మెకానికల్ సీల్స్‌ను బ్యాలెన్సింగ్ చేసే కొత్త మార్గం

పంపులు మెకానికల్ సీల్స్ యొక్క అతిపెద్ద వినియోగదారులలో ఒకటి. పేరు సూచించినట్లుగా, మెకానికల్ సీల్స్ కాంటాక్ట్-టైప్ సీల్స్, ఇవి ఏరోడైనమిక్ లేదా లాబ్రింత్ నాన్-కాంటాక్ట్ సీల్స్ నుండి విభిన్నంగా ఉంటాయి.మెకానికల్ సీల్స్బ్యాలెన్స్‌డ్ మెకానికల్ సీల్ లేదా అని కూడా వర్గీకరించబడతాయిఅసమతుల్య యాంత్రిక ముద్ర. ఇది స్థిరమైన ముద్ర ముఖం వెనుక ఎంత శాతం ప్రాసెస్ పీడనం రావచ్చో సూచిస్తుంది. సీల్ ముఖం స్పిన్నింగ్ ఫేస్‌కి వ్యతిరేకంగా నెట్టబడకపోతే (పుషర్-టైప్ సీల్ లాగా) లేదా సీల్ చేయాల్సిన పీడనం వద్ద ద్రవాన్ని ప్రాసెస్ చేయకపోతే, సీల్ ముఖం వెనుకకు వెళ్లడానికి అనుమతించకపోతే, ప్రక్రియ పీడనం సీల్ ముఖాన్ని వెనక్కి పంపుతుంది. మరియు తెరవండి. సీల్ డిజైనర్ అవసరమైన క్లోజింగ్ ఫోర్స్‌తో సీల్‌ను డిజైన్ చేయడానికి అన్ని ఆపరేటింగ్ పరిస్థితులను పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి కానీ డైనమిక్ సీల్ ఫేస్‌లో యూనిట్ లోడ్ చేయడం వల్ల ఎక్కువ వేడిని మరియు దుస్తులు ధరించేంత శక్తి ఉండదు. ఇది పంప్ విశ్వసనీయతను తయారు చేసే లేదా విచ్ఛిన్నం చేసే సున్నితమైన సంతులనం.

డైనమిక్ సీల్ సంప్రదాయ మార్గం కంటే ఓపెనింగ్ ఫోర్స్‌ని ఎనేబుల్ చేయడం ద్వారా ఎదుర్కొంటుంది
పైన వివరించిన విధంగా ముగింపు శక్తిని సమతుల్యం చేయడం. ఇది అవసరమైన క్లోజింగ్ ఫోర్స్‌ను తొలగించదు కానీ పంప్ డిజైనర్ మరియు వినియోగదారుకు సీల్ ఫేసెస్‌ను వెయిట్ చేయడాన్ని లేదా అన్‌లోడ్ చేయడానికి అనుమతించడం ద్వారా మరొక నాబ్‌ను తిప్పడానికి అందిస్తుంది, అవసరమైన క్లోజింగ్ ఫోర్స్‌ను కొనసాగిస్తుంది, తద్వారా సాధ్యమయ్యే ఆపరేటింగ్ పరిస్థితులను విస్తరించేటప్పుడు వేడిని తగ్గిస్తుంది మరియు ధరిస్తుంది.

డ్రై గ్యాస్ సీల్స్ (DGS), తరచుగా కంప్రెషర్లలో ఉపయోగిస్తారు, సీల్ ముఖాల వద్ద ప్రారంభ శక్తిని అందిస్తాయి. ఈ శక్తి ఏరోడైనమిక్ బేరింగ్ సూత్రం ద్వారా సృష్టించబడుతుంది, ఇక్కడ చక్కటి పంపింగ్ గ్రూవ్‌లు సీల్ యొక్క అధిక-పీడన ప్రక్రియ వైపు నుండి గ్యాస్‌ను గ్యాప్‌లోకి మరియు సీల్ ముఖం అంతటా నాన్-కాంటాక్ట్ ఫ్లూయిడ్ ఫిల్మ్ బేరింగ్‌గా ప్రోత్సహించడంలో సహాయపడతాయి.

