ما هو الفرق بين الختم الميكانيكي المضغوط وغير المضغوط

تعتبر الأختام الميكانيكية من المكونات الأساسية في صناعة الآلات، حيث تُستخدم لمنع التسرب والحفاظ على سلامة النظام في المعدات الدوارة. وفي حين تخدم جميع الأختام الميكانيكية هذا الغرض الأساسي، إلا أنه يمكن تصنيفها على نطاق واسع إلى نوعين بناءً على تصميمها ومبادئ التشغيل: أختام مضغوطة وغير مضغوطة.

ستتناول هذه التدوينة الفروق الأساسية بين هذين النوعين من الأختام، مع دراسة عوامل مثل توافق السوائل، وديناميكيات الضغط، وسلوك التسرب، والتعقيد، والتطبيقات النموذجية. ومن خلال فهم الفروق والمزايا لكل نوع، يمكن للمهندسين ومحترفي الصيانة اتخاذ قرارات مستنيرة عند اختيار وتنفيذ الأختام الميكانيكية في أنظمتهم.

ما هو الختم الميكانيكي المضغوط

الختم الميكانيكي المضغوط، والمعروف أيضًا باسم الختم المضغوط خارجيًا، هو نوع من الختم الميكانيكي الذي يعتمد على مصدر سائل خارجي للحفاظ على ضغط أعلى في تجويف الختم من سائل العملية. يتم إدخال هذا السائل الخارجي، وهو عادةً سائل أو غاز نظيف ومتوافق، إلى حجرة الختم عند ضغط أعلى قليلاً من ضغط صندوق الحشو.

يخلق السائل المضغوط فرق ضغط إيجابي عبر أسطح الختم، مما يضمن تدفق سائل الحاجز النظيف من تجويف الختم إلى سائل العملية. يمنع هذا التدفق الخارجي الإيجابي دخول سائل العملية إلى حجرة الختم، وبالتالي حماية أسطح الختم من التلوث وإطالة عمر الختم.

تُستخدم الأختام الميكانيكية المضغوطة بشكل شائع في التطبيقات التي تتضمن سوائل معالجة متسخة أو كاشطة أو تآكلية، وكذلك في البيئات ذات الضغط العالي أو درجات الحرارة العالية. يساعد الضغط الخارجي في الحفاظ على طبقة سائلة مستقرة بين أسطح الختم، مما يقلل من التآكل ويعزز أداء الختم.

ما هو الختم الميكانيكي غير المضغوط

يعمل الختم الميكانيكي غير المضغوط، والذي يُشار إليه أيضًا باسم الختم الذي يتم تنشيطه ذاتيًا أو الختم الميكانيكي التقليدي، بدون مصدر ضغط خارجي. في هذا النوع من الختم، يتم تحقيق عملية الختم من خلال مزيج من قوة الزنبرك والضغط الهيدروليكي الناتج عن سائل العملية نفسه.

يتكون الختم من وجه ثابت وآخر دوار، حيث يكون الوجه الثابت محملاً بنابض عادةً للحفاظ على الاتصال بالوجه الدوار. ومع دوران العمود، يدخل سائل العملية إلى حجرة الختم ويولد ضغطًا هيدروليكيًا يدفع وجوه الختم معًا، مما يؤدي إلى إنشاء طبقة رقيقة من السائل بينهما. يساعد هذا الغشاء السائل على تشحيم الوجوه ومنع الاتصال المباشر، مما يقلل من الاحتكاك والتآكل.

تعتبر الأختام الميكانيكية غير المضغوطة أبسط في التصميم وأقل تكلفة مقارنة بالأختام المضغوطة. وهي مناسبة للتطبيقات التي تتطلب سوائل معالجة نظيفة وغير كاشطة وظروف تشغيل معتدلة. ومع ذلك، نظرًا لأن فعالية الختم تعتمد على ضغط وخصائص سائل المعالجة، فقد تتعرض الأختام غير المضغوطة للتسرب إذا انخفض ضغط السائل إلى ما دون مستوى معين أو إذا كان السائل يحتوي على جزيئات كاشطة يمكن أن تلحق الضرر بأسطح الختم.

الفروق الرئيسية بين الأختام الميكانيكية المضغوطة وغير المضغوطة

تختلف الأختام الميكانيكية المضغوطة وغير المضغوطة في العديد من الجوانب الرئيسية، بما في ذلك نوع السائل، وعلاقة الضغط، واتجاه التسرب، والغرض الأساسي، والتطبيقات، ونظام دعم الختم، والتعقيد والتكلفة.

