A szivattyúk a mechanikus tömítések egyik legnagyobb felhasználója.Ahogy a neve is sugallja, a mechanikus tömítések érintkező típusú tömítések, amelyek különböznek az aerodinamikus vagy labirintusos érintésmentes tömítésektől.Mechanikus tömítésekkiegyensúlyozott mechanikus tömítésként, illkiegyensúlyozatlan mechanikus tömítés.Ez arra vonatkozik, hogy a folyamat nyomásának hány százaléka kerülhet be az álló tömítési felület mögé, ha van ilyen.Ha a tömítési felület nincs a forgó felülethez nyomva (mint a toló típusú tömítésnél), vagy ha a tömítendő nyomású technológiai folyadék nem kerülhet a tömítési felület mögé, akkor a folyamat nyomása visszafújná a tömítési felületet. és nyitott.A tömítés tervezőjének minden működési körülményt figyelembe kell vennie a szükséges záróerővel rendelkező tömítés megtervezéséhez, de nem akkora erővel, hogy a dinamikus tömítési felület egységterhelése túl sok hőt és kopást okozzon.Ez egy finom egyensúly, amely növeli vagy megbontja a szivattyú megbízhatóságát.
a dinamikus tömítés felülete nyitóerőt tesz lehetővé, nem pedig a hagyományos módon
a záróerő kiegyensúlyozása a fent leírtak szerint.Nem szünteti meg a szükséges záróerőt, de a szivattyú tervezőjének és felhasználójának egy másik gomb elforgatását teszi lehetővé, lehetővé téve a tömítési felületek súlytalanítását vagy tehermentesítését, miközben fenntartja a szükséges záróerőt, így csökkenti a hőt és a kopást, miközben kiszélesíti a lehetséges működési feltételeket.
Száraz gáztömítések (DGS)A kompresszorokban gyakran használt tömítési felületek nyitóerőt biztosítanak.Ezt az erőt egy aerodinamikus csapágyelv hozza létre, ahol a finom pumpáló hornyok segítik a gázt a tömítés nagynyomású folyamati oldaláról a résbe és a tömítés felületén keresztül, érintkezésmentes folyadékfilmes csapágyként ösztönözni.
A száraz gáztömítési felület aerodinamikus csapágynyitási ereje.A vonal lejtése a résnél fennálló merevséget reprezentálja.Vegye figyelembe, hogy a rés mikronban van megadva.
Ugyanez a jelenség fordul elő a hidrodinamikus olajcsapágyakban, amelyek a legtöbb nagy centrifugális kompresszort és szivattyú rotort támogatják, és látható a Bently által bemutatott rotor dinamikus excentricitási diagramjain is. Ez a hatás stabil visszaállást biztosít, és fontos eleme a hidrodinamikus olajcsapágyak és a DGS sikerének. .A mechanikus tömítések nem rendelkeznek olyan finom szivattyúhornyokkal, amelyek az aerodinamikus DGS felületén találhatók.Lehetséges, hogy külső nyomás alatt álló gázcsapágyazási elveket alkalmazzunk a záróerő súlytalanítására amechanikus tömítés felülets.
A folyadékfilm hordozó paramétereinek minőségi diagramja a csap excentricitási arányának függvényében.A K merevség és a D csillapítás minimális, ha a csap a csapágy közepén van.Ahogy a csap a csapágyfelülethez közeledik, a merevség és a csillapítás drámaian megnő.
A külső nyomás alatt álló aerosztatikus gázcsapágyak nyomás alatti gázforrást alkalmaznak, míg a dinamikus csapágyak a felületek közötti relatív mozgást használják a résnyomás létrehozására.A külső nyomású technológiának legalább két alapvető előnye van.Először is, a túlnyomásos gázt szabályozott módon közvetlenül a tömítési felületek közé fecskendezhetjük be, ahelyett, hogy a gázt a tömítési résbe bátorítanánk sekély szivattyúhornyokkal, amelyek mozgást igényelnek.Ez lehetővé teszi a tömítési felületek szétválasztását a forgás megkezdése előtt.Még akkor is, ha az arcokat összecsavarják, kinyílnak, így a nulla súrlódás elindul és leáll, amikor nyomást injektálnak közvetlenül közéjük.Ezenkívül, ha a tömítés felforrósodik, külső nyomással növelhető a nyomás a tömítés felületére.Ekkor a rés a nyomással arányosan növekedne, de a nyírásból származó hő a rés kockafüggvényére esik.Ez új lehetőséget ad a kezelőnek a hőtermelés elleni küzdelemben.
