الأختام الميكانيكية المزدوجة تُستخدم على نطاق واسع في المعدات الدوارة كالمضخات والضواغط لمنع تسرب السوائل. ورغم بساطة تصميمها، إلا أنها تتكون من عدة عناصر أساسية تعمل معًا كنظام متكامل.
ستستكشف هذه المقالة المكونات الرئيسية للنموذج المزدوج ختم آليبما في ذلك ترتيبات الختم، والأسطح، والغدد، والكم، ونظام التنظيف، والسائل الحاجز، والمطاط الصناعي، والأجزاء المعدنية. بفهم دور كل جزء واعتبارات تصميمه، سيكتسب القراء فهمًا أعمق لحلول الختم المعقدة هذه.
ترتيبات الأختام
يمكن تكوين الأختام الميكانيكية المزدوجة في ثلاثة ترتيبات أساسية: ظهرًا لظهر، وجهاً لوجه، ومترادفًا.
العودة إلى الوراء
في ترتيب ظهرًا لظهر، يتم تثبيت الختمين بحيث تكون وجوههما الدوارة موجهة بعيدًا عن بعضها البعض. حاجز أو سائل عازل يتم إدخاله بين الأختام، مع الحفاظ على ضغط أعلى من ضغط سائل العملية. هذا الترتيب مثالي للتطبيقات عالية الضغط، ويمنع سائل العملية من دخول نظام السائل الحاجز/العازل.
وجها لوجه
في التركيبات المتقابلة، تكون أسطح الختمين الدوارة متقابلة. يُحافظ على ضغط سائل الحاجز/العازلة عند ضغط أقل من ضغط سائل العملية. هذا التكوين مناسب للتطبيقات منخفضة الضغط، ويسهل مراقبة نظام سائل الحاجز/العازلة للكشف عن أي تسرب.
ترادفيا
تتميز ترتيبات الأختام المترادفة بختمين مثبتين بحيث تكون أسطحهما الدوارة في نفس الاتجاه. يُدخل سائل الحاجز أو العازل بين الأختام، مع الحفاظ على ضغط أقل عادةً من ضغط سائل العملية. أختام الترادف توفر طبقة إضافية من الحماية ضد التسرب وغالبًا ما تستخدم في التطبيقات الحساسة بيئيًا أو الخطرة.
مكونات الختم الميكانيكي المزدوج
وجوه الفقمة
(أراضي البوديساتفا) وجوه الفقمة هما عنصرا الختم الأساسيان في مانع التسرب الميكانيكي المزدوج. يتكونان من جزأين: الختم الأساسي والختم الثانوي.
الختم الأساسي
الختم الأساسي، المعروف أيضًا باسم الختم الداخلي، هو خط الدفاع الأول ضد التسرب. وهو عادةً ما يكون مصنوعًا من مادة صلبة مقاومة للتآكل مثل كربيد السيليكون، أو كربيد التنغستن، أو السيراميك. الختم الأساسي وجوه الختم متداخلة بدقة لإنشاء سطح أملس ومسطح يسمح لهم بالتزاوج معًا مع الحد الأدنى من التسرب.
تُثبّت أسطح الختم الرئيسية في مكانها بفضل مزيج من ضغط الزنبرك والقوة الهيدروليكية للسائل المُحكم. مع زيادة ضغط السائل المُحكم، تزداد القوة الهيدروليكية على أسطح الختم، مما يُؤدي إلى إحكام إغلاقها ومنع التسرب.
الختم الثانوي
الختم الثانوي، المعروف أيضًا باسم الختم الخارجي، هو عنصر الختم الاحتياطي في الختم الميكانيكي المزدوج. يُصنع عادةً من نفس مواد الختم الأساسي، ويعمل كعنصر إضافي. نقطة الختم في حالة فشل الختم الأساسي.
لا تتلامس أسطح الختم الثانوية مباشرةً مع السائل المختوم، وبالتالي لا تتعرض 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 الختم
(أراضي البوديساتفا) غدة الفقمة هو الغلاف الذي يحتوي على الميكانيكية مكونات الختميتم تصنيعه عادة من مادة مقاومة للتآكل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو هاستيلوي ويتم تصميمه لتحمل الضغط ودرجة حرارة السائل المختوم.
