مكونات الختم الميكانيكي المزدوج

تُستخدم الأختام الميكانيكية المزدوجة على نطاق واسع في المعدات الدوارة مثل المضخات والضواغط لمنع تسرب السوائل. وعلى الرغم من بساطتها في المفهوم، فإنها تتألف من عدة عناصر أساسية تعمل معًا كنظام.

ستستكشف هذه المقالة المكونات الرئيسية للختم الميكانيكي المزدوج النموذجي، بما في ذلك ترتيبات الختم، والأوجه، والغدة، والكم، ونظام التنظيف، والسائل الحاجز، والمطاط الصناعي، والأجهزة. من خلال فهم دور كل جزء واعتبارات التصميم الخاصة به، سيكتسب القراء تقديرًا أعمق لحلول الختم المعقدة هذه.

ترتيبات الختم

مزدوج الأختام الميكانيكية يمكن تكوينها في ثلاثة ترتيبات أساسية: ظهرًا لظهر، وجهاً لوجه، ومترادفين.

العودة إلى الوراء

في ترتيب ظهر إلى ظهر، يتم تثبيت الختمين بحيث تكون وجوههما الدوارة موجهة بعيدًا عن بعضها البعض. يتم إدخال السائل الحاجز أو العازل بين الختمين، مع الحفاظ على الضغط أعلى من ضغط سائل العملية. هذا الترتيب مثالي للتطبيقات ذات الضغط العالي ويمنع سائل العملية من دخول نظام السائل الحاجز/العازل.

وجها لوجه

تتميز الترتيبات وجهاً لوجه بوجود أوجه دوارة للختمين موجهة نحو بعضهما البعض. يتم الحفاظ على السائل الحاجز أو العازل عند ضغط أقل من السائل المستخدم في العملية. هذا التكوين مناسب للتطبيقات ذات الضغط المنخفض ويسمح بمراقبة نظام السائل الحاجز/العازل بسهولة بحثًا عن أي تسرب.

بالتزامن

تتميز ترتيبات الأختام المترادفة بوجود أختامين مثبتين بحيث يكون وجهيهما الدوارين في نفس الاتجاه. يتم إدخال السائل الحاجز أو العازل بين الأختام، مع الحفاظ على الضغط عادةً عند مستوى أقل من ضغط سائل العملية. توفر الأختام المترادفة طبقة إضافية من الحماية ضد التسرب وغالبًا ما تُستخدم في التطبيقات الحساسة بيئيًا أو الخطرة.

مكونات الختم الميكانيكي المزدوج

وجوه الختم

وجوه الختم هي عناصر الختم الأساسية في ختم ميكانيكي مزدوج. وهي تتكون من قسمين: الختم الأساسي والختم الثانوي.

الختم الأساسي

الختم الأساسي، المعروف أيضًا باسم الختم الداخلي، هو خط الدفاع الأول ضد التسرب. وهو مصنوع عادةً من مادة صلبة مقاومة للتآكل مثل كربيد السيليكون أو كربيد التنغستن أو السيراميك. يتم صقل أسطح الختم الأساسي بدقة لإنشاء سطح أملس ومسطح يسمح لها بالتزاوج مع الحد الأدنى من التسرب.

يتم تثبيت أسطح الختم الأساسية في مكانها من خلال مزيج من ضغط الزنبرك والقوة الهيدروليكية من السائل المختوم. ومع زيادة ضغط السائل المختوم، تزداد القوة الهيدروليكية على أسطح الختم، مما يتسبب في إغلاقها بشكل أكثر إحكامًا ومنع التسرب.

ختم ثانوي

الختم الثانوي، المعروف أيضًا باسم الختم الخارجي، هو عنصر الختم الاحتياطي في الختم الميكانيكي المزدوج. وهو مصنوع عادةً من نفس المواد المستخدمة في الختم الأساسي ويعمل كنقطة ختم إضافية في حالة فشل الختم الأساسي.

لا تلامس أسطح الختم الثانوية السائل المختوم بشكل مباشر وبالتالي لا تخضع لنفس التآكل والتلف الذي تتعرض له أسطح الختم الأساسية. ومع ذلك، فهي لا تزال معرضة للبيئة ويجب أن تكون مقاومة للتآكل وتقلبات درجات الحرارة والعوامل البيئية الأخرى.

غدة الفقمة

غدة الختم هي الغلاف الذي يحتوي على مكونات الختم الميكانيكي. وهي مصنوعة عادة من مادة مقاومة للتآكل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو هاستيلوي ومصممة لتحمل ضغط ودرجة حرارة السائل المختوم.

توفر غدة الختم سطح تثبيت لواجهات الختم، بالإضافة إلى منافذ لإدخال سوائل التنظيف وسوائل الحاجز/العازلة. كما تتضمن منفذ تصريف للسماح بإزالة أي تسرب قد يحدث بأمان من النظام.