A kompresszorok másik előnye, hogy nincs áramlás a felületen, mint a DGS-ben.Ehelyett a legnagyobb nyomás a tömítési felületek között van, és a külső nyomás az atmoszférába áramlik vagy az egyik oldalon szellőzik, a másik oldalon pedig a kompresszorba.Ez növeli a megbízhatóságot azáltal, hogy a folyamatot távol tartja a réstől.Szivattyúkban ez nem jelent előnyt, mivel nem kívánatos lehet összenyomható gázt a szivattyúba kényszeríteni.A szivattyúkban lévő összenyomható gázok kavitációt vagy légkalapács problémákat okozhatnak.Érdekes lenne azonban egy érintkezésmentes vagy súrlódásmentes tömítés a szivattyúkhoz anélkül, hogy a gáz beáramlása a szivattyú folyamatba kerülne.Lehetséges külső nyomású gázcsapágy nulla áramlással?
Kártérítés
Minden külső nyomás alatt álló csapágy rendelkezik valamilyen kompenzációval.A kompenzáció egyfajta korlátozás, amely tartalékban tartja a nyomást.A kompenzáció legelterjedtebb formája a nyílások alkalmazása, de léteznek hornyos, lépcsős és porózus kompenzációs technikák is.A kompenzáció lehetővé teszi, hogy a csapágyak vagy a tömítések felületei egymáshoz közel fussanak anélkül, hogy egymáshoz érnének, mivel minél közelebb kerülnek egymáshoz, annál nagyobb lesz a köztük lévő gáznyomás, ami taszítja a felületeket.
Például egy lapos nyílású kompenzált gázcsapágy alatt (3. kép) az átlagos
a résben lévő nyomás megegyezik a csapágy teljes terhelésével osztva a homlokfelülettel, ez egységterhelés.Ha ez a forrásgáz nyomása 60 font per négyzethüvelyk (psi), és a homlokfelület 10 négyzethüvelyk, és 300 font terhelés van, akkor átlagosan 30 psi lesz a csapágyrésben.Általában a rés körülbelül 0,0003 hüvelyk, és mivel a rés olyan kicsi, az áramlás csak körülbelül 0,2 köbláb/perc (scfm) lenne.Mivel közvetlenül a rés előtt van egy nyíláskorlátozó, amely visszatartja a nyomást, ha a terhelés 400 fontra nő, a csapágyhézag körülbelül 0,0002 hüvelykre csökken, ami 0,1 scfm-rel korlátozza az áramlást a résen keresztül.A második szűkítésnek ez a növekedése elegendő áramlást biztosít a nyílásszűkítő számára ahhoz, hogy az átlagos nyomás a résben 40 psi-re növekedjen, és fenntartsa a megnövekedett terhelést.
Ez a koordináta mérőgépben (CMM) található tipikus nyílásos légcsapágy metszett oldalnézete.Ha egy pneumatikus rendszert „kompenzált csapágynak” kell tekinteni, akkor a csapágyrés-korlátozás előtt korlátozni kell.
