ختم الشفة المفردة مقابل ختم الشفة المزدوجة: ما هو الفرق؟

ما هو ختم الشفة الواحدة

ختم الشفة المفردة، والمعروف أيضًا باسم ختم الزيت بشفة واحدة، هو نوع من الأختام التي تتميز بشفة واحدة لمنع التسرب والحماية من الملوثات. تعد أختام الشفة المفردة خيارًا شائعًا للعديد من التطبيقات نظرًا لتصميماتها الفعالة من حيث التكلفة والأداء الموثوق به. تُستخدم هذه الأختام عادةً في محامل العجلات وأختام الترس الصغير وتطبيقات الأختام الدوارة الأخرى.

الوظيفة الأساسية لسدادة الشفة المفردة هي إنشاء حاجز ضد تسرب السوائل ودخول الملوثات مثل الغبار والماء. تتكون السدادة من شفة مطاطية واحدة تلامس سطح السدادة، وعادة ما تكون مادة غلاف العمود أو التجويف. يتم اختيار مادة الشفة بناءً على عوامل مثل مقاومة المواد الكيميائية ونطاق درجة الحرارة والتوافق مع السائل المعني.

غالبًا ما تتضمن أختام الشفة المفردة زنبركًا مطاطيًا للحفاظ على اتصال ثابت بين الشفة وسطح الختم. يوفر زنبرك المطاط صلابة هيكلية ويساعد في تعويض التآكل بمرور الوقت. يسمح تصميم ختم الشفة بتكوين طبقة تشحيم رقيقة بين الشفة وسطح الختم، مما يقلل الاحتكاك ويقلل من تطور الحرارة.

مزايا ختم الشفة الواحدة

• تصميم أبسط:تتمتع أختام الشفة المفردة بتصميم أكثر بساطة مقارنة بأختام الشفة المزدوجة، مما يجعلها أسهل في التصنيع والتركيب.
• انخفاض الاحتكاك:مع وجود شفة مانعة للتسرب واحدة فقط على اتصال بعمود أو سطح التجويف، تولد أختام الشفة المفردة احتكاكًا أقل مقارنة بأختام الشفة المزدوجة. يقلل هذا الاحتكاك المنخفض من تطور الحرارة، وهو أمر بالغ الأهمية في التطبيقات عالية السرعة أو عند التعامل مع السوائل الحساسة لدرجة الحرارة.
• متطلبات عزم الدوران المنخفضة:بسبب الاحتكاك المنخفض، تتطلب أختام الشفة الواحدة عزم دوران أقل للعمل بشكل فعال. يمكن أن يؤدي انخفاض عزم الدوران هذا إلى توفير الطاقة وإطالة عمر الختم، خاصة في التطبيقات ذات التشغيل والتوقف المتكرر أو السرعات المتغيرة.
• تصميم مضغوط:تتميز أختام الشفة المفردة عادةً بملف تعريف أكثر إحكاما من أختام الشفة المزدوجة، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات ذات المساحة المحدودة أو الخلوص الضيق.
• أسهل في الصيانة:التصميم البسيط للأختام ذات الشفة الواحدة يجعلها أسهل في الفحص والتنظيف والاستبدال عند الضرورة. وهذا من شأنه أن يؤدي إلى تقليل تكاليف الصيانة ووقت التوقف عن العمل، وخاصة في التطبيقات التي تتطلب استبدال الأختام بشكل متكرر.

