خرطوشة مفردة ومزدوجة ختم آلي تختلف الأنظمة بشكل أساسي في عدد واجهات الختم وتعقيدها. تستخدم أختام الخرطوشة الواحدة مجموعة واحدة من وجوه الفقمة لمنع تسرب السوائل من المضخات والمعدات الدوارة. تستخدم أختام الخرطوشة المزدوجة مجموعتين من أسطح الأختام، بينهما حاجز سائل، مما يوفر حماية وموثوقية أكبر.
تكمن الاختلافات الرئيسية في بنيتها، وقدرات أدائها، وتطبيقاتها. تُناسب الأختام المفردة التطبيقات القياسية مع السوائل غير الخطرة. بينما تُناسب الأختام المزدوجة البيئات الصعبة مع السوائل الخطرة، أو باهظة الثمن، أو الحساسة بيئيًا.
ما هي الأختام الميكانيكية ذات الخرطوشة الواحدة؟
أختام ميكانيكية أحادية الخرطوشة هي وحدات مُجمّعة مسبقًا تحتوي على مجموعة واحدة من أسطح الأختام التي تمنع تسرب السوائل على طول عمود دوار. تأتي هذه الأختام كمجموعات كاملة جاهزة للتركيب.
يتضمن التصميم سطحًا ثابتًا، وسطحًا دوارًا، ونوابض، وعناصر إحكام ثانوية مثل حلقات O. جميع المكونات مُركّبة على غلاف واحد أو غلاف.
التركيب سهل، إذ يصل الختم مُعدًّا مسبقًا بضغط زنبركي وتحميل وجهي صحيحين. ما عليك سوى تحريك الوحدة بأكملها على العمود وتثبيتها في مكانها.
هذه الأختام مناسبة لمعظم التطبيقات العامة. فهي تتحمل السوائل النظيفة، والضغوط المعتدلة، ودرجات حرارة التشغيل القياسية بكفاءة.
تصميم الخرطوشة يُجنّب أخطاء القياس أثناء التركيب. هذه الميزة تُقلّل فشل الختم بسبب التجميع غير الصحيح.
ما هي الأختام الميكانيكية ذات الخرطوشة المزدوجة؟
تتميز الأختام الميكانيكية ذات الخرطوشة المزدوجة بمجموعتين كاملتين من أسطح الختم مرتبة في سلسلة. حاجز أو سائل عازل يتنقل بين مجموعتي الأختام.
يوفر هذا التصميم حمايةً إضافيةً للختم. في حال تعطل الختم الأساسي، يمنع الختم الثانوي تسرب سوائل العملية.
يخدم نظام سائل الحاجز أغراضًا متعددة. فهو يُزيّت سطحي الختم، ويُزيل الحرارة، ويُوفّر بيئة نظيفة لعمل الختم. يُمكن ضغط هذا السائل فوق ضغط العملية أو بدون ضغط، حسب احتياجات التطبيق.
توفر الأختام المزدوجة الحماية من سوائل العمليات الخطرة أو السامة أو القيّمة. وهي معيارية في الصناعات الدوائية والكيميائية وتكرير البترول حيث يُشكل التسرب مخاطر جسيمة.
الفرق بين الأختام الميكانيكية ذات الخرطوشة المفردة والمزدوجة
الهيكل والمكونات
تحتوي أختام الخرطوشة الواحدة على مجموعة واحدة من أسطح الختم مع مكونات داعمة. تتضمن المجموعة أسطحًا دوارة وثابتة، ونوابض، وأختامًا ثانوية في خرطوشة موحدة.
تحتوي أختام الخرطوشة المزدوجة على ضعف عدد المكونات. تعمل مجموعتا أختام متكاملتان معًا، مع حجرة سائل حاجز بينهما. يتطلب هذا مساحة إضافية للتغليف وترتيبات داخلية أكثر تعقيدًا.
يؤثر الاختلاف الهيكلي على حجم الختم الكلي. تحتاج الختمات المزدوجة إلى ضعف المساحة المحورية تقريبًا مقارنةً بالختمات المفردة.
آلية الختم
الأختام الفردية تخلق واحدة نقطة الختم بين الأسطح الدوارة والثابتة. ضغط سائل العملية وقوة الزنبرك يحافظان على تلامس الأسطح.
تعمل الأختام المزدوجة بآليتي إحكام مستقلتين. يواجه الختم الداخلي سائل المعالجة، بينما يحتوي الختم الخارجي على السائل الحاجز. تعمل كلتا المجموعتين في وقت واحد لمنع التسرب.
