أجزاء الأختام الميكانيكية المزدوجة

تتكون الأختام الميكانيكية المزدوجة من عدة مكونات أساسية تعمل معًا لتوفير أداء مثالي للختم. تتضمن الأجزاء الرئيسية مجموعتين من أسطح الختم الأساسية، ومنطقة سائل حاجز، ونظام تحكم بيئي، وعناصر ختم ثانوية، ومكونات أجهزة معدنية.

مجموعتان من وجوه الختم الأساسية

في الأختام الميكانيكية المزدوجة، ستجد مجموعتين من أسطح الأختام الأساسية: دوارة وثابتة. الأوجه الدوارة متصلة بالعمود وتدور معه، بينما تظل الأوجه الثابتة مثبتة في الغلاف. تعمل هذه الأوجه المزدوجة معًا لإنشاء ختم محكم، مما يمنع التسرب ويضمن الأداء السليم لنظام الأختام الميكانيكية.

وجوه دوارة

تشكل الوجوه الدوارة، المعروفة أيضًا باسم وجوه الختم الأساسية المزدوجة، مكونات أساسية في الأختام الميكانيكية المزدوجة. تتكون هذه الوجوه من مواد صلبة مقاومة للتآكل مثل كربيد السيليكون أو كربيد التنغستن. يتم تثبيتها على العمود الدوار أو الغلاف، وتدور معه أثناء التشغيل.

تتضمن الأختام الميكانيكية المزدوجة مجموعتين من الوجوه الدوارة، واحدة لكل ختم. تعمل هذه الوجوه مع الوجوه الثابتة لإنشاء واجهة الختم. أثناء دورانها، تحافظ الوجوه الدوارة على طبقة رقيقة من السائل بينها وبين الوجوه الثابتة.

وجوه ثابتة

تكمل الوجوه الثابتة نظيراتها الدوارة. تظل هذه العناصر الثابتة ثابتة داخل مجموعة الختم، وعادة ما يتم تركيبها على غدة الختم أو الغلاف. يصنع المصنعون الوجوه الثابتة من مواد متينة مثل كربيد السيليكون أو كربيد التنغستن أو الكربون، والمصممة لتحمل الضغوط ودرجات الحرارة العالية مع الحفاظ على سلامة الختم.

يتعرض سطح الوجه لتلميع دقيق لتحقيق تشطيب ناعم للغاية، مما يقلل من الاحتكاك والتآكل عند ملامسة الوجه الدوار.

منطقة السائل الحاجز/العازل

ستجد منطقة السائل الحاجز/العازل بين مجموعتي أسطح الختم في ختم ميكانيكي مزدوج. تُملأ هذه المساحة إما بسائل حاجز (للأنظمة المضغوطة) أو سائل عازل (للأنظمة غير المضغوطة). يخدم السائل وظائف أساسية: فهو يقوم بتزييت وتبريد أسطح الختم، ويمنع سائل العملية من التسرب، ويمكنه الإشارة إلى أداء الختم من خلال المراقبة.

السائل الحاجز

يدور سائل الحاجز بين وجهي الختم في أختام ميكانيكية مزدوجة، مما يوفر التزييت والتبريد والضغط. يمنع هذا السائل أو الغاز النظيف المتوافق سائل العملية من الهروب إلى الغلاف الجوي، مما يضمن وظيفة الختم المناسبة.

إن الحفاظ على سائل الحاجز عند ضغط أعلى من ضغط سائل العملية يضمن إحكام الغلق بشكل فعال. ويمنع هذا الفارق في الضغط سائل العملية من التسرب إلى منطقة سائل الحاجز.

السائل العازلة

يشغل سائل التخزين المساحة بين الأختام الداخلية والخارجية في نظام الختم الميكانيكي المزدوج. فهو يعمل على تزييت أسطح الأختام، مما يقلل من الاحتكاك والتآكل مع إطالة عمرها الافتراضي. كما أن تبديد الحرارة له دور رئيسي آخر، حيث يمنع التشوه الحراري ويحافظ على أداء الختم الثابت.

يخلق سائل التخزين حاجزًا عند ضغط أقل من سائل العملية ضد تسرب سائل العملية. ويحتوي على كميات صغيرة قد تتسرب عبر الختم الداخلي، مما يمنع التلوث البيئي وفقدان المنتج. تعد المحاليل القائمة على الماء أو الزيت أو الجليكول خيارات شائعة.

نظام التحكم البيئي

تشتمل أنظمة التحكم البيئي على المبادلات الحرارية، ومنظمات الحرارة، ومنظمات الضغط، والمرشحات.