పొడి గ్యాస్ సీల్ ముఖం యొక్క ఏరోడైనమిక్ బేరింగ్ ఓపెనింగ్ ఫోర్స్. లైన్ యొక్క వాలు ఒక గ్యాప్ వద్ద దృఢత్వం యొక్క ప్రతినిధి. గ్యాప్ మైక్రాన్లలో ఉందని గమనించండి.
అదే దృగ్విషయం హైడ్రోడైనమిక్ ఆయిల్ బేరింగ్‌లలో సంభవిస్తుంది, ఇది చాలా పెద్ద సెంట్రిఫ్యూగల్ కంప్రెసర్‌లు మరియు పంప్ రోటర్‌లకు మద్దతు ఇస్తుంది మరియు బెంట్లీ చూపిన రోటర్ డైనమిక్ ఎక్సెంట్రిసిటీ ప్లాట్‌లలో కనిపిస్తుంది ఈ ప్రభావం స్థిరమైన బ్యాక్ స్టాప్‌ను అందిస్తుంది మరియు హైడ్రోడైనమిక్ ఆయిల్ బేరింగ్‌లు మరియు DGS విజయంలో ముఖ్యమైన అంశం. . మెకానికల్ సీల్స్‌లో ఏరోడైనమిక్ DGS ముఖంలో కనిపించే చక్కటి పంపింగ్ గ్రూవ్‌లు లేవు. మూసివేసే శక్తిని తగ్గించడానికి బాహ్యంగా ఒత్తిడి చేయబడిన గ్యాస్ బేరింగ్ సూత్రాలను ఉపయోగించడానికి ఒక మార్గం ఉండవచ్చు.యాంత్రిక ముద్ర ముఖంs.

ఫ్లూయిడ్-ఫిల్మ్ బేరింగ్ పారామితుల వర్సెస్ జర్నల్ ఎక్సెంట్రిసిటీ రేషియో యొక్క గుణాత్మక ప్లాట్లు. జర్నల్ బేరింగ్ మధ్యలో ఉన్నప్పుడు దృఢత్వం, K మరియు డంపింగ్, D, కనిష్టంగా ఉంటాయి. జర్నల్ బేరింగ్ ఉపరితలం దగ్గరికి చేరుకున్నప్పుడు, దృఢత్వం మరియు డంపింగ్ నాటకీయంగా పెరుగుతాయి.

బాహ్యంగా ఒత్తిడి చేయబడిన ఏరోస్టాటిక్ గ్యాస్ బేరింగ్‌లు పీడన వాయువు యొక్క మూలాన్ని ఉపయోగిస్తాయి, అయితే డైనమిక్ బేరింగ్‌లు గ్యాప్ ఒత్తిడిని ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపరితలాల మధ్య సాపేక్ష చలనాన్ని ఉపయోగిస్తాయి. బాహ్యంగా ఒత్తిడి చేయబడిన సాంకేతికత కనీసం రెండు ప్రాథమిక ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. మొదటగా, ఒత్తిడితో కూడిన వాయువును నియంత్రిత పద్ధతిలో సీల్ ముఖాల మధ్య నేరుగా ఇంజెక్ట్ చేయవచ్చు, బదులుగా కదలిక అవసరమయ్యే నిస్సార పంపింగ్ గ్రూవ్‌లతో సీల్ గ్యాప్‌లోకి వాయువును ప్రోత్సహించడం కంటే. ఇది భ్రమణ ప్రారంభానికి ముందు సీల్ ముఖాలను వేరు చేయడాన్ని అనుమతిస్తుంది. ముఖాలు ఒకదానికొకటి చుట్టబడినప్పటికీ, అవి సున్నా రాపిడి కోసం తెరవబడతాయి మరియు వాటి మధ్య నేరుగా ఒత్తిడిని ఇంజెక్ట్ చేసినప్పుడు ఆగిపోతాయి. అదనంగా, సీల్ వేడిగా నడుస్తున్నట్లయితే, సీల్ యొక్క ముఖానికి ఒత్తిడిని పెంచడం బాహ్య ఒత్తిడితో సాధ్యమవుతుంది. అప్పుడు గ్యాప్ ఒత్తిడితో దామాషా ప్రకారం పెరుగుతుంది, కానీ కోత నుండి వచ్చే వేడి గ్యాప్ యొక్క క్యూబ్ ఫంక్షన్‌పై వస్తుంది. ఇది ఆపరేటర్‌కు ఉష్ణ ఉత్పత్తికి వ్యతిరేకంగా కొత్త సామర్థ్యాన్ని అందిస్తుంది.

