बल सन्तुलन मेकानिकल सिलहरूको नयाँ तरिका

पम्पहरू मेकानिकल सिलहरूको सबैभन्दा ठूलो प्रयोगकर्ताहरू मध्ये एक हो।नामले सुझाव दिए जस्तै, मेकानिकल सिलहरू सम्पर्क-प्रकार सीलहरू हुन्, एरोडायनामिक वा भूलभुलैया गैर-सम्पर्क सिलहरूबाट भिन्न।मेकानिकल सिलहरूसन्तुलित मेकानिकल सील वा को रूपमा पनि विशेषता छन्असंतुलित मेकानिकल सील।यसले कुन प्रतिशतलाई बुझाउँछ, यदि कुनै हो भने, प्रक्रिया दबाब स्थिर सिल अनुहारको पछाडि आउन सक्छ।यदि सील अनुहार घुमाउने अनुहार (पुशर-टाइप सीलमा जस्तै) विरुद्ध धकेलिएको छैन वा सील गर्न आवश्यक पर्ने दबाबमा प्रशोधन तरल पदार्थलाई सिल अनुहार पछाडि जान अनुमति छैन भने, प्रक्रियाको दबाबले सिलको अनुहारलाई पछाडि धकेल्छ। र खोल्नुहोस्।सील डिजाइनरले आवश्यक बन्द गर्ने बलको साथ सील डिजाइन गर्न सबै अपरेटिङ अवस्थाहरू विचार गर्न आवश्यक छ तर गतिशील सिल अनुहारमा लोड हुने एकाइले धेरै तातो र पहिरन सिर्जना गर्दछ।यो एक नाजुक सन्तुलन हो जसले पम्प विश्वसनीयता बनाउँछ वा तोड्छ।

गतिशील सिल अनुहारको परम्परागत तरिकाको सट्टा एक ओपनिंग फोर्स सक्षम गरेर
माथि वर्णन गरिए अनुसार बन्द बल सन्तुलन।यसले आवश्यक बन्द गर्ने बललाई हटाउँदैन तर पम्प डिजाइनर र प्रयोगकर्तालाई सिल अनुहारहरू अनलोड वा अनलोड गर्न अनुमति दिएर घुमाउनको लागि अर्को घुँडा दिन्छ, आवश्यक बन्द गर्ने बल कायम राख्दै, यसरी सम्भावित अपरेटिंग अवस्थाहरू फराकिलो गर्दा गर्मी र पहिरन घटाउँछ।

ड्राई ग्यास सिल (DGS), प्राय: कम्प्रेसरहरूमा प्रयोग गरिन्छ, सील अनुहारहरूमा खोल्ने बल प्रदान गर्दछ।यो बल एरोडायनामिक असर सिद्धान्तद्वारा सिर्जना गरिएको हो, जहाँ राम्रो पम्पिङ ग्रुभ्सले सिलको उच्च-दबाव प्रक्रिया पक्षबाट ग्यासलाई ग्यापमा र गैर-सम्पर्क फ्लुइड फिल्म असरको रूपमा सिलको अनुहारमा प्रोत्साहन गर्न मद्दत गर्दछ।

ड्राई ग्यास सील अनुहारको वायुगतिकीय असर खोल्ने बल।रेखाको ढलान एक अंतर मा कठोरता को प्रतिनिधि हो।ध्यान दिनुहोस् कि अंतर माइक्रोन मा छ।
उस्तै घटना हाइड्रोडाइनामिक तेल बियरिङहरूमा हुन्छ जसले धेरै ठूला केन्द्रापसारक कम्प्रेसरहरू र पम्प रोटरहरूलाई समर्थन गर्दछ र बेन्टली द्वारा देखाइएको रोटर गतिशील विक्षिप्तता प्लटहरूमा देखिन्छ यो प्रभावले स्थिर ब्याक स्टप प्रदान गर्दछ र हाइड्रोडायनामिक तेल बियरिङहरू र DGS को सफलतामा महत्त्वपूर्ण तत्व हो। ।मेकानिकल सिलहरूमा राम्रो पम्पिङ ग्रूभहरू छैनन् जुन वायुगतिकीय DGS अनुहारमा फेला पार्न सकिन्छ।बाहिरी दबाबयुक्त ग्यास असर सिद्धान्तहरू प्रयोग गर्ने तरिका हुन सक्छ बाट बन्द हुने बललाई कम वजन गर्न।मेकानिकल सील अनुहारs.

