الفرق الرئيسي بين الختم الترادف والختم المزدوج هو تكوينهما والغرض منهما. أختام الترادف تستخدم الأختام المزدوجة مانعَي تسرب متتاليين لمنع تسرب سائل العملية، وغالبًا ما تُنفَّس إلى الغلاف الجوي. تستخدم الأختام المزدوجة أيضًا مانعَي تسرب، ولكنها تضغط السائل الحاجز بينهما لمنع تسربه إلى البيئة.
أختام ميكانيكية مترادفة (نوع ترتيب API 2)
تعريف مفصل وتصميم الهندسة المعمارية
ترادف ختم آلي يتكون الترتيب من اثنين من الأختام الميكانيكية الفردية المثبتة في سلسلة على طول العمود، وعادةً داخل نفس حجرة الختم أو خرطوشة مصممة خصيصًا. يُطلق على الختم الموجود بالقرب من سائل العملية اسم الختم الأساسي أو الداخلي، بينما يُطلق على الختم الموجود على الجانب الجوي اسم الختم الثانوي أو الخارجي. الفكرة الأساسية هي أن الختم الثانوي يعمل كدعم للختم الأساسي.
التكوين المادي الأكثر شيوعًا للأختام الترادفية هو وضع "وجهًا لوجه"، حيث يُركَّب كلا الختمين في نفس الاتجاه، بحيث يكون الجزء الخلفي من الختم الأساسي باتجاه الجزء الخلفي من الختم الثانوي. يُنشئ هذا الترتيب تجويفًا أو حجرة بين الختمين مملوءة بسائل عازل. وفقًا لمعيار API 682، في وضع "وجهًا لوجه" المستخدم كختم من الترتيب 2، يقع السائل العازل على القطر الداخلي (ID) للختم الداخلي والقطر الخارجي (OD) للختم الخارجي.
مبدأ التشغيل: نظام السائل العازل غير المضغوط
السمة المميزة لمانع التسرب المزدوج (الترتيب 2) هي استخدامه نظام سائل عازل منخفض الضغط أو غير مضغوط. يُحفظ سائل العزل في تجويف المانع بين السدادات عند ضغط أقل من ضغط العملية المراد غلقها، وغالبًا ما يكون قريبًا من الضغط الجوي أو أعلى قليلًا لتسهيل الدورة وضمان امتلاء التجويف. تنص API 682 صراحةً على أن "سائل العزل هو سائل بين السدادات الداخلية والخارجية، ويكون ضغطه أقل من ضغط حجرة المانع".
أثناء التشغيل العادي، يتحمل الختم الأساسي كامل فرق الضغط الناتج عن سائل المعالجة. أما الختم الثانوي، فيتعرض لفرق ضغط ضئيل، عادةً أقل من 5 رطل/بوصة مربعة. يسمح هذا التكوين للختم الثانوي بالبقاء في وضع الاستعداد، مع تعرضه لتآكل طفيف حتى يبدأ الختم الأساسي بالتلف.
يدور السائل العازل من خلال الحمل الحراري الطبيعي أو بمساعدة من حلقة الضخ. تعمل الحرارة المتولدة عن الختم الأساسي على تحريك نمط الدورة، حيث يدخل السائل الأكثر برودة من الأسفل ويخرج السائل الأكثر دفئًا من الأعلى.
الأختام الميكانيكية المزدوجة (نوع ترتيب API 3)
تعريف مفصل وتصميم الهندسة المعمارية
الأختام الميكانيكية المزدوجة، والتي تتوافق عادةً مع الترتيب API 3، تتكون من مجموعتين من وجوه الفقمة يتم ترتيبها داخل حجرة ختم أو خرطوشة، مع وجود سائل حاجز مخصص يتم تداوله في التجويف بينهما.
السمة المميزة للختم المزدوج هي الحفاظ على ضغط سائل الحاجز هذا أعلى دائمًا من ضغط سائل العملية المُحكم. يتراوح فرق الضغط الإيجابي هذا عادةً بين 1 و2 بار (15 إلى 30 رطل/بوصة مربعة) فوق ضغط العملية، أو وفقًا لمعايير مثل API 682 أو توصيات الشركة المصنعة (على سبيل المثال، الحد الأدنى 2 بار أو 10% فوق ضغط المضخة).
مبدأ التشغيل: نظام السائل الحاجز المضغوط
يُميّز نظام سائل الحاجز المضغوط بين الأختام المزدوجة والأختام الترادفية. عادةً ما يُحافظ ضغط سائل الحاجز على ضغط 20 رطل/بوصة مربعة فوق ضغط حجرة الختم من خلال طرق مُختلفة: مُراكمات نيتروجينية، أو مُراكمات مكبسية، أو أنظمة ضغط مُباشر.
يتشارك كلا الختمين، في ترتيب مزدوج، في تحمل الضغط، مما يُخفف الضغط على كل منهما. يمنع الختم الداخلي سائل العملية من دخول السائل الحاجز، بينما يحتوي الختم الخارجي على السائل الحاجز. وبالتالي، يُحتوى سائل العملية نفسه بفعالية داخل المضخة أو المعدات.
أنواع الأختام الميكانيكية المزدوجة
- ترتيب ظهر لظهرفي هذا التكوين، تُركَّب حلقات الختم الدوارة عادةً بين حلقات التزاوج الثابتة، مما يجعل الأختام متقابلة في اتجاهين متعاكسين، بعيدًا عن بعضها البعض. هذا ترتيب شائع للأختام المزدوجة متعددة الأغراض، ومُحدَّد بموجب الترتيب 682 من معيار API 3. يُضاف سائل الحاجز عادةً إلى القطر الخارجي (OD) لكلا زوجي الأختام.
- ترتيبات وجهاً لوجههنا، تُركَّب حلقات التزاوج الثابتة بين حلقات الختم الدوارة، مما يجعل الأختام متقابلة. يُستخدم هذا التكوين أيضًا في الترتيب 682 لمعيار API 3، حيث يكون السائل الحاجز غالبًا على القطر الخارجي لكلا الختمين.
- ترتيب وجهاً لوجه (الاتجاه المترادف مع حاجز مضغوط)يتضمن هذا التصميم حلقة تزاوج واحدة مثبتة بين حلقتي الختم، وحلقة ختم أخرى مثبتة بينهما. وهو تصميم مادي مترادف، يعمل بسائل حاجز مضغوط. يمكن استخدام هذا التصميم أيضًا كختم API Arrangement 3، حيث يكون السائل الحاجز عادةً على القطر الداخلي للختم الداخلي والقطر الخارجي للختم الخارجي.
