Ang mga bomba ay isa sa mga pinakamalaking gumagamit ng mga mechanical seal. Gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan, ang mga mechanical seal ay mga contact-type seal, na naiiba sa aerodynamic o labyrinth non-contact seal.Mga mekanikal na selyoay nailalarawan din bilang balanseng mechanical seal ohindi balanseng mekanikal na selyo. Ito ay tumutukoy sa kung anong porsyento ng, kung mayroon man, na presyon ng proseso ang maaaring umikot sa likod ng nakatigil na mukha ng selyo. Kung ang mukha ng selyo ay hindi itinutulak laban sa umiikot na mukha (tulad ng sa isang pusher-type seal) o ang likido ng proseso sa presyon na kailangang selyuhan ay hindi pinapayagang makarating sa likod ng mukha ng selyo, ang presyon ng proseso ay hihipan ang mukha ng selyo pabalik at bubukas. Kailangang isaalang-alang ng taga-disenyo ng selyo ang lahat ng mga kondisyon ng pagpapatakbo upang magdisenyo ng isang selyo na may kinakailangang puwersa ng pagsasara ngunit hindi gaanong puwersa na ang pagkarga ng yunit sa dynamic na mukha ng selyo ay lumilikha ng labis na init at pagkasira. Ito ay isang maselang balanse na bumubuo o sumisira sa pagiging maaasahan ng bomba.
ang dinamikong selyo ay nakaharap sa pamamagitan ng pagpapagana ng puwersa ng pagbubukas sa halip na ang kumbensyonal na paraan ng
pagbabalanse ng puwersa ng pagsasara, gaya ng inilarawan sa itaas. Hindi nito inaalis ang kinakailangang puwersa ng pagsasara ngunit binibigyan nito ang taga-disenyo ng bomba at ang gumagamit ng isa pang hawakan para iikot sa pamamagitan ng pagpapahintulot sa pag-unweight o pag-unload ng mga mukha ng selyo, habang pinapanatili ang kinakailangang puwersa ng pagsasara, sa gayon ay binabawasan ang init at pagkasira habang pinalalawak ang mga posibleng kondisyon ng pagpapatakbo.
Mga Tuyong Selyo ng Gas (DGS), kadalasang ginagamit sa mga compressor, ay nagbibigay ng puwersang pagbubukas sa mga mukha ng selyo. Ang puwersang ito ay nalilikha ng isang prinsipyo ng aerodynamic bearing, kung saan ang mga pinong uka ng pumping ay tumutulong na hikayatin ang gas mula sa high-pressure process side ng selyo, papunta sa puwang at sa kabila ng mukha ng selyo bilang isang non-contact fluid film bearing.
Ang aerodynamic bearing opening force ng isang dry gas seal face. Ang slope ng linya ay kumakatawan sa stiffness sa isang siwang. Tandaan na ang siwang ay nasa microns.
Ang parehong penomeno ay nangyayari sa mga hydrodynamic oil bearings na sumusuporta sa karamihan ng malalaking centrifugal compressor at pump rotors at nakikita sa mga rotor dynamic eccentricity plot na ipinakita ng Bently. Ang epektong ito ay nagbibigay ng matatag na back stop at isang mahalagang elemento sa tagumpay ng mga hydrodynamic oil bearings at DGS. Ang mga mechanical seal ay walang pinong pumping grooves na maaaring matagpuan sa isang aerodynamic DGS face. Maaaring may paraan upang magamit ang mga prinsipyo ng externally pressurized gas bearing upang maalis ang bigat ng closing force mula sa...mekanikal na mukha ng selyos.
Mga kwalitatibong plot ng mga parameter ng fluid-film bearing laban sa journal eccentricity ratio. Ang stiffness, K, at damping, D, ay pinakamababa kapag ang journal ay nasa gitna ng bearing. Habang papalapit ang journal sa ibabaw ng bearing, ang stiffness at damping ay tumataas nang husto.