तरल-फिल्म असर प्यारामिटरहरू बनाम जर्नल विलक्षण अनुपातको गुणात्मक प्लटहरू।जर्नल बेयरिङको केन्द्रमा हुँदा कठोरता, K, र damping, D, न्यूनतम हुन्छ।जर्नल असर सतहको नजिक जाँदा, कठोरता र भिजाउने नाटकीय रूपमा बढ्छ।

बाह्य दबाबयुक्त एरोस्टेटिक ग्यास बियरिङहरूले दबाबयुक्त ग्यासको स्रोतलाई प्रयोग गर्दछ, जबकि गतिशील बियरिङहरूले सतहहरू बीचको सापेक्षिक गतिलाई खाली दबाब उत्पन्न गर्न प्रयोग गर्दछ।बाह्य दबाब प्रविधिको कम्तिमा दुई आधारभूत फाइदाहरू छन्।पहिले, दबाबयुक्त ग्यासलाई सील अनुहारहरू बीच सीधै नियन्त्रित फेसनमा इन्जेक्सन गर्न सकिन्छ बरु गति आवश्यक पर्ने उथला पम्पिंग ग्रूभहरूका साथ सिल खाली ठाउँमा ग्यासलाई प्रोत्साहित गर्नुको सट्टा।यसले रोटेशन सुरु हुनु अघि सिल अनुहारहरू अलग गर्न सक्षम गर्दछ।यदि अनुहारहरू एकैसाथ जोडिएका छन् भने, तिनीहरू शून्य घर्षण सुरु हुने र तिनीहरूको बीचमा सिधै दबाब इन्जेक्सन गर्दा रोकिनका लागि पप हुनेछन्।थप रूपमा, यदि सिल तातो चलिरहेको छ भने, यो सिलको अनुहारमा दबाब बढाउन बाह्य दबाबको साथ सम्भव छ।त्यसपछि ग्याप दबावको साथ समानुपातिक रूपमा बढ्नेछ, तर शियरबाट तातो ग्यापको घन प्रकार्यमा खस्नेछ।यसले अपरेटरलाई गर्मी उत्पादन विरुद्ध लाभ उठाउन नयाँ क्षमता दिन्छ।

कम्प्रेसरहरूमा अर्को फाइदा छ कि त्यहाँ अनुहारमा कुनै प्रवाह हुँदैन किनकि त्यहाँ DGS मा छ।यसको सट्टा, उच्चतम दबाब सिल अनुहारहरू बीचमा हुन्छ, र बाह्य दबाब वायुमण्डलमा प्रवाह हुनेछ वा एक छेउमा र अर्को तर्फबाट कम्प्रेसरमा जान्छ।यसले प्रक्रियालाई अन्तरबाट बाहिर राखेर विश्वसनीयता बढाउँछ।पम्पहरूमा यो एक फाइदा नहुन सक्छ किनकि यो पम्पमा कम्प्रेसिबल ग्यासलाई जबरजस्ती गर्न अवांछनीय हुन सक्छ।पम्प भित्रको संकुचनयोग्य ग्यासहरूले cavitation वा एयर ह्यामर समस्याहरू निम्त्याउन सक्छ।पम्प प्रक्रियामा ग्यास प्रवाहको हानि बिना पम्पहरूको लागि गैर-सम्पर्क वा घर्षण-रहित सील हुनु रोचक हुनेछ।के यो शून्य प्रवाह संग एक बाह्य दबाव ग्यास असर गर्न सम्भव छ?

क्षतिपूर्ति
सबै बाह्य दबाब बियरिंग्स केहि प्रकारको क्षतिपूर्ति छ।क्षतिपूर्ति प्रतिबन्धको एक रूप हो जसले रिजर्भमा दबाब राख्छ।क्षतिपूर्ति को सबै भन्दा सामान्य रूप orifices को उपयोग हो, तर त्यहाँ पनि नाली, चरण र छिद्रपूर्ण क्षतिपूर्ति प्रविधिहरू छन्।क्षतिपूर्तिले बेरिङहरू वा सिल अनुहारहरूलाई नछोइकन एकसाथ नजिक दौडन सक्षम बनाउँछ, किनभने तिनीहरू जति नजिक पुग्छन्, तिनीहरूको बीचमा ग्यासको चाप त्यति नै उच्च हुन्छ, जसले अनुहारहरूलाई अलग पार्छ।