DGSలో ఉన్నట్లుగా ముఖం అంతటా ప్రవాహం ఉండదు కాబట్టి కంప్రెషర్లలో మరో ప్రయోజనం ఉంది. బదులుగా, అత్యధిక పీడనం సీల్ ముఖాల మధ్య ఉంటుంది మరియు బాహ్య పీడనం వాతావరణంలోకి ప్రవహిస్తుంది లేదా ఒక వైపు మరియు మరొక వైపు నుండి కంప్రెసర్‌లోకి ప్రవహిస్తుంది. ఇది ప్రక్రియను గ్యాప్ నుండి దూరంగా ఉంచడం ద్వారా విశ్వసనీయతను పెంచుతుంది. పంపుల్లో ఇది ఒక ప్రయోజనం కాకపోవచ్చు, ఎందుకంటే పంపులోకి సంపీడన వాయువును బలవంతంగా పంపడం అవాంఛనీయమైనది. పంపుల లోపల సంపీడన వాయువులు పుచ్చు లేదా గాలి సుత్తి సమస్యలను కలిగిస్తాయి. అయినప్పటికీ, పంప్ ప్రక్రియలో గ్యాస్ ప్రవాహం యొక్క ప్రతికూలత లేకుండా పంపుల కోసం నాన్-కాంటాక్ట్ లేదా రాపిడి-రహిత ముద్రను కలిగి ఉండటం ఆసక్తికరంగా ఉంటుంది. సున్నా ప్రవాహంతో బాహ్యంగా ఒత్తిడి చేయబడిన గ్యాస్ బేరింగ్‌ను కలిగి ఉండటం సాధ్యమేనా?

పరిహారం
అన్ని బాహ్యంగా ఒత్తిడి చేయబడిన బేరింగ్లు ఒక విధమైన పరిహారాన్ని కలిగి ఉంటాయి. పరిహారం అనేది రిజర్వ్‌లో ఒత్తిడిని తిరిగి ఉంచే పరిమితి యొక్క ఒక రూపం. పరిహారం యొక్క అత్యంత సాధారణ రూపం కక్ష్యలను ఉపయోగించడం, కానీ గాడి, దశ మరియు పోరస్ పరిహార పద్ధతులు కూడా ఉన్నాయి. నష్టపరిహారం బేరింగ్‌లు లేదా సీల్ ముఖాలను తాకకుండా ఒకదానికొకటి దగ్గరగా నడపడానికి వీలు కల్పిస్తుంది, ఎందుకంటే అవి దగ్గరగా వచ్చేకొద్దీ, వాటి మధ్య వాయువు పీడనం ఎక్కువగా ఉంటుంది, ముఖాలను వేరు చేస్తుంది.

ఉదాహరణగా, ఫ్లాట్ ఆరిఫైస్ కాంపెన్సేడ్ గ్యాస్ బేరింగ్ కింద (చిత్రం 3), సగటు
గ్యాప్‌లోని పీడనం బేరింగ్‌పై ఉన్న మొత్తం లోడ్‌ను ముఖ ప్రాంతంతో విభజించి సమానంగా ఉంటుంది, ఇది యూనిట్ లోడింగ్. ఈ మూల వాయువు పీడనం చదరపు అంగుళానికి 60 పౌండ్లు (psi) మరియు ముఖం 10 చదరపు అంగుళాల విస్తీర్ణం కలిగి ఉంటే మరియు 300 పౌండ్ల లోడ్ ఉంటే, బేరింగ్ గ్యాప్‌లో సగటున 30 psi ఉంటుంది. సాధారణంగా, గ్యాప్ దాదాపు 0.0003 అంగుళాలు ఉంటుంది మరియు గ్యాప్ చాలా తక్కువగా ఉన్నందున, ప్రవాహం నిమిషానికి 0.2 ప్రామాణిక క్యూబిక్ అడుగుల (scfm) మాత్రమే ఉంటుంది. రిజర్వ్‌లో ఒత్తిడిని తిరిగి ఉంచే గ్యాప్‌కు ముందు ఒక ఆరిఫైస్ రిస్ట్రిక్టర్ ఉన్నందున, లోడ్ 400 పౌండ్‌లకు పెరిగితే బేరింగ్ గ్యాప్ దాదాపు 0.0002 అంగుళాలకు తగ్గించబడుతుంది, గ్యాప్ ద్వారా ప్రవాహాన్ని 0.1 scfm దిగువకు పరిమితం చేస్తుంది. రెండవ పరిమితిలో ఈ పెరుగుదల గ్యాప్‌లోని సగటు పీడనం 40 psiకి పెరగడానికి మరియు పెరిగిన లోడ్‌కు మద్దతు ఇవ్వడానికి ఆరిఫైస్ రెస్ట్రిక్టర్‌కు తగినంత ప్రవాహాన్ని అందిస్తుంది.

