યાંત્રિક સીલને સંતુલિત કરવાની બળની નવી રીત

પંપ યાંત્રિક સીલના સૌથી મોટા વપરાશકારોમાંના એક છે. નામ સૂચવે છે તેમ, યાંત્રિક સીલ સંપર્ક-પ્રકારની સીલ છે, જે એરોડાયનેમિક અથવા ભુલભુલામણી બિન-સંપર્ક સીલથી અલગ છે.યાંત્રિક સીલસંતુલિત યાંત્રિક સીલ અથવા તરીકે પણ વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છેઅસંતુલિત યાંત્રિક સીલ. આ સ્થિર સીલના ચહેરાની પાછળ કેટલા ટકા પ્રક્રિયા દબાણ આવી શકે છે, જો કોઈ હોય તો તેનો ઉલ્લેખ કરે છે. જો સીલના ચહેરાને સ્પિનિંગ ફેસ (પુશર-પ્રકારની સીલની જેમ) સામે દબાણ કરવામાં ન આવે અથવા સીલ કરવાની જરૂર હોય તેવા દબાણ પર પ્રક્રિયા પ્રવાહીને સીલના ચહેરાની પાછળ જવાની મંજૂરી આપવામાં આવતી નથી, તો પ્રક્રિયા દબાણ સીલના ચહેરાને પાછું ઉડાવી દેશે. અને ખોલો. સીલ ડિઝાઈનરને જરૂરી ક્લોઝિંગ ફોર્સ સાથે સીલ ડિઝાઇન કરવા માટે તમામ ઓપરેટિંગ શરતોને ધ્યાનમાં લેવાની જરૂર છે પરંતુ એટલું વધારે બળ નથી કે ડાયનેમિક સીલ ફેસ પર એકમ લોડ થવાથી ખૂબ ગરમી અને વસ્ત્રો સર્જાય છે. આ એક નાજુક સંતુલન છે જે પંપની વિશ્વસનીયતા બનાવે છે અથવા તોડે છે.

ની પરંપરાગત રીતને બદલે ઓપનિંગ ફોર્સને સક્ષમ કરીને ગતિશીલ સીલનો સામનો કરે છે
ઉપર વર્ણવ્યા મુજબ બંધ બળને સંતુલિત કરવું. તે જરૂરી ક્લોઝિંગ ફોર્સને દૂર કરતું નથી પરંતુ પંપ ડિઝાઇનર અને વપરાશકર્તાને સીલના ચહેરાને અનવેઇટીંગ અથવા અનલોડ કરવાની મંજૂરી આપીને ચાલુ કરવા માટે બીજી નોબ આપે છે, જ્યારે જરૂરી ક્લોઝિંગ ફોર્સ જાળવી રાખે છે, આમ સંભવિત ઓપરેટિંગ શરતોને વિસ્તૃત કરતી વખતે ગરમી અને વસ્ત્રો ઘટાડે છે.

ડ્રાય ગેસ સીલ (DGS), ઘણીવાર કોમ્પ્રેસરમાં ઉપયોગમાં લેવાતા, સીલના ચહેરા પર ઓપનિંગ ફોર્સ પ્રદાન કરે છે. આ બળ એરોડાયનેમિક બેરિંગ સિદ્ધાંત દ્વારા બનાવવામાં આવ્યું છે, જ્યાં દંડ પમ્પિંગ ગ્રુવ્સ સીલની ઉચ્ચ-દબાણની પ્રક્રિયા બાજુથી, ગેપમાં અને બિન-સંપર્ક પ્રવાહી ફિલ્મ બેરિંગ તરીકે સીલના ચહેરા પર ગેસને પ્રોત્સાહિત કરવામાં મદદ કરે છે.

