تُعدّ الأختام مكونات أساسية في الآلات، إذ تمنع التسربات وتضمن الأداء الأمثل. ومع ذلك، فإن استخدام نوع خاطئ من الأختام - سواءً أكانت ثابتة أم ديناميكية - قد يؤدي إلى أعطال مكلفة، وتوقف طويل، ومخاطر محتملة على السلامة.
سوف يشرح هذا المنشور العوامل المهمة التي تميز بين الثابت والمتحرك. أختام ديناميكية للمساعدة في توجيه عملية اتخاذ القرار الخاص بك.
ما هو الختم الثابت
الختم الثابت هو نوع من الأختام التي تمنع التسرب بين سطحين لا يتحركان بالنسبة لبعضهما البعض. الأختام الثابتة صُممت هذه الأختام لتُضغط بين سطحين ثابتين متزاوجين، مما يُشكّل حاجزًا منيعًا يمنع تسرب السوائل من النظام. تعتمد هذه الأختام على ضغط وتشوّه مادة الختم لسد مسارات التسرب المحتملة.
ما هو الختم الديناميكي
صُممت الأختام الديناميكية لمنع التسرب بين المكونات المتحركة بالنسبة لبعضها البعض، مثل أعمدة الدوران أو القضبان الترددية. يجب أن تحتوي هذه الأختام على سوائل مع استيعاب الحركة، مما يجعل تصميمها وتطبيقها أكثر صعوبة من الأختام الثابتة.
الاختلافات الرئيسية بين الأختام الثابتة والديناميكية
معدل التسرب
تم تصميم الأختام الثابتة بحيث يكون التسرب فيها ضئيلاً أو معدوماً، حيث يتم استخدامها في التطبيقات حيث يكون أي تسرب غير مقبول، مثل الأنظمة ذات الفراغ العالي أو الضغط العالي.
عادةً ما يكون للأختام الديناميكية معدلات تسرب أعلى مقارنة بالأختام الثابتة، وذلك بسبب التحديات المتأصلة التي تفرضها الحركة النسبية.
الحركة النسبية
تعمل الأختام الثابتة بدون أي حركة بالنسبة لسطح التزاوج الخاص بها.
يجب أن تستوعب الأختام الديناميكية الحركة المستمرة أو المتقطعة، مثل الحركة الترددية أو المتذبذبة أو الدورانية، مع الحفاظ على إحكام الختم.
مخاطر البثق
تُسبب الحركة في الختم الديناميكي أيضًا خطر بثق الختم، حيث يتم ضغط مادة الختم أو دفعها إلى فجوة الخلوص بين المكونات. قد يُسبب البثق تلف الختم، والتسربات، والفشل المبكر. وللتخفيف من هذا الخطر، غالبًا ما تتطلب الختم الديناميكي حلقات احتياطية أو أشكالًا هندسية خاصة.
الأختام الثابتة لا تخضع للضغط بسبب عدم وجود حركة.
احتكاك
تُولّد الأختام الديناميكية احتكاكًا بطبيعتها عند احتكاكها بسطحها المُتزاوج. يُؤدي هذا الاحتكاك إلى تراكم الحرارة، وتآكل الأختام، وفقدان الطاقة.
تنتج الأختام الثابتة، التي لا تحتوي على أي حركة انزلاقية، احتكاكًا ضئيلًا.
التكلفة
إن تعقيدات الختم الديناميكي تجعله أغلى من الختم الثابت المماثل. وتساهم عوامل مثل دقة التصنيع، والتفاوتات الضيقة، وخصائص منع البثق، والمواد عالية الأداء في ارتفاع تكلفة الختم الديناميكي.
عمر
عادةً ما يكون عمر خدمة الأختام الديناميكية أقصر من عمر الأختام الساكنة. يؤدي التآكل الناتج عن الحركة المستمرة والاحتكاك إلى تدهورها تدريجيًا، مما يستلزم فحصًا واستبدالًا دوريًا لمنع التسربات.
يمكن أن تدوم الأختام الثابتة في كثير من الأحيان طوال عمر التجميع، مما يمنع تدهور المواد بسبب العمر أو البيئة.
تحمل الضغط
تتميز الأختام الثابتة بقدرتها على تحمل اختلافات الضغط أو عدم انتظام سطح الشفة. كما أنها تتحمل نطاقًا أوسع من الضغط دون تسريب.
تتطلب الأختام الديناميكية تحكمًا أكثر صرامة في الضغط الحفاظ على الختم دون التسبب في احتكاك مفرط.
سرعة الحد
تُعد سرعة السطح بين الختم ومكونه المُزاوج عاملاً مُحددًا للأختام الديناميكية. قد يؤدي تجاوز حد السرعة إلى تآكل سريع وارتفاع درجة الحرارة. فشل الختميتمتع كل تصميم ختم ديناميكي بسرعة قصوى مسموح بها بناءً على المادة وظروف التشغيل.
لا تحتوي الأختام الثابتة على حد سرعة متأصل.
الدورية
يتطلب تآكل الأختام الديناميكية وقصر عمرها الافتراضي صيانة دورية أكثر من الأختام الثابتة. ويلزم الفحص والتزييت والاستبدال بانتظام لضمان أداء موثوق.
تتطلب الأختام الثابتة عمومًا صيانة أقل، وتقتصر بشكل أساسي على مراقبة التدهور الناتج عن العمر أو الهجوم الكيميائي.
اختيار المواد
في حين أن كلاً من الأختام الساكنة والديناميكية يمكن أن تستخدم الإيلاستومرات والبوليمرات، إلا أن الأختام الديناميكية تتطلب عادةً مواد عالية الجودة لتحمل الحركة والاحتكاك. وتُعدّ خصائص مثل مقاومة التآكل، وانخفاض الاحتكاك، والثبات في درجات الحرارة العالية من الأولويات. مواد الختم ويجب أيضًا أن تكون متوافقة مع الوسائط التي يتم إغلاقها والظروف البيئية.
يمكن اختيار مواد الختم الثابتة بشكل أساسي بناءً على التوافق الكيميائي ومقياس صلابة المعدن.
تصميم الغدة
تم تصميم الغدة أو التجويف الذي يحمل الختم بشكل مختلف للتطبيقات الثابتة والديناميكية. الديناميكية غدد الفقمة يجب أن تأخذ في الاعتبار حركة العمود أو التجويف، مما يوفر مساحةً لثني الختم وتجنب البثق. قد تتضمن هذه الأغطية أشكالًا هندسية خاصة مثل حلقات الدعم، أو شفاهًا مانعة للبثق، أو تجاويف على شكل حرف D.
عادةً ما تكون غدد الختم الثابتة أبسط، حيث تركز على الضغط والاحتفاظ بالختم.
