دافع ختم آلي هو جهاز مانع تسرب متخصص مصمم لمنع تسرب السوائل في المعدات الدوارة، مثل المضخات والضواغط. يستخدم هذا النوع من المانعات آلية محملة بنابض للحفاظ على ثبات الضغط. الاتصال بين الختم الوجوه، مما يضمن الأداء الأمثل والموثوقية في التطبيقات الصناعية الصعبة.
ستتناول هذه التدوينة التعقيدات المتعلقة بالأختام الميكانيكية الدافعة، واستكشاف مكوناتها ومبادئ عملها ومزاياها الرئيسية.
ما هو الختم الميكانيكي الدافع
مانع التسرب الميكانيكي الدافع هو نوع من مانعات التسرب الميكانيكية المصممة لمنع تسرب السوائل أو الغازات بين عمود دوار وغلاف ثابت. يتكون من سطح مانع دوار، مصنوع عادةً من مادة صلبة مثل كربيد السيليكون أو كربيد التنغستن، ووجه ختم ثابت، مصنوع عادة من مادة أكثر ليونة مثل الكربون أو السيراميك.
يُركَّب سطح الختم الدوار على العمود، بينما يُثبَّت سطح الختم الثابت على الغلاف. تُطبِّق آلية زنبركية ضغطًا على وجوه الفقمة، يدفعهما معًا لتكوين سد محكم. تضمن قوة الزنبرك هذه بقاء أسطح السد متماسكة حتى في ظل ظروف ضغط ودرجة حرارة متفاوتة.
سُميت أختام الضغط الميكانيكية بهذا الاسم نسبةً إلى آلية الزنبرك التي تدفع بها أسطح الختم معًا. يقع الزنبرك خلف سطح الختم الثابت، ويعوض أي تآكل أو عدم محاذاة قد يحدث أثناء التشغيل. ومع تآكل أسطح الختم، يستمر الزنبرك في دفعها معًا، محافظًا على ثبات الختم.
كيف تعمل الأختام الميكانيكية الدافعة
يعتمد مبدأ عمل مانع التسرب الميكانيكي الدافع على التفاعل الدقيق بين مكوناته. عادةً ما يُركّب الجزء الثابت في غلاف المانع، بينما يُثبّت الجزء الدوار على العمود الدوار. تُثبّت أسطح المانعات بإحكام بفضل مزيج من الضغط الهيدروليكي وقوة الزنبرك.
مع دوران العمود، يتحرك سطح الدوار معه، محافظًا على طبقة رقيقة من السائل بين أسطح الختم. هذه الطبقة، التي غالبًا ما يبلغ سمكها بضعة ميكرونات فقط، تمنع التلامس المباشر بين الأوجه وتقلل من التآكل. ضغط الختم يتم الحفاظ عليها من خلال قوة الزنبرك التي تدفع وجه الدوار ضد وجه الجزء الثابت، بالإضافة إلى الضغط الهيدروليكي المؤثر على الجانب الخلفي للدوار.
لاستيعاب حركة محور العمود وعدم محاذاة الختم، تتضمن أختام الضغط الميكانيكية عناصر إحكام ثانوية، مثل حلقات O أو حلقات V. تقع هذه العناصر بين الدوار والكم، مما يسمح بدرجة معينة من الحركة مع الحفاظ على سلامة الختم.
مزايا الأختام الميكانيكية الدافعة
مدمجة وفعالة من حيث التكلفة
أحد أهم فوائدها هو تصميمها البسيط والمدمج مقارنة بالمنتجات الأخرى أنواع الأختام الميكانيكيةالمكونات الأساسية لختم الدافع - حلقة الختم وحلقة التزاوج والأختام الثانوية - تشكل تجميعًا فعالًا من حيث المساحة ويسهل تركيبه في العديد من أنواع المعدات الدوارة دون تعديلات كبيرة.
