Ang mga bomba ay isa sa pinakamalaking gumagamit ng mga mechanical seal. Gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan, ang mga mechanical seal ay mga contact-type na seal, na naiiba sa aerodynamic o labyrinth na non-contact seal.Mga mekanikal na selyoay nailalarawan din bilang balanseng mekanikal na selyo ohindi balanseng mekanikal na selyo. Ito ay tumutukoy sa kung anong porsyento ng, kung mayroon man, ang presyon ng proseso ang maaaring dumating sa likod ng nakatigil na mukha ng selyo. Kung ang mukha ng seal ay hindi itinulak sa umiikot na mukha (tulad ng sa isang pusher-type na selyo) o ang proseso ng fluid sa presyon na kailangang selyuhan ay hindi pinapayagang makapasok sa likod ng seal face, ang presyon ng proseso ay hihipan pabalik ang seal face. at bukas. Kailangang isaalang-alang ng taga-disenyo ng seal ang lahat ng kundisyon sa pagpapatakbo upang magdisenyo ng selyo na may kinakailangang puwersa ng pagsasara ngunit hindi gaanong puwersa na ang paglo-load ng yunit sa mukha ng dynamic na seal ay lumilikha ng sobrang init at pagkasira. Ito ay isang maselang balanse na gumagawa o sumisira sa pagiging maaasahan ng pump.
ang pabago-bagong selyo ay nakaharap sa pamamagitan ng pagpapagana ng pambungad na puwersa sa halip na ang kumbensyonal na paraan ng
pagbabalanse ng puwersa ng pagsasara, tulad ng inilarawan sa itaas. Hindi nito inaalis ang kinakailangang puwersa ng pagsasara ngunit binibigyan nito ang taga-disenyo ng pump at gumagamit ng isa pang knob upang lumiko sa pamamagitan ng pagpapahintulot sa pag-alis o pagbabawas ng mga mukha ng seal, habang pinapanatili ang kinakailangang puwersa ng pagsasara, sa gayon ay binabawasan ang init at pagkasira habang pinapalawak ang mga posibleng kundisyon ng pagpapatakbo.
Mga Dry Gas Seal (DGS), kadalasang ginagamit sa mga compressor, ay nagbibigay ng pambungad na puwersa sa mga mukha ng selyo. Ang puwersang ito ay nilikha ng isang prinsipyo ng aerodynamic bearing, kung saan nakakatulong ang mga fine pumping grooves na hikayatin ang gas mula sa high-pressure process side ng seal, papunta sa puwang at sa buong mukha ng seal bilang non-contact fluid film bearing.
Ang aerodynamic bearing opening force ng isang dry gas seal face. Ang slope ng linya ay kumakatawan sa higpit sa isang puwang. Tandaan na ang puwang ay nasa microns.
Ang parehong phenomenon ay nangyayari sa hydrodynamic oil bearings na sumusuporta sa karamihan ng malalaking centrifugal compressors at pump rotors at makikita sa rotor dynamic eccentricity plots na ipinakita ng Bently Ang epektong ito ay nagbibigay ng isang matatag na back stop at isang mahalagang elemento sa tagumpay ng hydrodynamic oil bearings at DGS . Ang mga mekanikal na seal ay walang mga pinong pumping grooves na maaaring matagpuan sa isang aerodynamic na mukha ng DGS. Maaaring may isang paraan upang gamitin ang mga prinsipyo ng externally pressure na dala ng gas upang alisin sa timbang ang puwersa ng pagsasara mula samekanikal na selyo ng mukhas.
Mga qualitative plot ng fluid-film bearing parameters versus 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 tindig, tumataas nang husto ang paninigas at pamamasa.