ડ્રાય ગેસ સીલ ફેસનું એરોડાયનેમિક બેરિંગ ઓપનિંગ ફોર્સ. રેખાનો ઢોળાવ એ ગેપ પરની જડતાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. નોંધ કરો કે ગેપ માઇક્રોનમાં છે.
આ જ ઘટના હાઇડ્રોડાયનેમિક ઓઇલ બેરિંગ્સમાં જોવા મળે છે જે મોટાભાગના મોટા સેન્ટ્રીફ્યુગલ કોમ્પ્રેસર અને પંપ રોટર્સને સપોર્ટ કરે છે અને બેન્ટલી દ્વારા દર્શાવવામાં આવેલા રોટર ડાયનેમિક એક્સેન્ટ્રીસીટી પ્લોટમાં જોવા મળે છે આ અસર સ્થિર બેક સ્ટોપ પ્રદાન કરે છે અને હાઇડ્રોડાયનેમિક ઓઇલ બેરિંગ્સ અને DGS ની સફળતામાં મહત્વપૂર્ણ તત્વ છે. . યાંત્રિક સીલમાં દંડ પંમ્પિંગ ગ્રુવ્સ નથી કે જે એરોડાયનેમિક DGS ચહેરામાં મળી શકે. બાહ્ય દબાણયુક્ત ગેસ બેરિંગ સિદ્ધાંતોનો ઉપયોગ કરવાની એક રીત હોઈ શકે છે જેનાથી બંધ થવાના બળનું વજન ઓછું કરી શકાય છે.યાંત્રિક સીલ ચહેરોs.

જર્નલ વિષમતા ગુણોત્તર વિરુદ્ધ પ્રવાહી-ફિલ્મ બેરિંગ પરિમાણોના ગુણાત્મક પ્લોટ. જ્યારે જર્નલ બેરિંગના કેન્દ્રમાં હોય ત્યારે જડતા, K, અને ભીનાશ, D, ન્યૂનતમ હોય છે. જેમ જેમ જર્નલ બેરિંગ સપાટીની નજીક આવે છે, તેમ જડતા અને ભીનાશ નાટકીય રીતે વધે છે.

બાહ્ય રીતે દબાણયુક્ત એરોસ્ટેટિક ગેસ બેરિંગ્સ દબાણયુક્ત ગેસના સ્ત્રોતનો ઉપયોગ કરે છે, જ્યારે ગતિશીલ બેરીંગ્સ ગેપ દબાણ પેદા કરવા માટે સપાટીઓ વચ્ચેની સંબંધિત ગતિનો ઉપયોગ કરે છે. બાહ્ય દબાણયુક્ત ટેક્નોલોજીના ઓછામાં ઓછા બે મૂળભૂત ફાયદા છે. પ્રથમ, દબાણયુક્ત ગેસને છીછરા પમ્પિંગ ગ્રુવ્સ સાથે સીલ ગેપમાં ગેસને પ્રોત્સાહિત કરવાને બદલે નિયંત્રિત રીતે સીલના ચહેરા વચ્ચે સીધો ઇન્જેક્ટ કરી શકાય છે જેને ગતિની જરૂર હોય છે. આ પરિભ્રમણ શરૂ થાય તે પહેલાં સીલના ચહેરાઓને અલગ કરવાનું સક્ષમ કરે છે. જો ચહેરાઓ એકસાથે ગુંથાયેલા હોય, તો પણ જ્યારે તેમની વચ્ચે સીધું દબાણ નાખવામાં આવે ત્યારે તેઓ શૂન્ય ઘર્ષણ શરૂ થાય છે અને બંધ થાય છે માટે ખુલશે. વધુમાં, જો સીલ ગરમ ચાલી રહી હોય, તો બાહ્ય દબાણથી સીલના ચહેરા પર દબાણ વધારવું શક્ય છે. પછી દબાણ સાથે આ અંતર પ્રમાણસર વધશે, પરંતુ શીયરમાંથી ગરમી ગેપના ક્યુબ ફંક્શન પર પડશે. આ ઓપરેટરને ગરમીના ઉત્પાદન સામે લાભ મેળવવાની નવી ક્ષમતા આપે છે.