उदाहरणको रूपमा, फ्ल्याट छिद्र मुनि क्षतिपूर्ति ग्यास असर (छवि 3), औसत
खाली ठाउँमा दबाब अनुहार क्षेत्र द्वारा विभाजित असर मा कुल भार बराबर हुनेछ, यो एकाइ लोडिङ हो।यदि यो स्रोतको ग्यासको चाप ६० पाउण्ड प्रति वर्ग इन्च (पीएसआई) छ र अनुहारमा १० वर्ग इन्च क्षेत्रफल छ र ३०० पाउण्ड लोड छ भने, बियरिङ ग्यापमा औसत ३० पीएसआई हुनेछ।सामान्यतया, ग्याप लगभग 0.0003 इन्च हुनेछ, र किनभने ग्याप धेरै सानो छ, प्रवाह मात्र 0.2 मानक घन फीट प्रति मिनेट (scfm) हुनेछ।किनभने त्यहाँ रिजर्भमा ग्याप होल्डिंग प्रेसर फिर्ता हुनुभन्दा ठीक अगाडि एक ओरिफिस रिस्ट्रक्टर छ, यदि लोड 400 पाउन्डमा बढ्यो भने असर ग्याप लगभग 0.0002 इन्चमा घटाइन्छ, 0.1 scfm तल ग्याप मार्फत प्रवाह प्रतिबन्धित।दोस्रो प्रतिबन्धमा भएको यो बृद्धिले ग्यापमा रहेको औसत दबाबलाई ४० psi सम्म बढाउन र बढेको लोडलाई समर्थन गर्नको लागि ओरिफिस रिस्ट्रक्टरलाई पर्याप्त प्रवाह दिन्छ।

यो समन्वय नाप्ने मेसिन (सीएमएम) मा पाइने एक विशिष्ट ओरिफिस एयर बेयरिङको कटवे साइड दृश्य हो।यदि वायवीय प्रणालीलाई "क्षतिपूर्ति बेयरिङ" मान्न सकिन्छ भने यसमा बेयरिङ ग्याप प्रतिबन्धको माथिल्लो भागमा प्रतिबन्ध हुनु आवश्यक छ।
छिद्र बनाम छिद्रपूर्ण क्षतिपूर्ति
ओरिफिस क्षतिपूर्ति क्षतिपूर्तिको सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिएको रूप हो एक सामान्य छिद्रमा .010 इन्चको प्वाल व्यास हुन सक्छ, तर यसले केहि वर्ग इन्च क्षेत्रलाई खुवइरहेको छ, यसले आफैं भन्दा धेरै परिमाणका धेरै अर्डरहरू खुवइरहेको छ, त्यसैले वेग ग्यास उच्च हुन सक्छ।अक्सर, छिद्रको आकारको क्षरणबाट बच्न र असरको कार्यसम्पादनमा परिवर्तन हुनबाट बच्नको लागि माणिक वा नीलमणिबाट ठ्याक्कै काटिन्छ।अर्को समस्या यो हो कि ०.०००२ इन्च भन्दा कम खाली ठाउँमा, ओरिफिसको वरपरको क्षेत्रले अनुहारको बाँकी भागमा प्रवाहलाई चोक गर्न थाल्छ, जुन बिन्दुमा ग्यास फिल्मको पतन हुन्छ। लिफ्ट अफ गर्दा पनि त्यस्तै हुन्छ, जस्तै केवल क्षेत्रको क्षेत्रफलमा। ओरिफिस र कुनै पनि खालीहरू लिफ्ट सुरु गर्न उपलब्ध छन्।यो मुख्य कारणहरू मध्ये एक हो जुन बाह्य रूपमा दबाबयुक्त बियरिङहरू सील योजनाहरूमा देखिँदैन।

यो सच्छिद्र क्षतिपूर्ति असरको लागि मामला होइन, बरु कठोरता जारी छ
लोड बढ्दै जाँदा बढ्दै जान्छ र अन्तर कम हुन्छ, जस्तै DGS (छवि 1) र
हाइड्रोडायनामिक तेल बियरिंग्स।बाहिरी रूपमा दबाबयुक्त झरझरा बियरिङको अवस्थामा, बेयरिङ सन्तुलित बल मोडमा हुनेछ जब इनपुट दबाब समय क्षेत्रले असरमा कुल भार बराबर हुन्छ।यो एक रोचक ट्राइबोलोजिकल केस हो किनकि त्यहाँ शून्य लिफ्ट वा एयर ग्याप छ।त्यहाँ शून्य प्रवाह हुनेछ, तर असरको अनुहार मुनि काउन्टर सतह विरुद्ध हावाको चापको हाइड्रोस्टेटिक बलले अझै पनि कुल भारलाई कम गर्छ र परिणामहरू घर्षणको लगभग शून्य गुणांकमा परिणाम दिन्छ - यद्यपि अनुहारहरू सम्पर्कमा छन्।