Ang mga panlabas na may presyon na aerostatic gas bearings ay gumagamit ng pinagmumulan ng pressure na gas, samantalang ang mga dynamic na bearings ay gumagamit ng relatibong paggalaw sa pagitan ng mga ibabaw upang makabuo ng gap pressure. Ang teknolohiyang panlabas na may presyon ay may hindi bababa sa dalawang pangunahing pakinabang. Una, ang naka-pressure na gas ay maaaring direktang iturok sa pagitan ng mga mukha ng seal sa isang kontroladong paraan sa halip na hikayatin ang gas sa seal gap na may mababaw na pumping grooves na nangangailangan ng paggalaw. Nagbibigay-daan ito sa paghihiwalay ng mga mukha ng selyo bago magsimula ang pag-ikot. Kahit na magkadikit ang mga mukha, magbubukas ang mga ito para sa zero friction na magsisimula at hihinto kapag direktang na-inject ang pressure sa pagitan nila. Bukod pa rito, kung ang selyo ay tumatakbo nang mainit, posible sa panlabas na presyon upang mapataas ang presyon sa mukha ng selyo. Ang gap pagkatapos ay tataas nang proporsyonal sa presyon, ngunit ang init mula sa paggugupit ay mahuhulog sa isang cube function ng gap. Binibigyan nito ang operator ng bagong kakayahan na gamitin laban sa pagbuo ng init.
May isa pang kalamangan sa mga compressor na walang daloy sa buong mukha tulad ng sa isang DGS. Sa halip, ang pinakamataas na presyon ay nasa pagitan ng mga mukha ng selyo, at ang panlabas na presyon ay dadaloy sa atmospera o lalabas sa isang gilid at sa compressor mula sa kabilang panig. Pinatataas nito ang pagiging maaasahan sa pamamagitan ng pag-iwas sa proseso sa labas ng puwang. Sa mga bomba, maaaring hindi ito isang kalamangan dahil maaaring hindi kanais-nais na pilitin ang isang compressible na gas sa isang bomba. Ang mga compressible na gas sa loob ng mga bomba ay maaaring magdulot ng mga isyu sa cavitation o air hammer. Magiging kawili-wili, gayunpaman, na magkaroon ng isang hindi nakikipag-ugnay o walang friction na selyo para sa mga bomba nang walang disbentaha ng daloy ng gas sa proseso ng bomba. Posible bang magkaroon ng externally pressure na gas bearing na may zero flow?
Kabayaran
Ang lahat ng mga panlabas na presyur na bearings ay may ilang uri ng kabayaran. Ang kompensasyon ay isang anyo ng paghihigpit na pumipigil sa presyon sa reserba. Ang pinakakaraniwang anyo ng kompensasyon ay ang paggamit ng mga orifice, ngunit mayroon ding mga groove, step at porous compensation techniques. Ang kompensasyon ay nagbibigay-daan sa mga bearings o seal na mga mukha na tumakbo nang malapit nang hindi nagkakadikit, dahil habang papalapit ang mga ito, mas mataas ang presyon ng gas sa pagitan ng mga ito, na nagtataboy sa mga mukha.
Bilang halimbawa, sa ilalim ng flat orifice compensated gas bearing (Larawan 3), ang average
Ang presyon sa puwang ay katumbas ng kabuuang pagkarga sa tindig na hinati sa lugar ng mukha, ito ay paglo-load ng yunit. Kung ang source gas pressure na ito ay 60 pounds per square inch (psi) at ang mukha ay may 10 square inch na lugar at mayroong 300 pounds ng load, magkakaroon ng average na 30 psi sa bearing gap. Karaniwan, ang agwat ay magiging mga 0.0003 pulgada, at dahil napakaliit ng agwat, ang daloy ay magiging halos 0.2 karaniwang kubiko talampakan kada minuto (scfm). Dahil mayroong isang orifice restrictor bago ang puwang na pumipigil sa presyon sa reserba, kung ang pagkarga ay tumaas sa 400 pounds ang bearing gap ay nababawasan sa humigit-kumulang 0.0002 pulgada, na naghihigpit sa daloy sa pamamagitan ng puwang pababa ng 0.1 scfm. Ang pagtaas na ito sa pangalawang paghihigpit ay nagbibigay sa orifice restrictor ng sapat na daloy upang payagan ang average na presyon sa puwang na tumaas sa 40 psi at suportahan ang tumaas na pagkarga.
Ito ay isang cutaway side view ng isang tipikal na orifice air bearing na makikita sa isang coordinate measuring machine (CMM). Kung ang isang pneumatic system ay ituturing na "compensated bearing" kailangan nitong magkaroon ng restriction upstream ng bearing gap restriction.
