الأختام المحورية مقابل الأختام الشعاعية: ما هو الفرق

يُعد تسرب السوائل أحد أكثر حالات الأعطال شيوعًا في الأنظمة الهيدروليكية والهوائية. اختيار مانع التسرب المناسب يمنع التسرب، ويضمن الكفاءة، ويطيل عمر المعدات.

تُعدّ الأختام المحورية والشعاعية نوعين رئيسيين يُستخدمان في هذه الأنظمة، ولكنهما يختلفان اختلافًا واضحًا في تصميمهما ووظيفتهما وتطبيقاتهما. في هذه المقالة، سنستكشف الفروق الرئيسية بينهما، ونقدم إرشادات حول كيفية اختيار الخيار الأنسب لاحتياجاتك الخاصة.

ما هو الختم الشعاعي

مانع التسرب الشعاعي، المعروف أيضًا باسم مانع تسرب العمود الشعاعي، هو نوع من مانعات التسرب مصمم لمنع التسرب على طول تجويف العمود أو الغلاف في اتجاه شعاعي (عمودي على محور العمود). توضع شفة الختم الرئيسية للمانع التسرب الشعاعي بزاوية قائمة على العمود، مما يحافظ على اتصال محكم بسطح العمود.

ما هو الختم المحوري

على عكس الختم الشعاعي، يُوجَّه مانع التسرب المحوري بحيث تكون واجهته الرئيسية موازية لمحور العمود أو على طول فتحة الغلاف. تُستخدم المانعات التسرب المحورية لمنع التسرب عبر مكونين من مكونات الآلة مُجمَّعين بشكل عمودي على العمود، مثل المنطقة بين غلاف المحمل والغطاء الطرفي.

الفرق بين الأختام الشعاعية والأختام المحورية

تقنية

تُوفر الأختام الشعاعية، المعروفة أيضًا بأختام العمود، تأثير إحكام على طول نصف قطر تجويف العمود أو الغلاف. تُركّب في غدة عمودية على محور العمود، بحيث تكون شفة الإحكام على اتصال مباشر بسطح العمود. تُغذّى شفة الإحكام بمزيج من مرونتها الذاتية وضغط النظام، مما يحافظ على إحكام الإغلاق.

تُحكم الأختام المحورية على طول محور العمود. وهي موضوعة بالتوازي مع سطح دفع العمود، بحيث يحدث الختم بين الأسطح المستوية للأختام والعمود أو الغلاف. تمنع الأختام المحورية التسرب من خلال الحفاظ على اتصال محكم وجهاً لوجه بين الأجزاء المتزاوجة.

اتجاه الحركة

تُستخدم الأختام الشعاعية بشكل أساسي لإغلاق الأعمدة الدوارة، مما يسمح بحركة دائرية. مع دوران العمود، الختم يحافظ اتصال مستمر لمنع تسرب السوائل من النظام أو دخول الملوثات.

تُعدّ الأختام المحورية مناسبةً للإغلاق على طول محور العمود في التطبيقات التي تتطلب حركةً جانبية. تمنع الأختام المحورية التسرب أثناء حركة العمود ذهابًا وإيابًا، مما يحافظ على إحكام الإغلاق بين الأسطح المسطحة المتزاوجة.

المواد

تُصنع الأختام الشعاعية عادةً من مواد مرنة مثل المطاط النتريل (NBR)، أو المطاط الفلوري (FKM)، أو البولي يوريثين (PU).

يمكن تصنيع الأختام المحورية من مجموعة واسعة من المواد، بما في ذلك الإيلاستومرات مثل NBR وFKM، بالإضافة إلى المواد البلاستيكية الحرارية مثل PTFE أو البولي أميد أو البولي إيثيلين.

الشكل

تُصمَّم الأختام الشعاعية عادةً على شكل حلقات دائرية ذات مقطع عرضي يتضمن شفة مانعة للتسرب، وقطعة معدنية للتدعيم، ونابضًا لقوة إمداد إضافية. يسمح الشكل الدائري للأختام بالالتصاق بإحكام حول العمود والحفاظ على التصاق مانع للتسرب بزاوية 360 درجة.

غالبًا ما تكون أختام المحور قرصية مسطحة أو على شكل غسالة. يمكن أن تكون حشوات مسطحة بسيطة أو تصاميم أكثر تعقيدًا ذات حواف أو أخاديد متعددة.

ذكية ومتخصصة

بفضل آلياتها المختلفة وقدراتها على التعامل مع الحركة، تُستخدم الأختام الشعاعية والمحورية في مختلف القطاعات الصناعية. وتُستخدم الأختام الشعاعية على نطاق واسع في المعدات الدوارة مثل:

• كعب عريض:لإغلاق العمود الدوار ومنع تسرب السوائل
• علب التروس:لاحتواء زيت التشحيم والحماية من التلوث
• محركات كهربائية:لإغلاق العمود ومنع دخول الغبار أو الرطوبة
• محركات السيارات:لإغلاق أعمدة الكرنك وأعمدة الكامات والمكونات الدوارة الأخرى

تُستخدم الأختام المحورية عادةً في التطبيقات التي تتضمن حركة خطية، مثل:

• اسطوانات هيدروليكية:لإغلاق قضيب المكبس ومنع تسرب السوائل
• المحركات الهوائية:لإغلاق المكبس والحفاظ على ضغط الهواء
• ينبع صمام: لمنع التسرب على طول عمود الصمام
• الضواغط:لإغلاق المكبس الترددي ومنع تسرب الغاز

الاختيار بين الأختام المحورية والشعاعية

تصميم الغدة وأبعادها

تُستخدم الأختام المحورية عادةً في التطبيقات ذات المساحات المحدودة محوريًا، مثل تلك الموجودة في الأسطوانات الهيدروليكية والمضخات والصمامات. عادةً ما تكون غدة الختم المحوري عبارة عن تجويف أو أخدود بسيط يسمح بضغط الختم محوريًا.