نوع السائل

تعتبر الأختام الميكانيكية المضغوطة مناسبة للتعامل مع مجموعة واسعة من السوائل، بما في ذلك السوائل والغازات والسوائل متعددة المراحل. يمكن لهذه الأختام احتواء السوائل ذات الخصائص المختلفة بشكل فعال، مثل اللزوجة العالية أو درجة الحرارة العالية أو الطبيعة المسببة للتآكل.

من ناحية أخرى، تم تصميم الأختام الميكانيكية غير المضغوطة في المقام الأول لتطبيقات السوائل وقد لا تكون مناسبة للتعامل مع الغازات أو السوائل متعددة المراحل.

علاقة الضغط

في الأختام الميكانيكية المضغوطة، يكون ضغط السائل داخل حجرة الختم أعلى من الضغط الجوي المحيط بالختم. يساعد هذا الفارق في الضغط في الحفاظ على ختم إيجابي ومنع التسرب.

وعلى العكس من ذلك، تعمل الأختام الميكانيكية غير المضغوطة مع ضغط السائل داخل حجرة الختم بحيث يكون مساويا للضغط الجوي أو أقل منه.

اتجاه التسرب

بسبب العلاقة بين الضغط، تم تصميم الأختام الميكانيكية المضغوطة لاحتواء السائل داخل حجرة الختم، مما يمنع التسرب إلى الغلاف الجوي. إذا حدث أي تسرب، فإنه عادة ما يتم توجيهه مرة أخرى إلى سائل العملية.

في المقابل، تسمح الأختام الميكانيكية غير المضغوطة بكمية محكومة من التسرب من سائل العملية إلى الغلاف الجوي، والذي يتم بعد ذلك جمعه أو تصريفه.

الغرض الأساسي

الغرض الأساسي من الأختام الميكانيكية المضغوطة هو توفير حل إغلاق قوي للتطبيقات الحرجة حيث يكون احتواء السوائل ذا أهمية قصوى. تم تصميم هذه الأختام لتقليل التسرب أو القضاء عليه، حتى في ظل الظروف الصعبة.

من ناحية أخرى، تركز الأختام الميكانيكية غير المضغوطة على توفير حل إحكام موثوق به مع السماح بكمية صغيرة من التسرب المتحكم فيه لتزييت وتبريد أسطح الختم.

التطبيقات

تُستخدم الأختام الميكانيكية المضغوطة على نطاق واسع في الصناعات مثل النفط والغاز والبتروكيماويات والمعالجة الكيميائية وتوليد الطاقة، حيث توجد سوائل ذات ضغط مرتفع ودرجة حرارة عالية. هذه الأختام مناسبة تمامًا للتطبيقات التي تنطوي على سوائل خطرة أو حساسة للبيئة.

تُستخدم الأختام الميكانيكية غير المضغوطة عادةً في التطبيقات ذات متطلبات الضغط ودرجة الحرارة المنخفضة، مثل مضخات المياه والمضخات الصناعية العامة والخلاطات.

نظام دعم الختم

تتطلب الأختام الميكانيكية المضغوطة غالبًا نظام دعم للأختام للحفاظ على ضغط السائل ودرجة الحرارة اللازمين داخل حجرة الختم. قد يتضمن هذا النظام مكونات مثل خزانات السوائل الحاجزة ومنظمات الضغط والمبادلات الحرارية.

لا تتطلب الأختام الميكانيكية غير المضغوطة عادةً نظام دعم ختم واسع النطاق، حيث تعتمد على سائل العملية نفسه للتزييت والتبريد.

التعقيد والتكلفة

نظرًا للمكونات الإضافية واعتبارات التصميم المطلوبة للأختام الميكانيكية المضغوطة، فإنها تميل إلى أن تكون أكثر تعقيدًا وتكلفة مقارنة بالأختام الميكانيكية غير المضغوطة. يضيف نظام دعم الختم إلى التعقيد الإجمالي وتكلفة حل الختم.

تتمتع الأختام الميكانيكية غير المضغوطة بتصميم أبسط ومكونات أقل، مما يجعلها أكثر فعالية من حيث التكلفة للتطبيقات التي يكون فيها مقدار صغير من التسرب المتحكم فيه مقبولاً.