خرطوشة الأختام الميكانيكية تأتي بأربعة أنواع رئيسية: التصميم المفرد، والمزدوج (المضغوط)، والمترادف (غير المضغوط)، والتصميم المنقسم.
تستخدم الأختام المفردة مجموعة واحدة من الأسطح، وهي مناسبة للتطبيقات الأساسية. أما الأختام المزدوجة، فتتكون من مجموعتين من الأسطح، بينهما سائل مضغوط لضمان عدم التسرب. أختام الترادف لدينا أيضًا مجموعتين ولكنهما تستخدمان سائلًا عازلًا غير مضغوط للحماية الاحتياطية. الأختام المنقسمة يتم تفكيكها إلى نصفين لسهولة التركيب على المعدات الكبيرة.
يخدم كل نوع احتياجات مختلفة بناءً على متطلبات السلامة وخصائص السوائل واعتبارات الصيانة.
أختام خرطوشة واحدة
أختام الخرطوشة المفردة هي أبسط الأنواع وأكثرها شيوعًا. تحتوي على وجهين دوار وثابت ينزلقان على بعضهما البعض لمنع التسرب.
يعمل الختم عن طريق الحفاظ على طبقة رقيقة من السائل بين الوجهين. توفر هذه الطبقة التزييت والتبريد. تدفع النوابض الوجهين معًا، بينما تمنع الطبقة الرقيقة السائلة التلامس المباشر.
هذه الأختام تُناسب الضخ متعدد الأغراض بكفاءة. تستخدم مضخات المياه، وأنظمة التبريد، والمواد الكيميائية غير الخطرة جميعها أختامًا فردية بفعالية.
الميزة الرئيسية هي البساطة. الأختام الفردية أقل تكلفةً وتركيبها سريع. كما أنها لا تتطلب سوى معدات دعم بسيطة وتشغل مساحة صغيرة.
مع ذلك، عادةً ما تتسرب بعض الأختام المفردة. هذه الكمية الضئيلة من البخار أو القطرات طبيعية وضرورية لتزييت السطح. لا يمكنها التعامل مع السوائل السامة أو الخطرة بأمان. في حال تعطل الختم، لن يكون هناك بديل لمنع تسرب كبير.
أختام خرطوشة مزدوجة (ضغط مزدوج)
توفر أختام الخرطوشة المزدوجة أقصى درجات الأمان باستخدام مجموعتين كاملتين من الأختام، بينهما سائل حاجز مضغوط. يبقى ضغط السائل الحاجز أعلى من ضغط العملية، مما يُنشئ منطقة حماية تمنع تسرب أي سائل من العملية.
يمنع هذا التصميم تسرب العمليات تمامًا. في حال تآكل الختم الداخلي، يدخل سائل الحاجز النظيف فقط إلى المضخة. أما في حال تعطل الختم الخارجي، فيتسرب سائل الحاجز فقط، وليس سائل العمليات الخطير.
تستخدم المصانع الكيميائية أختامًا مزدوجة للمواد السامة كالبنزين والأحماض. وتعتمد عليها مصافي التكرير للمركبات العضوية المتطايرة. ويحتاج أي تطبيق ذي لوائح انبعاثات صارمة إلى هذا المستوى من الحماية.
(أراضي البوديساتفا) وجوه الفقمة تدوم لفترة أطول لأنها تتلامس فقط مع سائل حاجز نظيف، وليس مع عملية قاسية. هذا مفيد بشكل خاص مع السوائل الكاشطة أو الساخنة التي قد تُتلف الأختام الفردية بسرعة.
العودة إلى الوراء
ترتيبات متقابلة تُمكّن من وضع حلقات الختم الدوارة بعيدًا عن بعضها البعض. يُناسب هذا التكوين المساحة المحورية المحدودة.
يخلق التصميم تجميعًا مضغوطًا يناسب المعايير القياسية غرف الختم. تقع كلتا المجموعتين من النوابض بين الوجوه، مما يجعل الوصول إلى الصيانة أسهل.
يتم ترقية العديد من المضخات القديمة إلى نظام مانع تسرب مزدوج متواصل دون أي تعديلات. يتعامل هذا النظام مع الضغوط المعتدلة بكفاءة مع الحفاظ على تبريد جيد للسطح.
وجها لوجه
تتميز التصاميم المتقابلة بوضع الحلقات الدوارة متقابلة. هذا الترتيب مثالي للتطبيقات عالية الضغط.
يحقق التكوين توازن القوى الهيدروليكية بشكل أفضل من التصميمات المتتالية. أختام وجهاً لوجه يمكنها التعامل مع الضغوط الشديدة التي من شأنها أن تطغى على الترتيبات الأخرى.
ومع ذلك، فهي تتطلب مساحة محورية أكبر. كما أن التصميم يُصعّب استبدال النابض نظرًا لوجودهما على طرفي التجميع المتقابلين.
أختام خرطوشة مترادفة (مزدوجة غير مضغوطة)
تُركّب أختام الترادف أختامين مفردين متتاليين، بينهما سائل عازل غير مضغوط. يقوم الختم الرئيسي بكل العمل، بينما يكون الختم الثانوي جاهزًا كحل احتياطي.
أثناء التشغيل العادي، يُغلق الختم الأساسي العملية تمامًا كما يفعل الختم المفرد. أي تسرب طفيف يدخل إلى حجرة العازل، وليس إلى الغلاف الجوي. أما الختم الثانوي، فيُغلق فقط على سائل العازل النظيف، ويدور بشكل أساسي في وضع الخمول.
في حال تعطل الختم الرئيسي، يتولى الختم الثانوي العمل فورًا. هذا يتيح للمشغلين الوقت الكافي لإيقاف التشغيل بأمان دون حدوث تسرب خطير.
نظام التخزين المؤقت أبسط من الحواجز المضغوطة. يكفي خزان أساسي عند الضغط الجوي. لا حاجة لمضخات ضغط عالي أو أدوات تحكم معقدة.
أختام خرطوشة مقسمة
تنقسم الأختام المنقسمة إلى نصفين يلتفّان حول العمود. يسمح هذا التصميم بالتركيب دون تفكيك المعدّات.
يحتوي كل نصف على أجزاء مصنعة بدقة مكونات الختم تتوافق تمامًا عند الوصل. تضمن دبابيس ومفاتيح خاصة التموضع الصحيح. تحقق الأختام المنقسمة الحديثة أداءً يكاد يكون مساويًا لأداء التصاميم المكونة من قطعة واحدة.
تستفيد المضخات الرأسية الكبيرة بشكل كبير من السدادات المنقسمة. عادةً ما يستغرق فك المحرك ورأس المضخة أيامًا باستخدام الرافعات وعمال متعددين. أما السدادة المنقسمة، فيتم تركيبها في ساعات باستخدام أدوات بسيطة.
تكلف الأختام المنقسمة أكثر في البداية ولكنها تعود بالنفع من خلال تقليل وقت التوقف عن العمل.
العيب الرئيسي هو الوصلات المشقوقة نفسها. فهي تُشكّل مسارات تسرب محتملة تتطلب إغلاقًا دقيقًا. يجب اتباع الإجراءات بدقة أثناء التركيب لتجنب المشاكل.
تتجنب معظم المصانع استخدام الأختام المشقوقة للسوائل شديدة الخطورة. إن خطر التسرب الإضافي الطفيف من الوصلات يجعلها أكثر ملاءمةً للمياه والطين والخدمات الأقل خطورة.