Nyílás vs. porózus kompenzáció
A nyíláskompenzáció a legszélesebb körben használt kompenzációs forma Egy tipikus nyílás furatátmérője 0,010 hüvelyk lehet, de mivel néhány négyzethüvelyknyi területet táplál, több nagyságrenddel nagyobb területet táplál, mint saját maga, így a sebesség a gáz szintje magas lehet.Gyakran a nyílásokat pontosan rubinból vagy zafírból vágják ki, hogy elkerüljék a nyílás méretének erózióját, és így a csapágy teljesítményében bekövetkező változásokat.Egy másik probléma, hogy 0,0002 hüvelyk alatti réseknél a nyílás körüli terület elkezdi elfojtani az áramlást az arc többi részébe, ekkor a gázfilm összeomlik. Ugyanez történik a felemelkedéskor is, mivel csak a nyílás területe nyílás és minden barázda áll rendelkezésre az emelés elindításához.Ez az egyik fő oka annak, hogy a külső nyomás alatt álló csapágyak nem szerepelnek a tömítési tervekben.
Nem ez a helyzet a porózus kompenzált csapágy esetében, ehelyett a merevség továbbra is fennáll
növekszik a terhelés növekedésével és a rés csökkenésével, akárcsak a DGS esetében (1. kép) és
hidrodinamikus olajcsapágyak.Külső nyomás alatt álló porózus csapágyak esetén a csapágy kiegyensúlyozott erő üzemmódban lesz, amikor a bemeneti nyomás szorozva a területtel megegyezik a csapágy teljes terhelésével.Ez egy érdekes tribológiai eset, mivel nulla emelés vagy légrés.Az áramlás nulla lesz, de a légnyomás hidrosztatikus ereje a csapágy homlokfelülete alatti ellenfelületre hatva továbbra is súlytalanítja a teljes terhelést, és közel nulla súrlódási együtthatót eredményez – annak ellenére, hogy a felületek még mindig érintkeznek.
Például, ha egy grafit tömítés felülete 10 négyzethüvelyk és 1000 font záróerővel rendelkezik, és a grafit súrlódási együtthatója 0,1, akkor 100 font erőre lenne szükség a mozgás elindításához.De ha egy 100 psi nyomású külső nyomásforrást a porózus grafiton keresztül vezetnek a felületre, akkor lényegében nulla erőre lenne szükség a mozgás elindításához.Ez annak ellenére van így, hogy még mindig 1000 font záróerő szorítja össze a két oldalt, és hogy az arcok fizikai érintkezésben vannak.
A siklócsapágyak egy osztálya, mint például: grafit, szén és kerámia, például alumínium-oxid és szilícium-karbid, amelyek a turbóiparban ismertek, és természetesen porózusak, így használhatók külső nyomás alatt álló csapágyakként, amelyek nem érintkező folyadékfilmes csapágyak.Létezik egy hibrid funkció, ahol külső nyomást használnak az érintkezési nyomás vagy a tömítés záróerejének súlytalanítására az érintkező tömítési felületeken fellépő tribológiából.Ez lehetővé teszi a szivattyú kezelőjének, hogy a szivattyún kívül beállítsa a problémás alkalmazásokat és a nagyobb sebességű műveleteket a mechanikus tömítések használata közben.
Ez az elv vonatkozik a kefékre, kommutátorokra, gerjesztőkre vagy bármilyen érintkezővezetőre is, amely adatok vagy elektromos áramok forgó tárgyakon történő levételére vagy levételére használható.Mivel a rotorok gyorsabban pörögnek, és növekszik a kifutás, nehéz lehet ezeket az eszközöket érintkezésben tartani a tengellyel, és gyakran meg kell növelni a tengelyhez tartó rugónyomást.Sajnos, főleg nagy sebességű üzem esetén ez az érintkezési erő növekedése is több hőt és kopást eredményez.A fent leírt mechanikus tömítési felületeknél alkalmazott hibrid elv itt is alkalmazható, ahol az álló és a forgó részek közötti elektromos vezetőképességhez fizikai érintkezés szükséges.A külső nyomás a hidraulikus henger nyomásához hasonlóan használható a dinamikus interfész súrlódásának csökkentésére, miközben továbbra is növeli a rugóerőt vagy a záróerőt, amely ahhoz szükséges, hogy a kefe vagy a tömítőfelület érintkezésben legyen a forgó tengellyel.
Feladás időpontja: 2023.10.21