تعمل المبادلات الحرارية على إزالة الحرارة الزائدة الناتجة عن احتكاك الختم، مما يمنع ارتفاع درجة الحرارة وتدهور السوائل.

تقوم منظمات الحرارة بمراقبة درجة حرارة السائل العازل والتحكم فيها، مما يؤدي إلى التبريد أو التدفئة للحفاظ على النطاق المطلوب.

تحافظ منظمات الضغط على الفارق الصحيح في الضغط بين سوائل التخزين وسوائل المعالجة. وهذا يمنع التلوث ويضمن التشغيل السليم للختم.

تعمل المرشحات على إزالة الملوثات من السائل العازل، مما يؤدي إلى إطالة عمره وحماية أسطح الختم من التلف.

عناصر الختم الثانوية

تعمل عناصر الختم الثانوية على منع التسرب بين الأجزاء الثابتة والدوارة في الأختام الميكانيكية المزدوجة.

تتميز الحلقات الدائرية، وهي النوع الأكثر شيوعًا، بتعدد الاستخدامات والموثوقية. فهي مصنوعة من الإيلاستومرات، وتتوافق مع الأسطح غير المنتظمة، وتوفر إحكامًا ممتازًا في تطبيقات مختلفة.

تخدم الحشيات غرضًا مشابهًا ولكنها مسطحة ومصممة لأشكال محددة. غالبًا ما تُستخدم بين الحواف أو في التطبيقات الثابتة.

تُعرف حلقات V أيضًا باسم أختام الشفاه، وهي أختام مطاطية على شكل حرف V توفر إحكامًا ديناميكيًا ضد الأعمدة الدوارة. وهي تتميز بقدرتها على استبعاد الملوثات والاحتفاظ بزيوت التشحيم.

المنفاخ عبارة عن هياكل مرنة تشبه الأكورديون تمتص الحركة المحورية والاهتزازات. تُستخدم في البيئات ذات الضغط العالي أو التآكل حيث قد تفشل الأختام المطاطية التقليدية.

مكونات الأجهزة المعدنية

تشكل مكونات الأجهزة المعدنية العمود الفقري الهيكلي للأختام الميكانيكية المزدوجة.

تحمي صفائح الغدد مجموعة الختم، المصنوعة من مواد مقاومة للتآكل مع منافذ للتبريد أو التنظيف أو دوران السوائل الحاجزة. تحافظ هذه الصفائح على محاذاة سطح الختم والضغط المناسبين.

تعمل المثبتات على تأمين مكونات الختم الثابتة، مما يمنع الدوران مع العمود. وغالبًا ما تتضمن دبابيس أو علامات تبويب مضادة للدوران. تنقل آليات الدفع، مثل الدبابيس أو المفاتيح، عزم الدوران من العمود الدوار إلى وجه الختم الدوار، مما يضمن الحركة المتزامنة.

تحافظ النوابض على اتصال دائم بين أسطح الختم، مما يعوض عن التآكل والتمدد الحراري وتقلبات الضغط. تعد النوابض الحلزونية والنوابض الموجية شائعة في الأختام الميكانيكية المزدوجة.

الأسئلة الشائعة

ما هي المدة التي يجب فيها استبدال الأختام الميكانيكية المزدوجة؟

تتطلب الأختام الميكانيكية المزدوجة عادةً الاستبدال كل 3 إلى 5 سنوات.

هل يمكن إصلاح الأختام الميكانيكية المزدوجة بدلاً من استبدالها؟

في كثير من الأحيان يمكن إصلاح الأختام الميكانيكية المزدوجة بدلاً من استبدالها.

ما هي التكاليف النموذجية المرتبطة بصيانة الختم الميكانيكي المزدوج؟

تختلف تكاليف صيانة الختم الميكانيكي المزدوج بشكل كبير، حيث تتراوح من مئات إلى آلاف الدولارات. تشمل العوامل المؤثرة على التكاليف حجم الختم وتعقيده والإصلاحات المطلوبة.

هل هناك بدائل للأختام الميكانيكية المزدوجة للتطبيقات ذات الضغط العالي؟

تتضمن البدائل للأختام الميكانيكية المزدوجة للتطبيقات ذات الضغط العالي مضخات الدفع المغناطيسي، ومضخات المحرك المعلبة، والمضخات المغلقة بإحكام.

كيف تؤثر التقلبات في درجات الحرارة على أداء الأختام الميكانيكية المزدوجة؟

تؤثر تقلبات درجات الحرارة على الأختام الميكانيكية المزدوجة من خلال التسبب في تمدد أو انكماش مواد سطح الختم. يؤدي هذا إلى تغيير فجوات الختم، مما قد يؤثر على فعالية الختم ويزيد من التآكل.