كم العمود

غلاف العمود هو مكون أسطواني يتناسب مع عمود المعدات الدوارة ويوفر سطح تثبيت للغدة الختم. وهو مصنوع عادة من مادة صلبة مقاومة للتآكل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو كربيد التنغستن ومصمم لحماية العمود من التلف الناتج عن الختم الميكانيكي.

يلعب غلاف العمود أيضًا دورًا بالغ الأهمية في الحفاظ على المحاذاة الصحيحة لأوجه الختم. يمكن أن يؤدي أي سوء محاذاة أو انحراف في العمود إلى عدم محاذاة أسطح الختم، مما يؤدي إلى زيادة التسرب وفشل الختم قبل الأوان.

نظام التنظيف

يعد نظام التنظيف أحد المكونات الأساسية للختم الميكانيكي المزدوج الذي يساعد في تبريد وتزييت أسطح الختم، فضلاً عن منع تراكم الملوثات التي قد تتسبب في فشل الختم. يتكون نظام التنظيف من جزأين: تنظيف الختم الأساسي وتنظيف الختم الثانوي.

الختم الأساسي (داخلي)

يتم استخدام سائل التنظيف الأساسي لتبريد وتزييت أسطح الختم الأساسي. وهو عبارة عن سائل نظيف ومتوافق يتم إدخاله إلى غدة الختم من خلال منفذ في غدة الختم. يتدفق سائل التنظيف عبر أسطح الختم الأساسي، مما يؤدي إلى إزالة الحرارة والملوثات قبل الخروج من خلال منفذ التصريف.

ختم ثانوي (خارجي)

يتم استخدام سائل تنظيف الختم الثانوي لتبريد وتزييت أسطح الختم الثانوي. وهو عادةً نفس السائل المستخدم في تنظيف الختم الأساسي ويتم إدخاله إلى غدة الختم من خلال منفذ منفصل. يتدفق سائل تنظيف الختم الثانوي عبر أسطح الختم الثانوي قبل الخروج من خلال منفذ التصريف.

نظام السائل الحاجز/العازل

نظام السائل الحاجز/العازل هو مكون إضافي يمكن استخدامه في الأختام الميكانيكية المزدوجة لتوفير طبقة إضافية من الحماية ضد التسرب. السائل الحاجز/العازل هو سائل نظيف ومتوافق يتم الحفاظ عليه عند ضغط أعلى من السائل المختوم، مما يخلق فرق ضغط إيجابي عبر أسطح الختم.

يتكون نظام السائل الحاجز/العازل من خزان وصمام للتحكم في الضغط ومضخة دوران. يحتفظ الخزان بإمدادات من السائل الحاجز/العازل، بينما يحافظ صمام التحكم في الضغط على السائل عند ضغط ثابت. تقوم مضخة الدوران بتدوير السائل عبر غدة الختم، مما يوفر تدفقًا مستمرًا من السائل النظيف والبارد عبر أسطح الختم.

مطاطات الختم

تعتبر مطاطات الختم مكونًا أساسيًا للأختام الميكانيكية المزدوجة التي توفر إحكامًا ثابتًا بين مكونات الختم المختلفة. وهي مصنوعة عادةً من مادة مرنة وقابلة للتحمل مثل مطاط الفلوروإيلاستومر (FKM) أو مطاط البيرفلوروإيلاستومر (FFKM) أو مونومر الإيثيلين بروبيلين ديين (EPDM) وهي مصممة لتحمل متطلبات الضغط ودرجة الحرارة والتوافق الكيميائي للتطبيق.

يتم استخدام إيلاستومرات الختم في مجموعة متنوعة من المواقع داخل الختم الميكانيكي، بما في ذلك:

• حلقات مطاطية بين أسطح الختم وغدة الختم
• الحشيات بين غدة الختم وغطاء المعدات
• المنفاخ أو الأغشية التي توفر الحركة المحورية لأوجه الختم

ختم الأجهزة

تشير أجهزة الختم إلى المكونات الميكانيكية المختلفة التي تثبت أسطح الختم والمكونات الأخرى في مكانها داخل غدة الختم. عادةً ما تكون هذه المكونات مصنوعة من مادة مقاومة للتآكل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو Hastelloy وهي مصممة لتحمل ضغط ودرجة حرارة السائل المختوم.

تتضمن بعض الأمثلة الشائعة لأجهزة الختم ما يلي:

• نوابض توفر قوة الإغلاق اللازمة على أسطح الختم
• طوق القيادة الذي ينقل عزم الدوران من العمود إلى واجهات الختم
• حلقات الاحتفاظ التي تثبت مكونات الختم في مكانها داخل غدة الختم