કોમ્પ્રેસરનો બીજો ફાયદો એ છે કે ડીજીએસમાં હોવાથી ચહેરા પર કોઈ પ્રવાહ નથી. તેના બદલે, સૌથી વધુ દબાણ સીલના ચહેરાઓ વચ્ચે છે, અને બાહ્ય દબાણ વાતાવરણમાં વહેશે અથવા એક બાજુ અને બીજી બાજુથી કોમ્પ્રેસરમાં જશે. આ પ્રક્રિયાને અંતરથી દૂર રાખીને વિશ્વસનીયતામાં વધારો કરે છે. પંપમાં આ ફાયદો ન હોઈ શકે કારણ કે પંપમાં દબાણ કરી શકાય તેવા ગેસને દબાણ કરવું અનિચ્છનીય હોઈ શકે છે. પંપની અંદર દબાવી શકાય તેવા વાયુઓ પોલાણ અથવા એર હેમર સમસ્યાઓનું કારણ બની શકે છે. જો કે, પંપ પ્રક્રિયામાં ગેસના પ્રવાહના ગેરલાભ વિના પંપ માટે બિન-સંપર્ક અથવા ઘર્ષણ-મુક્ત સીલ હોવું રસપ્રદ રહેશે. શું શૂન્ય પ્રવાહ સાથે બાહ્ય રીતે દબાણયુક્ત ગેસ બેરિંગ રાખવાનું શક્ય છે?

વળતર
તમામ બાહ્ય દબાણયુક્ત બેરિંગ્સમાં અમુક પ્રકારનું વળતર હોય છે. વળતર એ પ્રતિબંધનું એક સ્વરૂપ છે જે અનામતમાં દબાણને પાછું રાખે છે. વળતરનું સૌથી સામાન્ય સ્વરૂપ ઓરિફિસનો ઉપયોગ છે, પરંતુ ત્યાં ગ્રુવ, સ્ટેપ અને છિદ્રાળુ વળતર તકનીકો પણ છે. વળતર બેરિંગ્સ અથવા સીલ ચહેરાઓને સ્પર્શ કર્યા વિના એકસાથે નજીક ચલાવવા માટે સક્ષમ કરે છે, કારણ કે તેઓ જેટલા નજીક આવે છે, તેમની વચ્ચેનું ગેસનું દબાણ વધારે છે, ચહેરાને દૂર કરે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, ફ્લેટ ઓરિફિસ હેઠળ વળતરવાળી ગેસ બેરિંગ (ઇમેજ 3), સરેરાશ
ગેપમાં દબાણ ચહેરાના વિસ્તાર દ્વારા વિભાજિત બેરિંગ પરના કુલ ભારને સમાન કરશે, આ એકમ લોડિંગ છે. જો આ સ્ત્રોત ગેસનું દબાણ 60 પાઉન્ડ પ્રતિ ચોરસ ઇંચ (psi) હોય અને ચહેરા પર 10 ચોરસ ઇંચ વિસ્તાર હોય અને 300 પાઉન્ડ લોડ હોય, તો બેરિંગ ગેપમાં સરેરાશ 30 psi હશે. સામાન્ય રીતે, ગેપ લગભગ 0.0003 ઇંચ હશે, અને કારણ કે ગેપ ખૂબ નાનો છે, પ્રવાહ માત્ર 0.2 સ્ટાન્ડર્ડ ક્યુબિક ફીટ પ્રતિ મિનિટ (scfm) હશે. કારણ કે રિઝર્વમાં ગેપ હોલ્ડિંગ પ્રેશર પાછું આવે તે પહેલાં એક ઓરિફિસ રિસ્ટ્રિક્ટર હોય છે, જો લોડ 400 પાઉન્ડ સુધી વધે તો બેરિંગ ગેપ લગભગ 0.0002 ઇંચ જેટલો ઘટી જાય છે, જે ગેપમાંથી 0.1 scfm નીચે પ્રવાહને પ્રતિબંધિત કરે છે. બીજા પ્રતિબંધમાં આ વધારો ઓરિફિસ રિસ્ટ્રિક્ટરને ગેપમાં સરેરાશ દબાણને 40 psi સુધી વધારવા અને વધેલા ભારને સમર્થન આપવા માટે પૂરતો પ્રવાહ આપે છે.