ఇది కోఆర్డినేట్ కొలిచే యంత్రం (CMM)లో కనిపించే ఒక సాధారణ కక్ష్య గాలి బేరింగ్ యొక్క కట్‌అవే సైడ్ వ్యూ. న్యూమాటిక్ సిస్టమ్‌ను "పరిహారం పొందిన బేరింగ్"గా పరిగణించాలంటే అది బేరింగ్ గ్యాప్ పరిమితి యొక్క అప్‌స్ట్రీమ్‌ను కలిగి ఉండాలి.
ఆరిఫైస్ వర్సెస్ పోరస్ కాంపెన్సేషన్
ద్వారం పరిహారం అనేది పరిహారం యొక్క అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించే పరిహారం ఒక సాధారణ రంధ్రం .010 అంగుళాల రంధ్రం వ్యాసం కలిగి ఉండవచ్చు, కానీ అది కొన్ని చదరపు అంగుళాల విస్తీర్ణంలో ఉన్నందున, అది దానికంటే ఎక్కువ విస్తీర్ణంలో అనేక ఆర్డర్‌లను అందిస్తోంది, కాబట్టి వేగం గ్యాస్ ఎక్కువగా ఉంటుంది. తరచుగా, కక్ష్య పరిమాణం యొక్క కోతను నివారించడానికి మరియు బేరింగ్ యొక్క పనితీరులో మార్పులను నివారించడానికి కెంపులు లేదా నీలమణిల నుండి కక్ష్యలు ఖచ్చితంగా కత్తిరించబడతాయి. మరొక సమస్య ఏమిటంటే, 0.0002 అంగుళాల కంటే తక్కువ ఖాళీల వద్ద, రంధ్రం చుట్టూ ఉన్న ప్రాంతం ముఖంలోని మిగిలిన భాగాలకు ప్రవాహాన్ని అడ్డుకోవడం మొదలవుతుంది, ఆ సమయంలో గ్యాస్ ఫిల్మ్ కూలిపోతుంది. లిఫ్ట్ ప్రారంభించడానికి రంధ్రం మరియు ఏదైనా పొడవైన కమ్మీలు అందుబాటులో ఉన్నాయి. సీల్ ప్లాన్‌లలో బాహ్యంగా ఒత్తిడి చేయబడిన బేరింగ్‌లు కనిపించకపోవడానికి ఇది ప్రధాన కారణాలలో ఒకటి.

పోరస్ కాంపెన్సేటెడ్ బేరింగ్ విషయంలో ఇది కాదు, బదులుగా దృఢత్వం కొనసాగుతుంది
DGS (చిత్రం 1) మాదిరిగానే లోడ్ పెరిగినప్పుడు మరియు గ్యాప్ తగ్గినప్పుడు పెరుగుతుంది మరియు
హైడ్రోడైనమిక్ చమురు బేరింగ్లు. బాహ్యంగా ఒత్తిడి చేయబడిన పోరస్ బేరింగ్‌ల విషయంలో, ఇన్‌పుట్ పీడన సమయాలు ప్రాంతం బేరింగ్‌పై మొత్తం లోడ్‌కు సమానమైనప్పుడు బేరింగ్ బ్యాలెన్స్‌డ్ ఫోర్స్ మోడ్‌లో ఉంటుంది. జీరో లిఫ్ట్ లేదా ఎయిర్ గ్యాప్ ఉన్నందున ఇది ఆసక్తికరమైన ట్రైబోలాజికల్ కేసు. సున్నా ప్రవాహం ఉంటుంది, అయితే బేరింగ్ యొక్క ముఖం కింద ఉన్న కౌంటర్ ఉపరితలంపై వాయు పీడనం యొక్క హైడ్రోస్టాటిక్ శక్తి ఇప్పటికీ మొత్తం లోడ్‌ను తగ్గించి, ముఖాలు ఇప్పటికీ సంపర్కంలో ఉన్నప్పటికీ, ఘర్షణ యొక్క దాదాపు సున్నా గుణకంకి దారి తీస్తుంది.