ختم الوجوه
تستخدم تصميمات الخرطوشة الفردية زوجًا واحدًا من الأوجه المتداخلة بدقة. تُلزم هذه الأوجه بأداء جميع مهام الختم بمفردها.
تستخدم التصاميم المزدوجة زوجين من أسطح العزل. هذا يُوزّع التآكل ويوفر حماية إضافية. يمكن تحسين كل زوج من الأوجه لوظيفته المحددة - سواءً كان جانب العملية أو جانب الحاجز.
واجهة السوائل
تتلامس الأختام الفردية مع سائل المعالجة مباشرةً من جانب واحد. أما الجانب الآخر فيواجه الغلاف الجوي أو نظام تدفق بسيط.
تفصل الأختام المزدوجة سائل العملية عن الغلاف الجوي باستخدام سائل حاجز. تُرى الأوجه الداخلية سائل العملية، بينما تُرى الأوجه الخارجية سائل الحاجز النظيف فقط. يحمي هذا العزل أسطح الأختام من التلوث.
سلوك التسرب
تتسرب الأختام الفردية مباشرةً إلى الغلاف الجوي عند تعطلها. أي تلف أو تآكل في الواجهة يظهر فورًا كتسرب خارجي.
تُسرّب الأختام المزدوجة سائل الحاجز أولًا عند ظهور أي مشكلة. هذا يُوفّر إنذارًا مُبكرًا قبل تسرّب سائل العملية.
القدرة على الضغط
تتحمل الأختام الفردية الضغط بناءً على قدرتها على ضبط وجهها الفردي. الضغوط العالية تُسبب ظروفًا أكثر صعوبة لواجهة الإحكام المنفردة.
تُحسّن الأختام المزدوجة من إدارة الضغط من خلال توزيع الحمل. يمكن تعديل ضغط السائل الحاجز لتحسين ظروف الإغلاق، مما يُمكّن من التشغيل الموثوق عند ضغوط أعلى في العمليات.
الاستخدامات النموذجية
تُناسب أختام الخرطوشة الواحدة معظم التطبيقات الصناعية العامة. تعمل خدمة المياه النظيفة، والمواد الكيميائية المعتدلة، ومضخات المعالجة القياسية بشكل جيد مع الأختام الفردية.
تُستخدم أختام الخرطوشة المزدوجة في تطبيقات بالغة الأهمية. تتطلب المواد الكيميائية السامة، والمواد العضوية المتطايرة، والمنتجات باهظة الثمن حمايةً بأختام مزدوجة. وكثيرًا ما تُلزم اللوائح البيئية باستخدام أختام مزدوجة لبعض السوائل.
طول العمر
عادةً ما تدوم الأختام الفردية من أشهر إلى سنوات حسب شدة الاستخدام. يؤثر تآكل السطح بشكل مباشر على حياة الفقمة نظرًا لعدم وجود نسخة احتياطية.
عادةً ما تدوم الأختام المزدوجة لفترة أطول. يحافظ السائل الحاجز على نظافة الأسطح وبرودتها. يمنع التصميم المبتكر الأعطال الكارثية، مما يزيد من متوسط الوقت بين عمليات الإصلاح.
الأنظمة المساعدة
تحتاج الأختام الفردية إلى أنظمة دعم بسيطة. خطط التنظيف توفير التبريد والتنظيف عند الحاجة.
تتطلب الأختام المزدوجة أنظمة سوائل حاجزة متكاملة. تدعم الخزانات، ومضخات الدوران، والمبادلات الحرارية، وأجهزة التحكم في الضغط التشغيل السليم.
الدورية
تُركّز صيانة الختم الواحد على مجموعة واحدة من الختم. تبقى إجراءات الفحص والاستبدال سهلة وبسيطة.
تتطلب صيانة نظام الختم المزدوج مكونات أكثر. تحتاج مجموعتا الختم إلى عناية خاصة. يتطلب سائل الحاجز استبدالًا دوريًا. تحتاج مكونات نظام الدعم إلى صيانة دورية. مع ذلك، تُسهّل مراقبة الحالة باستخدام تحليل سائل الحاجز.
التكلفة
أختام الخرطوشة الواحدة أقل تكلفةً في البداية. يؤدي قلة المكونات وأنظمة الدعم البسيطة إلى انخفاض سعر الشراء.
تُمثل أختام الخرطوشة المزدوجة استثمارًا أعلى. تكلفة الختم نفسه أعلى. تُضيف أنظمة السوائل الحاجزة تكاليف باهظة، كما تزيد تكلفة التركيب.