કોઓર્ડિનેટ મેઝરિંગ મશીન (સીએમએમ) માં જોવા મળતા લાક્ષણિક ઓરિફિસ એર બેરિંગનું આ કટવે બાજુનું દૃશ્ય છે. જો ન્યુમેટિક સિસ્ટમને "વળતરયુક્ત બેરિંગ" તરીકે ગણવામાં આવે તો તેને બેરિંગ ગેપ પ્રતિબંધના અપસ્ટ્રીમ પર પ્રતિબંધ હોવો જરૂરી છે.
ઓરિફિસ વિ. છિદ્રાળુ વળતર
ઓરિફિસ વળતર એ વળતરનું સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતું સ્વરૂપ છે એક લાક્ષણિક ઓરિફિસમાં છિદ્રનો વ્યાસ .010 ઇંચ હોઈ શકે છે, પરંતુ તે થોડા ચોરસ ઇંચ વિસ્તારને ખવડાવતો હોવાથી, તે પોતાના કરતાં વધુ વિસ્તારની તીવ્રતાના કેટલાક ઓર્ડરને ખવડાવે છે, તેથી વેગ ગેસનું પ્રમાણ વધારે હોઈ શકે છે. મોટેભાગે, ઓરિફિસના કદના ધોવાણને ટાળવા માટે ઓરિફિસને માણેક અથવા નીલમમાંથી ચોક્કસ રીતે કાપવામાં આવે છે અને તેથી બેરિંગની કામગીરીમાં ફેરફાર થાય છે. બીજી સમસ્યા એ છે કે 0.0002 ઇંચથી નીચેના ગેપ પર, ઓરિફિસની આસપાસનો વિસ્તાર બાકીના ચહેરા તરફના પ્રવાહને દબાવવાનું શરૂ કરે છે, તે સમયે ગેસ ફિલ્મનું પતન થાય છે .આ જ રીતે લિફ્ટ ઓફ પર પણ થાય છે, કારણ કે માત્ર તેના વિસ્તારની જેમ લિફ્ટ શરૂ કરવા માટે ઓરિફિસ અને કોઈપણ ગ્રુવ્સ ઉપલબ્ધ છે. સીલ યોજનાઓમાં બાહ્ય દબાણયુક્ત બેરિંગ્સ જોવા મળતાં નથી તેનું આ એક મુખ્ય કારણ છે.

છિદ્રાળુ વળતરવાળા બેરિંગ માટે આ કેસ નથી, તેના બદલે જડતા ચાલુ રહે છે
જેમ જેમ DGS (ઇમેજ 1) અને
હાઇડ્રોડાયનેમિક તેલ બેરિંગ્સ. બાહ્ય રીતે દબાણયુક્ત છિદ્રાળુ બેરિંગ્સના કિસ્સામાં, જ્યારે ઇનપુટ દબાણનો વિસ્તાર બેરિંગ પરના કુલ ભારની બરાબર થાય ત્યારે બેરિંગ સંતુલિત બળ મોડમાં હશે. આ એક રસપ્રદ ટ્રિબોલોજીકલ કેસ છે કારણ કે ત્યાં શૂન્ય લિફ્ટ અથવા એર ગેપ છે. ત્યાં શૂન્ય પ્રવાહ હશે, પરંતુ બેરિંગના ચહેરા હેઠળ કાઉન્ટર સપાટીની સામે હવાના દબાણનું હાઇડ્રોસ્ટેટિક બળ હજુ પણ કુલ ભારને ઓછું કરે છે અને ચહેરાઓ હજી સંપર્કમાં હોવા છતાં ઘર્ષણના લગભગ શૂન્ય ગુણાંકમાં પરિણમે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, જો ગ્રેફાઇટ સીલ ફેસનું ક્ષેત્રફળ 10 ચોરસ ઇંચ અને 1,000 પાઉન્ડનું બંધ બળ હોય અને ગ્રેફાઇટમાં 0.1 ઘર્ષણનો ગુણાંક હોય, તો તેને ગતિ શરૂ કરવા માટે 100 પાઉન્ડ બળની જરૂર પડશે. પરંતુ તેના ચહેરા પર છિદ્રાળુ ગ્રેફાઇટ દ્વારા પોર્ટેડ 100 psi ના બાહ્ય દબાણ સ્ત્રોત સાથે, ગતિ શરૂ કરવા માટે આવશ્યકપણે શૂન્ય બળની જરૂર પડશે. આ એ હકીકત હોવા છતાં છે કે હજી પણ 1,000 પાઉન્ડ બંધ બળ બે ચહેરાને એકસાથે દબાવી રહ્યું છે અને ચહેરાઓ શારીરિક સંપર્કમાં છે.

