاستیکی برای حرکت جانبی(مماسی) نیزوجوددارد.مکانیکال سیلها معمولاً ازدو قسمت فلزی و لاستیکی هستند .بعضی اوقات قسمت چرخان آب بند از زغال با روکش فولادی ساخته می‌شود. البته سطح بین رینگهای دوار و ثابت، بسیار صیقلی ودر اصل از دو جنس متفاوت سیلیکون و کاربید کربن می‌باشد.

لایه‌ای از مایع با خاصیت خنک کنندگی و روانکاری اصطکاک را به حداقل میرساند. رینگ‌های مکانیکال (سیل رینگ ها) در دو وضعیت نسبت به پمپ قرار می‌گیرندکه ممکن است رینگ دوار در سمت داخل و به طرف ایمپلر باشد، و یا در قسمت بیرون قرار گرفته و با مایع پمپ شونده تماس نداشته باشد. در هر دو وضعیتی که گفته شد فقط سه نقطه مهم وجود دارد که در آب بندی موثر است:

مابین رینگ ثابت و پوسته
مابین رینگ دوار و شافت (غلاف شافت)
مابین رینگ ثابت و متحرک (بخش‌های ثابت ومتحرک مکانیکال)

آب بندی در حالت اول توسط گسکت‌ها و اورینگ‌ها صورت می‌گیرد. در حالت دوم توسط رینگ‌ها و در حالت سوم باتماس مستقیم و تنگاتنگ دو رینگ که همواره توسط فنری به به هم فشرده می‌شوند انجام می‌شود.

مکانیکال سیل، سیل مکانیکی، آب بند مکانیکی.اورینگ Oring

موضوع قابل توجه در مورد رینگ‌ها این است که این رینگ‌ها با جنس ویژه خود در مقابل نیروی(بار)محوری ضعیف هستند و دچار آسیب می‌شوند، اما درمقابل سایش بسیار مقاوم هستندوبامقداری سایش دوباره توسط فنری که میان آنها قرار دارد ساییده می‌شوند. به همین دلیل یکی از عوامل خراب شدن آنها وارد شدن نیروی محوری است. با توجه به جنس آنها نیز معمولاً ترد و شکننده هستند.

کامپوننت سیل های سری MTM10/11/15/20/21/30/40 با فنرهای کونیکال، استوانه ای، به صورت نامتعادل و متناسب با جهت چرخش دستگاه، جهت استفاده عمومی در تجهیزات مختلف با قشار های کاری متوسط و پایین کاربرد دارند. امکان تولید این نوع کامپوننت سیل ها بر اساس استاندارد (UNI EN 12756 (ex DIN 24960 با متریال های مختلف و در سایزهای متنوع موجود می باشد. این نوع کامپوننت سیل ها به دلیل تنوع زیاد رینگ های ثابت، عموما در اکثر تجهیزات صنایع نفت، گاز و پتروشیمی به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرند.

رسم فنی

رسم فنی.مکانیکال سیل.نقطه کنترل

مکانیکال سیل ها یا آب بندهای مکانیکی (Mechanical Seals) یک وسیله مکانیکی هستند که در پمپ ها و کمپرسور ها مورد استفاده قرار می گیرند. می توان عنوان کرد که مکانیکال سیل ها یکی از حساس ترین و حیاتی ترین اجزاء پمپ ها می باشند که در صورت انتخاب و نصب صحیح، شناخت اصول کار و بهره برداری مناسب، می توانند برای مدت زیادی بدون هیچ گونه مشکلی و با کمترین هزینه تعمیراتی، کارایی مناسبی داشته باشند.

پمپ های دوار که جابجایی مایعات را بر عهده دارند، معمولاً در قسمت خروجی مایع با فشاری بیشتر از فشار اتمسفر و در محل ورودی مایع به پمپ، با فشاری کمتر از فشار اتمسفر کار می کنند. در هر دو حالت، برای کنترل نشتی مایع از محل ورودی شافت به محفظه پمپ، لازم است که وسیله ای این عمل را به انجام رساند ؛ سیل های مکانیکی، این وظیفه را برعهده دارند. سیل های مکانیکی متناسب با نوع پمپ و طراحی آنها انواع مختلفی دارند.

آب بندی محور (shaft sealing)
بالغ برچندین سال است که نشتی مایعات در امتداد محور پمپ از داخل پوسته با بکارگیری مواد و قطعاتی که مجموعتا بنام پکینگ (Packing) نامیده میشود به حداقل رسانیده شده است.
امروزه نیز علیرغم پیشرفت های روز افزونی که در طراحی پمپهای فرایندی صورت گرفته ولی همواره پکینگها به علت پائین بودن هزینه اولیه و همچنین کاربرد آسان آنها برای اپراتورها در محدوده وسیعی مورد استفاده قرار می گیرند.