ఉదాహరణకు, గ్రాఫైట్ సీల్ ముఖం 10 చదరపు అంగుళాలు మరియు 1,000 పౌండ్ల మూసివేత శక్తిని కలిగి ఉంటే మరియు గ్రాఫైట్ 0.1 ఘర్షణ గుణకం కలిగి ఉంటే, అది చలనాన్ని ప్రారంభించడానికి 100 పౌండ్ల శక్తి అవసరం. కానీ దాని ముఖానికి పోరస్ గ్రాఫైట్ ద్వారా పోర్ట్ చేయబడిన 100 psi బాహ్య పీడన మూలంతో, కదలికను ప్రారంభించడానికి అవసరమైన శూన్య శక్తి ఉంటుంది. 1,000 పౌండ్ల మూసివేత శక్తి రెండు ముఖాలను ఒకదానితో ఒకటి పిండడం మరియు ముఖాలు శారీరక సంబంధంలో ఉన్నప్పటికీ ఇది జరుగుతుంది.

సాదా బేరింగ్ పదార్థాల తరగతి: గ్రాఫైట్, కార్బన్‌లు మరియు అల్యూమినా మరియు సిలికాన్-కార్బైడ్‌ల వంటి సిరామిక్‌లు టర్బో పరిశ్రమలకు తెలిసినవి మరియు సహజంగా పోరస్ కలిగి ఉంటాయి కాబట్టి అవి బాహ్యంగా పీడన బేరింగ్‌లుగా ఉపయోగించబడతాయి, అవి నాన్-కాంటాక్ట్ ఫ్లూయిడ్ ఫిల్మ్ బేరింగ్‌లు. కాంటాక్టింగ్ సీల్ ఫేసెస్‌లో జరుగుతున్న ట్రిబాలజీ నుండి కాంటాక్ట్ ప్రెజర్ లేదా సీల్ యొక్క క్లోజింగ్ ఫోర్స్‌ని వెయిట్ చేయడానికి బాహ్య పీడనం ఉపయోగించబడే హైబ్రిడ్ ఫంక్షన్ ఉంది. యాంత్రిక ముద్రలను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు సమస్య అప్లికేషన్లు మరియు అధిక వేగ కార్యకలాపాలను ఎదుర్కోవటానికి పంప్ ఆపరేటర్‌ను పంప్ వెలుపల సర్దుబాటు చేయడానికి ఇది అనుమతిస్తుంది.

ఈ సూత్రం బ్రష్‌లు, కమ్యుటేటర్‌లు, ఎక్సైటర్‌లు లేదా తిరిగే వస్తువులపై లేదా ఆఫ్‌లో డేటా లేదా విద్యుత్ ప్రవాహాలను తీసుకోవడానికి ఉపయోగించే ఏదైనా కాంటాక్ట్ కండక్టర్‌కు కూడా వర్తిస్తుంది. రోటర్లు వేగంగా తిరుగుతూ మరియు అయిపోయే కొద్దీ, ఈ పరికరాలను షాఫ్ట్‌తో సంబంధంలో ఉంచడం కష్టంగా ఉంటుంది మరియు షాఫ్ట్‌కు వ్యతిరేకంగా వాటిని పట్టుకునే వసంత ఒత్తిడిని పెంచడం తరచుగా అవసరం. దురదృష్టవశాత్తూ, ముఖ్యంగా హై-స్పీడ్ ఆపరేషన్ విషయంలో, కాంటాక్ట్ ఫోర్స్‌లో ఈ పెరుగుదల మరింత వేడి మరియు దుస్తులు ధరిస్తుంది. పైన వివరించిన యాంత్రిక ముద్ర ముఖాలకు వర్తించే అదే హైబ్రిడ్ సూత్రాన్ని ఇక్కడ కూడా అన్వయించవచ్చు, ఇక్కడ స్థిర మరియు తిరిగే భాగాల మధ్య విద్యుత్ వాహకత కోసం భౌతిక సంబంధం అవసరం. బ్రష్ లేదా సీల్ ముఖాన్ని తిరిగే షాఫ్ట్‌తో సంబంధంలో ఉంచడానికి అవసరమైన స్ప్రింగ్ ఫోర్స్ లేదా క్లోజింగ్ ఫోర్స్‌ను పెంచుతూనే డైనమిక్ ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద ఘర్షణను తగ్గించడానికి హైడ్రాలిక్ సిలిండర్ నుండి వచ్చే పీడనం వలె బాహ్య పీడనాన్ని ఉపయోగించవచ్చు.