Ang mga externally pressurized aerostatic gas bearings ay gumagamit ng pinagmumulan ng pressurized gas, samantalang ang mga dynamic bearings ay gumagamit ng relatibong galaw sa pagitan ng mga ibabaw upang makabuo ng gap pressure. Ang externally pressurized technology ay may hindi bababa sa dalawang pangunahing bentahe. Una, ang pressurized gas ay maaaring direktang i-inject sa pagitan ng mga seal face sa isang kontroladong paraan sa halip na hikayatin ang gas papunta sa seal gap gamit ang mababaw na pumping grooves na nangangailangan ng galaw. Nagbibigay-daan ito sa paghihiwalay ng mga seal face bago magsimula ang pag-ikot. Kahit na ang mga face ay magkadikit, ang mga ito ay bubukas para sa zero friction starts at hihinto kapag ang pressure ay direktang i-inject sa pagitan ng mga ito. Bukod pa rito, kung ang seal ay mainit, posible gamit ang external pressure na pataasin ang pressure sa face ng seal. Ang gap ay tataas nang proporsyonal sa pressure, ngunit ang init mula sa shear ay mahuhulog sa isang cube function ng gap. Nagbibigay ito sa operator ng bagong kakayahan na gamitin laban sa pagbuo ng init.
May isa pang bentahe sa mga compressor dahil walang daloy sa ibabaw ng bomba gaya ng sa isang DGS. Sa halip, ang pinakamataas na presyon ay nasa pagitan ng mga ibabaw ng selyo, at ang panlabas na presyon ay dadaloy papunta sa atmospera o lalabas sa isang gilid at papunta sa compressor mula sa kabilang gilid. Pinapataas nito ang pagiging maaasahan sa pamamagitan ng pag-iwas sa proseso mula sa puwang. Sa mga bomba, maaaring hindi ito isang kalamangan dahil maaaring hindi kanais-nais na pilitin ang isang compressible gas papasok sa bomba. Ang mga compressible gas sa loob ng mga bomba ay maaaring magdulot ng mga isyu sa cavitation o air hammer. Gayunpaman, magiging interesante na magkaroon ng non-contacting o friction-free seal para sa mga bomba nang walang disbentaha ng daloy ng gas papunta sa proseso ng bomba. Posible bang magkaroon ng externally pressurized gas bearing na may zero flow?
Kompensasyon
Ang lahat ng mga panlabas na pressurized bearings ay may ilang uri ng compensation. Ang compensation ay isang uri ng restriksyon na pumipigil sa presyon. Ang pinakakaraniwang anyo ng compensation ay ang paggamit ng mga orifice, ngunit mayroon ding mga groove, step at porous compensation techniques. Ang compensation ay nagbibigay-daan sa mga bearings o seal faces na magkalapit nang hindi nagdidikit, dahil habang lumalapit ang mga ito, mas tumataas ang presyon ng gas sa pagitan nila, na nagtataboy sa mga mukha na magkahiwalay.
Bilang halimbawa, sa ilalim ng patag na orifice compensated gas bearing (Larawan 3), ang average
Ang presyon sa puwang ay katumbas ng kabuuang karga sa bearing na hinati sa lawak ng mukha, ito ay unit loading. Kung ang presyon ng pinagmumulan ng gas na ito ay 60 pounds per square inch (psi) at ang mukha ay may 10 square inch na lawak at mayroong 300 pounds ng karga, magkakaroon ng average na 30 psi sa puwang ng bearing. Karaniwan, ang puwang ay magiging humigit-kumulang 0.0003 pulgada, at dahil napakaliit ng puwang, ang daloy ay magiging humigit-kumulang 0.2 standard cubic feet per minute (scfm). Dahil mayroong isang orifice restrictor bago ang puwang na pumipigil sa presyon pabalik sa reserba, kung ang karga ay tataas sa 400 pounds, ang puwang ng bearing ay mababawasan sa humigit-kumulang 0.0002 pulgada, na naghihigpit sa daloy sa puwang pababa ng 0.1 scfm. Ang pagtaas na ito sa pangalawang paghihigpit ay nagbibigay sa orifice restrictor ng sapat na daloy upang pahintulutan ang average na presyon sa puwang na tumaas sa 40 psi at suportahan ang tumaas na karga.
Ito ay isang cutaway side view ng isang tipikal na orifice air bearing na matatagpuan sa isang coordinate measuring machine (CMM). Kung ang isang pneumatic system ay ituturing na isang "compensated bearing," kailangan itong magkaroon ng restriksyon sa unahan ng restriksyon ng bearing gap.