Orifice vs. Porous Compensation
Orifice compensation ay ang pinakamalawak na ginagamit na anyo ng compensation Ang isang tipikal na orifice ay maaaring may diameter ng butas na .010 pulgada, ngunit habang ito ay nagpapakain ng ilang square inches ng lugar, ito ay nagpapakain ng ilang mga order ng magnitude na mas maraming lugar kaysa sa sarili nito, kaya ang bilis ng gas ay maaaring mataas. Kadalasan, ang mga orifice ay tiyak na pinutol mula sa mga rubi o sapphires upang maiwasan ang pagguho ng laki ng orifice at sa gayon ay nagbabago sa pagganap ng tindig. Ang isa pang isyu ay na sa mga puwang na mas mababa sa 0.0002 pulgada, ang lugar sa paligid ng orifice ay nagsisimulang sumakal sa daloy patungo sa natitirang bahagi ng mukha, kung saan nangyayari ang pagbagsak ng gas film .Gayundin ang nangyayari sa pag-angat, dahil ang lugar lamang ng orifice at anumang mga grooves ay magagamit upang simulan ang pag-angat. Ito ang isa sa mga pangunahing dahilan kung bakit hindi nakikita ang mga panlabas na may pressure na bearings sa mga seal plan.
Hindi ito ang kaso para sa porous compensated bearing, sa halip ay nagpapatuloy ang higpit
tumaas habang tumataas ang load at nababawasan ang gap, tulad ng kaso sa DGS (Larawan 1) at
hydrodynamic oil bearings. Sa kaso ng externally pressurized porous bearings, ang bearing ay nasa balanseng force mode kapag ang input pressure ay na-time sa lugar na katumbas ng kabuuang load sa bearing. Ito ay isang kawili-wiling kaso ng tribolohiko dahil mayroong zero 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 hindi pa rin nakakatimbang sa kabuuang load at nagreresulta sa isang malapit na zero coefficient ng friction—kahit na ang mga mukha ay nakikipag-ugnayan pa rin.
Halimbawa, kung ang mukha ng graphite seal ay may sukat 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 naka-port sa pamamagitan ng porous graphite sa mukha nito, magkakaroon ng mahalagang zero na puwersa na kinakailangan upang simulan ang paggalaw. Ito ay sa kabila ng katotohanan na mayroon pa ring 1,000 pounds ng pagsasara ng puwersa na pumipiga sa dalawang mukha at ang mga mukha ay nasa pisikal na pakikipag-ugnay.
Isang klase ng mga plain bearing material gaya ng: graphite, carbons at ceramics gaya ng alumina at silicon-carbides na kilala sa mga turbo industries at natural na porous kaya magagamit ang mga ito bilang externally pressurized bearings na non-contacting fluid film bearings. Mayroong hybrid na function kung saan ginagamit ang external pressure para alisin ang timbang sa contact pressure o ang pagsasara ng puwersa ng seal mula sa tribology na nangyayari sa contacting seal faces. Nagbibigay-daan ito sa pump operator na mag-adjust sa labas ng pump para harapin ang mga application na may problema at mas mabilis na operasyon habang gumagamit ng mga mechanical seal.
Nalalapat din ang prinsipyong ito sa mga brush, commutator, exciter, o anumang contact conductor na maaaring gamitin upang kumuha ng data o electric current sa o patayin ang mga umiikot na bagay. Habang ang mga rotor ay umiikot nang mas mabilis at nauubusan, maaaring maging mahirap na panatilihin ang mga aparatong ito na makipag-ugnayan sa baras, at kadalasang kinakailangan upang taasan ang presyon ng tagsibol na humawak sa kanila laban sa baras. Sa kasamaang palad, lalo na sa kaso ng high-speed na operasyon, ang pagtaas na ito sa puwersa ng pakikipag-ugnay ay nagreresulta din sa mas maraming init at pagkasira. Ang parehong hybrid na prinsipyo na inilapat sa mechanical seal na mga mukha na inilarawan sa itaas ay maaari ding ilapat dito, kung saan ang pisikal na pakikipag-ugnayan ay kinakailangan para sa electrical conductivity sa pagitan ng nakatigil at umiikot na mga bahagi. Ang panlabas na presyon ay maaaring gamitin tulad ng presyon mula sa isang haydroliko na silindro upang bawasan ang alitan sa dynamic na interface habang pinapataas pa rin ang puwersa ng tagsibol o puwersa ng pagsasara na kinakailangan upang mapanatili ang pagkakadikit ng brush o seal na mukha sa umiikot na baras.
Oras ng post: Okt-21-2023