هذا التصميم البسيط والمدمج يجعل أختام الدفع اقتصادية للغاية. فهي اقتصادية في التصنيع وغالبًا ما تكون أرخص نوع من الأختام الميكانيكية.
تنوعا وموثوق بها
تتميز أختام الدفع الميكانيكية بتعدد استخداماتها وموثوقيتها العالية في مجموعة واسعة من التطبيقات الشائعة. ورغم أنها غير مناسبة للضغوط الشديدة، إلا أنها توفر أداءً موثوقًا في الختم وعمرًا افتراضيًا طويلًا في معظم الخدمات التي تصل إلى حوالي 200 رطل/بوصة مربعة. وتستوعب الحلقات الدائرية الديناميكية حركة العمود و الحفاظ على الختم اتصل للحصول على وظيفة موثوقة.
عيوب الأختام الميكانيكية الدافعة
قدرة ضغط محدودة
أحد عيوب الأختام الميكانيكية الدافعة هو قدرتها المحدودة على التعامل مع الضغوط العالية مقارنة بأنواع أخرى من الأختام مثل منفاخ وأختام الحجاب الحاجز. تميل الحلقة الدائرية الديناميكية، التي تُوفر تحميلًا محوريًا في سدادة الدفع، إلى الانبثاق والتلف عند ضغوط عالية جدًا، عادةً ما تزيد عن 200 رطل/بوصة مربعة. هذا القيد في الضغط يجعل سدادات الدفع غير مناسبة لبعض تطبيقات الضغط العالي المتطلبة.
عرضة للجفاف
كما أن الأختام الميكانيكية الدافعة أكثر عرضة للتلف بسبب التشغيل الجاف مقارنة بالتصميمات غير الدافعةإذا جفت أسطح الختم دون تزييت كافٍ من السائل المختوم، فإن الاحتكاك الشديد والحرارة العالية قد يُتلفان بسرعة أسطح الختم الكربونية والسيراميكية. كما أن الأختام الثانوية الديناميكية معرضة للاحتراق أثناء التشغيل الجاف.
معدلات تسرب أعلى
من العيوب المحتملة الأخرى للأختام الميكانيكية الدافعة أنها تميل إلى أن تكون أعلى قليلاً معدلات التسرب من الأختام غير الدافعة، خاصةً مع تآكلها بمرور الوقت. آلية التحميل المحوري للأختام الدافعة تحافظ على دقة تلامس سطحها أقل من تحميل الزنبرك أو المنفاخ.
تطبيقات الأختام الميكانيكية الدافعة
معالجة البتروكيماويات
تُستخدم الأختام الميكانيكية الدافعة على نطاق واسع في معدات معالجة البتروكيماويات، مثل المضخات والخلاطات والضواغط. وهي مناسبة تمامًا لإغلاق المواد الكيميائية العضوية والهيدروكربونات وغيرها من السوائل الشائعة في المصافي والمصانع الكيميائية.
لب الورق والورق
تستخدم صناعة اللب والورق أيضًا الأختام الميكانيكية الدافعة على نطاق واسع. تُستخدم هذه الأختام في أجهزة هضم اللب، ولفائف آلات الورق، وأجهزة التقليب، ومضخات المراوح، وغيرها. تُلبي الأختام الدافعة المصنوعة من الإيلاستومرات المناسبة متطلبات توافق السوائل الصعبة للمواد الكيميائية وسوائل المعالجة في صناعة الورق بكفاءة.
المياه ومياه الصرف
تُعدّ أختام الدفع خيارًا شائعًا لمعدات معالجة المياه ومياه الصرف الصحي. تُعدّ الضغوط المعتدلة وخصائص السوائل الجيدة في معظم تطبيقات المياه مُناسبة تمامًا لأختام الدفع. تصميمها المُدمج والاقتصادي يجعلها خيارًا عمليًا للعديد من المضخات والخلاطات وغيرها من المعدات الدوارة المُستخدمة في معالجة المياه البلدية والصناعية ومياه الصرف الصحي.