Orifice vs. Porous Compensation
Ang orifice compensation ang pinakamalawak na ginagamit na uri ng compensation. Ang isang karaniwang orifice ay maaaring may diyametro ng butas na .010 pulgada, ngunit dahil kumakain ito ng ilang pulgadang kuwadrado ng lugar, kumakain ito ng ilang order ng magnitude na mas malaking lugar kaysa sa sarili nito, kaya ang bilis ng gas ay maaaring maging mataas. Kadalasan, ang mga orifice ay tumpak na pinuputol mula sa mga rubi o sapiro upang maiwasan ang pagguho ng laki ng orifice at sa gayon ay nagbabago sa pagganap ng bearing. Ang isa pang isyu ay sa mga puwang na mas mababa sa 0.0002 pulgada, ang lugar sa paligid ng orifice ay nagsisimulang sakal ang daloy patungo sa natitirang bahagi ng mukha, kung saan nangyayari ang pagguho ng gas film. Ganito rin ang nangyayari sa pag-angat, dahil tanging ang lugar ng orifice at anumang mga uka ang magagamit upang simulan ang pag-angat. Ito ang isa sa mga pangunahing dahilan kung bakit hindi nakikita ang mga externally pressurized bearings sa mga plano ng selyo.
Hindi ito ang kaso para sa porous compensated bearing, sa halip ay patuloy ang katigasan
tumataas habang tumataas ang karga at nababawasan ang agwat, tulad ng sa kaso ng DGS (Larawan 1) at
mga hydrodynamic oil bearings. Sa kaso ng mga externally pressurized porous bearings, ang bearing ay nasa isang balanced force mode kapag ang input pressure ay minanipula ang area ay katumbas ng kabuuang load sa bearing. Ito ay isang kawili-wiling tribological case dahil walang lift o air gap. Magkakaroon ng zero flow, ngunit ang hydrostatic force ng air pressure laban sa counter surface sa ilalim ng mukha ng bearing ay nagpapagaan pa rin sa kabuuang load at nagreresulta sa halos zero coefficient of friction—kahit na ang mga mukha ay magkakadikit pa rin.
Halimbawa, kung ang isang mukha ng graphite seal ay may lawak na 10 square inches at 1,000 pounds ng closing force at ang graphite ay may coefficient of friction na 0.1, mangangailangan ito ng 100 pounds ng puwersa upang simulan ang paggalaw. Ngunit sa isang panlabas na pinagmumulan ng presyon na 100 psi na pumapasok sa porous graphite patungo sa mukha nito, halos walang puwersang kakailanganin upang simulan ang paggalaw. Ito ay sa kabila ng katotohanan na mayroon pa ring 1,000 pounds ng closing force na nagpipisil sa dalawang mukha at ang mga mukha ay nasa pisikal na pagkakadikit.
Isang klase ng mga materyales na plain bearing tulad ng: graphite, carbons at ceramics tulad ng alumina at silicon-carbides na kilala sa mga industriya ng turbo at natural na porous kaya maaari itong gamitin bilang mga externally pressurized bearings na mga non-contacting fluid film bearings. Mayroong hybrid function kung saan ang external pressure ay ginagamit upang maalis ang bigat ng contact pressure o ang closing force ng seal mula sa tribology na nangyayari sa mga contacting seal faces. Nagbibigay-daan ito sa pump operator na mag-adjust sa labas ng pump upang harapin ang mga problema sa aplikasyon at mas mataas na bilis ng operasyon habang gumagamit ng mechanical seals.
Ang prinsipyong ito ay naaangkop din sa mga brush, commutator, exciter, o anumang contact conductor na maaaring gamitin upang kumuha ng data o kuryente sa o i-off ang mga umiikot na bagay. Habang mas mabilis umiikot ang mga rotor at tumataas ang pag-uubusan, maaaring mahirap panatilihing nakadikit ang mga device na ito sa shaft, at kadalasang kinakailangan na dagdagan ang spring pressure na humahawak sa mga ito laban sa shaft. Sa kasamaang palad, lalo na sa kaso ng high-speed na operasyon, ang pagtaas ng contact force na ito ay nagreresulta rin sa mas maraming init at pagkasira. Ang parehong hybrid na prinsipyo na inilalapat sa mga mechanical seal face na inilarawan sa itaas ay maaari ding ilapat dito, kung saan kinakailangan ang pisikal na kontak para sa electrical conductivity sa pagitan ng mga nakatigil at umiikot na bahagi. Ang panlabas na presyon ay maaaring gamitin tulad ng presyon mula sa isang hydraulic cylinder upang mabawasan ang friction sa dynamic interface habang pinapataas pa rin ang spring force o closing force na kinakailangan upang mapanatiling nakadikit ang brush o seal face sa umiikot na shaft.
Oras ng pag-post: Oktubre-21-2023