تُناسب الأختام الشعاعية المساحات المحدودة شعاعيًا، مثل تلك الموجودة في أعمدة الدوران أو قضبان المكبس الترددية. عادةً ما تكون غدة الختم الشعاعي عبارة عن تجويف أو أخدود يسمح بضغط الختم شعاعيًا على سطح العمود أو القضيب.

نوع الحركة

تُعدّ الأختام المحورية أكثر ملاءمةً للحركات الثابتة أو الترددية البطيئة، إذ تُحافظ على إحكام الإغلاق بأقل قدر من الاحتكاك. يُشكّل الضغط المحوري للأختام على السطح المُلامس واجهة إحكام إغلاق متينة.

تُعدّ الأختام الشعاعية مثالية للحركات الدورانية والترددية عالية السرعة، إذ تُوفّر إحكامًا فعالًا مع مراعاة الحركة الديناميكية للعمود أو القضيب. يسمح الضغط الشعاعي للأختام على السطح المتحرك بالحفاظ على التلامس ومنع التسرب، حتى في ظل السرعات الدورانية العالية أو تغيرات الاتجاه المتكررة.

ضغوط التشغيل

تُعدّ الأختام المحورية أكثر ملاءمةً لتطبيقات الضغط العالي، إذ يُولّد الضغط المحوري للختم قوة إحكام قوية تُمكّنه من تحمّل فروق الضغط الكبيرة. كلما زاد الضغط، زادت القوة المحورية المؤثرة على الختم، مما يُعزّز قدرته على الإحكام.

على الرغم من فعالية السدادات الشعاعية عند ضغوط معتدلة، إلا أنها قد تواجه قيودًا في بيئات الضغط العالي جدًا. قد لا يوفر الضغط الشعاعي للسدادة على العمود أو القضيب قوة إحكام كافية للتغلب على الضغوط العالية جدًا. في مثل هذه الحالات، قد يلزم استخدام عناصر إحكام إضافية أو حلقات احتياطية لدعم السدادة الشعاعية ومنع البثق أو الانفجار.

الفجوات والتسامحات

تتميز أختام المحور بتسامحها مع الفجوات الكبيرة والتفاوتات الأقل، إذ يسمح الضغط المحوري للأختام بتكيف بعض الاختلافات في أسطح التزاوج. وهذا يجعلها خيارًا جيدًا للتطبيقات التي يصعب فيها الحفاظ على محاذاة دقيقة أو تفاوتات دقيقة.

مع ذلك، تتطلب الأختام الشعاعية تحكمًا أدق في الفجوات والتفاوتات لضمان إحكام الإغلاق. يعتمد الضغط الشعاعي للأختام على العمود أو القضيب على ثباتها وتجانسها. الاتصال بين الختم وسطح التزاوج. أي فجوات أو اختلافات كبيرة في السطح قد تؤدي إلى تسرب أو تآكل مبكر للسدادة.

التشطيبات السطحية

تتميز الأختام المحورية عمومًا بتحملها العالي للتشطيبات السطحية الخشنة، إذ يُساعد الضغط المحوري للأختام على ملء أي تفاوتات في السطح وتوفير سطح عازل جيد. وهذا يجعلها خيارًا عمليًا للتطبيقات التي يكون فيها الحصول على تشطيب سطحي ناعم للغاية أمرًا غير عملي أو باهظ التكلفة.

تتطلب الأختام الشعاعية تشطيبات سطحية أكثر نعومة لضمان إحكام الإغلاق وتقليل التآكل. قد يتأثر التلامس الشعاعي بين الختم والعمود أو القضيب سلبًا بسبب عدم انتظام السطح، مما يؤدي إلى مسارات تسرب أو تدهور مُسرّع للختم.

وجود الملوثات

عادةً ما تكون الأختام المحورية أقل حساسية للملوثات، إذ يُساعد الضغط المحوري للأختام على استبعاد أو طرد الجسيمات من واجهة الختم. كما تُساعد قوة الختم العالية للأختام المحورية على مقاومة دخول الملوثات.

على الرغم من فعالية الأختام الشعاعية في العديد من البيئات الملوثة، إلا أنها قد تكون أكثر عرضة للتلف أو التآكل الناتج عن الجسيمات الكاشطة. قد يُتيح التلامس الشعاعي بين الختم والسطح الدوار أو المتردد دخول الملوثات وتراكمها، مما يؤدي إلى تسارع تآكل الختم أو تسربه. في التطبيقات شديدة التلوث، قد يلزم اتخاذ تدابير إضافية، مثل أختام مكشطة العمود أو أجهزة الاستبعاد، لحماية الختم الشعاعي.