عيوب ختم الشفة الواحدة

• حماية أقل ضد الملوثات:توفر أختام الشفة المفردة حماية أقل ضد دخول الغبار والأوساخ والمواد الملوثة الأخرى مقارنة بأختام الشفة المزدوجة. تعمل شفاه الغبار الإضافية أو الختم الثانوي في تصميمات الشفة المزدوجة كحاجز إضافي، مما يوفر حماية فائقة في البيئات القاسية.
• انخفاض المقاومة الكيميائية:في بعض الحالات، قد تكون مقاومة المواد الكيميائية لأختام الشفة المفردة أقل مقارنة بأختام الشفة المزدوجة. يمكن أن يؤدي اختيار مادة الشفة ووجود سائل حاجز في تصميمات الشفة المزدوجة إلى تعزيز قدرة الختم على تحمل التعرض للمواد الكيميائية العدوانية، مما يجعلها خيارًا أفضل للتطبيقات في الصناعة الكيميائية.
• انخفاض كفاءة الختم:قد تكون كفاءة الختم في السدادات ذات الشفة المفردة أقل مقارنة بالسدادات ذات الشفة المزدوجة، وخاصة في التطبيقات ذات فروق الضغط العالية أو عند التعامل مع السوائل منخفضة اللزوجة. توفر السدادات ذات الشفة المزدوجة في التصميمات ذات الشفة المزدوجة حاجزًا أكثر فعالية ضد التسرب، مما يضمن احتواءً أفضل للسائل المعني.
• تآكل أسرع في البيئات الكاشطة:في التطبيقات التي تتضمن جزيئات أو ملوثات كاشطة، قد تتعرض أختام الشفة المفردة للتآكل بشكل أسرع مقارنة بأختام الشفة المزدوجة. تساعد الحماية الإضافية التي توفرها الختم الثانوي في تصميمات الشفة المزدوجة على إطالة عمر الختم في الظروف الكاشطة.

متى تستخدم ختم الشفة الواحدة

تعتبر أختام الشفة الواحدة خيارًا شائعًا للعديد من التطبيقات نظرًا لتصميماتها الفعالة من حيث التكلفة وقدرتها على توفير أداء إغلاق مناسب في البيئات الأقل تطلبًا. هذه الأختام مناسبة بشكل أفضل للتطبيقات ذات السرعات والضغوط ودرجات الحرارة المعتدلة. تُستخدم أختام الزيت ذات الشفة الواحدة بشكل شائع في علب التروس والمضخات والمحركات حيث تكون شفة الإغلاق الواحدة كافية لمنع تسرب مواد التشحيم، مثل الشحوم أو الزيت.

تعتبر أختام الشفة المفردة مثالية للتطبيقات حيث يكون سطح الختم ناعمًا نسبيًا وخاليًا من الملوثات. تعمل بشكل جيد على الأعمدة المصنوعة من مواد صلبة ويمكن أن توفر حاجزًا فعالًا ضد دخول الأوساخ والغبار والرطوبة. ومع ذلك، في البيئات ذات مستويات التلوث العالية أو حيث يكون سطح الختم عرضة للتآكل، قد لا توفر أختام الشفة المفردة حماية كافية، وقد تكون أختام الشفة المزدوجة خيارًا أفضل.

ما هو ختم الشفاه المزدوج

ختم الشفة المزدوجة، والمعروف أيضًا باسم ختم زيت الشفة المزدوجة أو ختم الشفة المزدوجة، هو نوع من ختم آلي توفر حماية إضافية ضد الملوثات والتسرب مقارنة بأختام الشفة المفردة. تتميز أختام الشفة المزدوجة بشفتين منفصلتين للختم، مصنوعة عادةً من مادة مطاطية أو مطاطية مرنة، مما يخلق حاجزًا ضد تسرب السوائل ودخول الأوساخ والغبار والماء.

الختم الأساسي، أو الختم الداخلي، مسؤول عن الاحتفاظ بالمواد المشحمة داخل النظام، بينما يعمل الختم الثانوي، أو الختم الخارجي، كحاجز ضد الملوثات الخارجية. غالبًا ما يتم ملء المساحة بين شفتي الختم بسائل حاجز أو شحم، مما يعزز أداء الختم ويوفر التزييت لأسطح الختم.