સાદા બેરિંગ મટિરિયલ્સનો વર્ગ જેમ કે: ગ્રેફાઇટ, કાર્બન અને સિરામિક્સ જેમ કે એલ્યુમિના અને સિલિકોન-કાર્બાઇડ જે ટર્બો ઉદ્યોગો માટે જાણીતા છે અને કુદરતી રીતે છિદ્રાળુ છે તેથી તેનો ઉપયોગ બાહ્ય રીતે દબાણયુક્ત બેરિંગ્સ તરીકે થઈ શકે છે જે બિન-સંપર્ક પ્રવાહી ફિલ્મ બેરિંગ્સ છે. ત્યાં એક વર્ણસંકર કાર્ય છે જ્યાં બાહ્ય દબાણનો ઉપયોગ સંપર્ક દબાણ અથવા સીલના બંધ બળને વજન ઘટાડવા માટે કરવામાં આવે છે જે સંપર્ક કરતી સીલના ચહેરા પર ચાલે છે. આ પંપ ઓપરેટરને યાંત્રિક સીલનો ઉપયોગ કરતી વખતે સમસ્યાવાળા કાર્યક્રમો અને વધુ ઝડપની કામગીરી સાથે વ્યવહાર કરવા માટે પંપની બહાર કંઈક ગોઠવવાની મંજૂરી આપે છે.

આ સિદ્ધાંત બ્રશ, કમ્યુટેટર, એક્સાઈટર્સ અથવા કોઈપણ સંપર્ક વાહકને પણ લાગુ પડે છે જેનો ઉપયોગ ફરતી વસ્તુઓને ચાલુ અથવા બંધ કરવા માટે ડેટા અથવા ઇલેક્ટ્રિક કરંટ લેવા માટે થઈ શકે છે. જેમ જેમ રોટર્સ ઝડપથી સ્પિન થાય છે અને રન આઉટ થાય છે તેમ તેમ આ ઉપકરણોને શાફ્ટના સંપર્કમાં રાખવા મુશ્કેલ બની શકે છે અને તેને શાફ્ટની સામે પકડી રાખેલા સ્પ્રિંગ પ્રેશરને વધારવું ઘણીવાર જરૂરી બને છે. કમનસીબે, ખાસ કરીને હાઇ-સ્પીડ ઓપરેશનના કિસ્સામાં, સંપર્ક બળમાં આ વધારો પણ વધુ ગરમી અને વસ્ત્રોમાં પરિણમે છે. ઉપર વર્ણવેલ યાંત્રિક સીલ ચહેરાઓ પર લાગુ થયેલ સમાન વર્ણસંકર સિદ્ધાંત અહીં પણ લાગુ કરી શકાય છે, જ્યાં સ્થિર અને ફરતા ભાગો વચ્ચે વિદ્યુત વાહકતા માટે ભૌતિક સંપર્ક જરૂરી છે. ગતિશીલ ઇન્ટરફેસ પર ઘર્ષણ ઘટાડવા માટે હાઇડ્રોલિક સિલિન્ડરના દબાણની જેમ બાહ્ય દબાણનો ઉપયોગ કરી શકાય છે જ્યારે બ્રશ અથવા સીલ ફેસને ફરતી શાફ્ટના સંપર્કમાં રાખવા માટે જરૂરી સ્પ્રિંગ ફોર્સ અથવા ક્લોઝિંગ ફોર્સ વધારતા હોય છે.