توفر غدة الختم سطح تثبيت لأسطح الختم، بالإضافة إلى منافذ لتركيب سوائل التنظيف وسوائل الحاجز/العازل. كما تتضمن منفذ تصريف لإزالة أي تسرب قد يحدث بأمان من النظام.
كم رمح
غلاف العمود هو مكون أسطواني يُثبّت فوق عمود المعدات الدوارة، ويوفر سطح تثبيت لغدد الختم. يُصنع عادةً من مادة صلبة مقاومة للتآكل، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو كربيد التنغستن، وهو مصمم لحماية العمود من التلف الناتج عن الختم الميكانيكي.
يلعب غلاف العمود دورًا حاسمًا في الحفاظ على محاذاة أسطح الختم. أي خلل في المحاذاة أو انحراف في العمود قد يؤدي إلى اختلال محاذاة أسطح الختم، مما يؤدي إلى زيادة التسرب وتلف الختم قبل الأوان.
نظام التدفق
التدفق يُعدّ نظام التنظيف جزءًا أساسيًا من مانع التسرب الميكانيكي المزدوج، إذ يُساعد على تبريد وتزييت أسطح المانع، بالإضافة إلى منع تراكم الملوثات التي قد تُسبب تلفه. يتكون نظام التنظيف من جزأين: تنظيف المانع الأساسي وتنظيف المانع الثانوي.
الختم الأساسي (داخلي)
يُستخدم سائل تنظيف الختم الأساسي لتبريد وتزييت أسطح الختم الأساسي. وهو عادةً سائل نظيف ومتوافق يُدخل إلى غدة الختم من خلال منفذ فيها. يتدفق سائل التنظيف عبر أسطح الختم الأساسي، مزيلًا الحرارة والملوثات قبل أن يخرج عبر منفذ التصريف.
ختم ثانوي (خارجي)
يُستخدم سائل تنظيف الختم الثانوي لتبريد وتزييت أسطح الختم الثانوي. وهو عادةً نفس سائل تنظيف الختم الأساسي، ويُدخل إلى غدة الختم عبر منفذ منفصل. يتدفق سائل تنظيف الختم الثانوي عبر أسطح الختم الثانوي قبل أن يخرج عبر منفذ التصريف.
نظام السائل الحاجز/العازل
نظام سائل الحاجز/العازلة هو مكون إضافي يُستخدم في الأختام الميكانيكية المزدوجة لتوفير طبقة حماية إضافية ضد التسرب. سائل الحاجز/العازلة سائل نظيف ومتوافق، يُحافظ عليه عند ضغط أعلى من ضغط السائل المختوم، مما يُحدث فرق ضغط إيجابيًا عبر أسطح الأختام.
يتكون نظام سائل الحاجز/العازلة من خزان، وصمام تحكم في الضغط، ومضخة دوران. يخزن الخزان إمدادًا من سائل الحاجز/العازلة، بينما يحافظ صمام التحكم في الضغط على ثبات ضغط السائل. تقوم مضخة الدوران بتدوير السائل عبر غدة الختم، مما يوفر تدفقًا مستمرًا من السائل النظيف والبارد عبر أسطح الختم.
مطاطات الختم
مطاطات الختم هي مكون أساسي للأختام الميكانيكية المزدوجة التي توفر الختم الثابت بين مكونات الختم المختلفة. وهي مصنوعة عادةً من مواد مرنة وقابلة للتحمل، مثل الإيلاستومر الفلوري (FKM)، أو الإيلاستومر المشبع بالفلور (FFKM)، أو مونومر الإيثيلين بروبيلين ديين (EPDM)، وهي مصممة لتحمل متطلبات الضغط ودرجة الحرارة والتوافق الكيميائي للتطبيق.
تُستخدم مواد الإيلاستومر المانعة للتسرب في مجموعة متنوعة من المواقع داخل الختم الميكانيكي، بما في ذلك:
- حلقات O بين وجوه الختم وغدة الختم
- الحشيات بين غدة الختم وغطاء المعدات
- منفاخ أو الأغشية التي توفر الحركة المحورية لأوجه الختم
ختم الأجهزة
تشير مكونات الختم إلى المكونات الميكانيكية المختلفة التي تُثبّت أسطح الختم والمكونات الأخرى داخل غدة الختم. تُصنع هذه المكونات عادةً من مواد مقاومة للتآكل، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو هاستيلوي، وهي مصممة لتحمل ضغط ودرجة حرارة السائل المُحكم.
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