مزايا ختم الشفاه المزدوجة

• حماية معززة:توفر أختام الشفة المزدوجة مستوى إضافيًا من الحماية مقارنة بأختام الشفة المفردة. يعمل الختم الثانوي، أو شفة الغبار، كحاجز ضد دخول الماء والغبار والمواد الملوثة الأخرى، مما يضمن بقاء الختم الأساسي نظيفًا وعمليًا.
• تحسين التزييت:يسمح تصميم الشفة المزدوجة بالاحتفاظ بغشاء تشحيم بين شفتي الختم. يقلل هذا الغشاء التشحيمي الهيدروديناميكي من الاحتكاك وتوليد الحرارة، مما يؤدي إلى إطالة عمر الختم وتحسين الأداء. يعمل وجود سائل حاجز أو شحم تشحيم على تعزيز وظيفة الختم بشكل أكبر ويوفر حماية إضافية ضد التسرب.
• زيادة صلابة الهيكل:غالبًا ما تتضمن أختام الشفاه المزدوجة تصميم زنبرك الرباط، والذي يوفر صلابة هيكلية متزايدة مقارنة بأختام الشفاه المفردة. يساعد زنبرك الرباط في الحفاظ على اتصال ثابت بين شفاه الختم وسطح الختم، حتى في ظل ظروف الضغط المتغيرة.
• الختم الآمن:في حالة فشل الختم الأساسي، يعمل الختم الثانوي بتصميم الشفة المزدوجة كآلية أمان، مما يمنع التسرب الفوري ويسمح بالصيانة في الوقت المناسب. هذا التكرار مهم بشكل خاص في التطبيقات حيث يمكن أن يؤدي فشل الختم إلى توقف كبير عن العمل أو مخاطر بيئية أو مخاطر تتعلق بالسلامة.

عيوب ختم الشفاه المزدوجة

• تكلفة أعلى:تعتبر الأختام ذات الشفة المزدوجة أكثر تكلفة بشكل عام من الأختام ذات الشفة المفردة بسبب تصميمها الأكثر تعقيدًا والمكونات الإضافية، مثل الختم الثانوي ونابض الرباط. يمكن أن يكون هذا الاختلاف في التكلفة عاملاً مهمًا عند اختيار الختم المناسب لتطبيق ما، وخاصة في البيئات الصناعية واسعة النطاق حيث تكون هناك حاجة إلى العديد من الأختام.
• زيادة الاحتكاك:قد تؤدي الشفة الإضافية في أختام الشفة المزدوجة إلى احتكاك أعلى مقارنة بأختام الشفة المفردة. وقد يؤدي هذا الاحتكاك المتزايد إلى توليد حرارة أكبر، مما قد يتسبب في تآكل مبكر وتقليل عمر الختم في بعض التطبيقات. كما يمكن للحرارة الناتجة عن الاحتكاك أن تؤثر سلبًا على الفيلم المزلق، مما قد يعرض أداء الختم للخطر.
• توافق محدود للسرعة العالية:قد لا تكون أختام الشفة المزدوجة مناسبة للتطبيقات عالية السرعة بسبب زيادة الاحتكاك وتطور الحرارة. يمكن أن تتسبب الشفة الإضافية في المزيد من السحب على العمود الدوار، مما يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة وتسارع التآكل. على النقيض من ذلك، غالبًا ما يكون لأختام الشفة المفردة تصميم أكثر انسيابية يسمح بأداء أفضل في البيئات عالية السرعة.
• التثبيت أكثر تعقيدًا:تتطلب أختام الشفة المزدوجة عادةً محاذاة وتثبيتًا أكثر دقة مقارنة بأختام الشفة المفردة. يمكن للمكونات الإضافية، مثل الختم الثانوي ونابض الرباط، أن تجعل عملية التثبيت أكثر تحديًا وتستغرق وقتًا طويلاً.

متى تستخدم ختم الشفاه المزدوج؟

تعتبر الأختام ذات الشفاه المزدوجة مناسبة بشكل خاص للتطبيقات عالية السرعة، مثل تلك الموجودة في الصناعة البحرية، حيث يكون خطر التلوث والتسرب أعلى.

كما تعد أختام الشفاه المزدوجة خيارًا جيدًا للتطبيقات التي تنطوي على ظروف صعبة، مثل درجات الحرارة المرتفعة أو التعرض للمواد الكيميائية القاسية. إن استخدام المواد المتقدمة، مثل FKM-EAL (Fluoroelastomer – Environmentally Adapted Lubricant) لأختام الشفاه، يمكن أن يوفر مقاومة كيميائية ممتازة ومتانة في هذه البيئات الصعبة.