उदाहरणका लागि, यदि ग्रेफाइट सील अनुहारको क्षेत्र 10 वर्ग इन्च र 1,000 पाउन्ड बन्द गर्ने बल छ र ग्रेफाइटमा 0.1 को घर्षणको गुणांक छ भने, यसलाई गति सुरु गर्न 100 पाउन्ड बल चाहिन्छ।तर यसको अनुहारमा छिद्रपूर्ण ग्रेफाइट मार्फत पोर्ट गरिएको 100 psi को बाह्य दबाव स्रोतको साथ, त्यहाँ गति सुरु गर्न अनिवार्य रूपमा शून्य बल आवश्यक हुनेछ।यो तथ्यको बावजुद हो कि त्यहाँ अझै पनि 1,000 पाउन्ड क्लोजिंग फोर्स दुईवटा अनुहारहरू निचोडमा छ र अनुहारहरू शारीरिक सम्पर्कमा छन्।

सादा बेयरिङ सामग्रीहरूको वर्ग जस्तै: ग्रेफाइट, कार्बन र सिरेमिकहरू जस्तै एल्युमिना र सिलिकन-कार्बाइडहरू जुन टर्बो उद्योगहरूलाई चिनिन्छन् र प्राकृतिक रूपमा छिद्रपूर्ण हुन्छन् त्यसैले तिनीहरू बाहिरी रूपमा दबाबयुक्त बियरिङको रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ जुन सम्पर्क नगर्ने तरल फिल्म बियरिङहरू हुन्।त्यहाँ एक हाइब्रिड प्रकार्य छ जहाँ बाहिरी दबाब सम्पर्क दबाव वा ट्रिबोलोजीबाट सीलको बन्द बललाई कम गर्न प्रयोग गरिन्छ जुन सम्पर्क सिल अनुहारहरूमा भइरहेको छ।यसले पम्प अपरेटरलाई मेकानिकल सिलहरू प्रयोग गर्दा समस्या अनुप्रयोगहरू र उच्च गति सञ्चालनहरू समाधान गर्न पम्प बाहिर समायोजन गर्न अनुमति दिन्छ।

यो सिद्धान्त ब्रश, कम्युटेटरहरू, एक्साइटरहरू, वा कुनै पनि सम्पर्क कन्डक्टरहरूमा पनि लागू हुन्छ जुन डेटा वा विद्युतीय प्रवाहहरू घुमाउने वस्तुहरू खोल्न वा बन्द गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ।रोटरहरू छिटो स्पिन र रन आउट बढ्दै जाँदा, यी उपकरणहरूलाई शाफ्टको सम्पर्कमा राख्न गाह्रो हुन सक्छ, र प्रायः तिनीहरूलाई शाफ्टको विरुद्धमा समातेर वसन्त दबाब बढाउन आवश्यक हुन्छ।दुर्भाग्यवश, विशेष गरी उच्च-गति सञ्चालनको मामलामा, सम्पर्क बलमा यो वृद्धिले थप गर्मी र पहिरनको परिणाम दिन्छ।माथि वर्णन गरिएको मेकानिकल सिल अनुहारहरूमा लागू गरिएको समान हाइब्रिड सिद्धान्त यहाँ पनि लागू गर्न सकिन्छ, जहाँ स्थिर र घुमाउने भागहरू बीचको विद्युतीय चालकताको लागि भौतिक सम्पर्क आवश्यक हुन्छ।बाह्य दबाबलाई गतिशील इन्टरफेसमा घर्षण कम गर्न हाइड्रोलिक सिलिन्डरको दबाब जस्तै प्रयोग गर्न सकिन्छ जबकि अझै पनि घुम्ने शाफ्टको सम्पर्कमा ब्रश वा सिल अनुहार राख्न आवश्यक वसन्त बल वा बन्द बल बढाउँदै।