ما هو ضغط صندوق الحشو في الختم الميكانيكي

يعد ضغط صندوق الحشو أحد المعايير المهمة في تشغيل وأداء الأختام الميكانيكية في المضخات وغيرها من المعدات الدوارة. يضمن الحفاظ على ضغط صندوق الحشو الأمثل الأداء السليم للأختام الميكانيكية، ويمنع التسرب، ويطيل عمر مكونات الختم.

في منشور المدونة هذا، سنتعمق في مفهوم ضغط صندوق الحشو، ونستكشف تعريفه والعوامل المؤثرة فيه والنطاقات النموذجية والصيغة المستخدمة لحسابه. وسنناقش أيضًا أهمية ضغط صندوق الحشو للأختام الميكانيكية، والمشكلات المحتملة الناشئة عن إدارة الضغط بشكل غير صحيح، وطرق التحكم في الضغط وضبطه بشكل فعال.

ما هو ضغط صندوق الحشو

في مضخة الطرد المركزيصندوق الحشو هو مساحة أسطوانية تقع بين غلاف المضخة والعمود الدوار، وتحتوي على الختم الميكانيكي أو الحشو. يشير ضغط صندوق الحشو إلى ضغط السائل الموجود داخل هذه المساحة أثناء تشغيل المضخة.

يعد ضغط صندوق الحشو أحد المعايير المهمة في الأداء السليم وطول عمر الأختام الميكانيكية. فهو يؤثر على وجه الفقمة التشحيم والتبريد والقدرة على الحفاظ على طبقة سائلة بين وجهي الختم الثابت والدوار. يمكن أن يؤدي الضغط غير الكافي لصندوق الحشو إلى تشحيم وتبريد غير كافيين، مما يؤدي إلى فشل الختم المبكر بسبب زيادة الاحتكاك وتوليد الحرارة.

من ناحية أخرى، قد يؤدي الضغط الزائد لصندوق الحشو إلى انفصال أسطح الختم الميكانيكي، مما يؤدي إلى زيادة التسرب وانخفاض فعالية الختم. يمكن أن يؤدي الضغط العالي أيضًا إلى التآكل السريع لأسطح الختم والمكونات الأخرى، مما يؤدي إلى تقصير عمر الختم الإجمالي.

العوامل المؤثرة على ضغط صندوق الحشو

تصميم المضخة

يؤثر تصميم المضخة، وخاصة موقع حجرة الختم وقربها من الدافع، على ضغط صندوق الحشو. كلما اقتربت حجرة الختم من الدافع، زاد الضغط بسبب تأثير قوة الطرد المركزي للدافع.

ضغوط الشفط والتفريغ

تؤثر ضغوط الشفط والتفريغ للمضخة بشكل مباشر على ضغط صندوق الحشو. بشكل عام، تؤدي ضغوط الشفط والتفريغ الأعلى إلى زيادة ضغط صندوق الحشو. يؤثر أيضًا فرق الضغط بين جانبي الشفط والتفريغ للمضخة على ضغط صندوق الحشو.

وجود ثقوب التوازن أو حلقات التآكل

إن وجود فتحات التوازن أو حلقات التآكل في المضخة يمكن أن يؤثر بشكل كبير على ضغط صندوق الحشو. فتحات التوازن عبارة عن فتحات صغيرة تسمح للسائل بالتدفق من جانب الضغط العالي للمكره إلى جانب الضغط المنخفض، مما يساعد في معادلة الضغط وتقليل الدفع المحوري على المكره.

من ناحية أخرى، تعتبر حلقات التآكل حلقات قابلة للاستبدال يتم تركيبها بين الدافع وغلاف المضخة لتقليل التسرب من جانب الضغط العالي إلى جانب الضغط المنخفض. يمكن أن يساعد وجود فتحات التوازن أو حلقات التآكل في الحفاظ على ضغط أكثر ثباتًا لصندوق الحشو.

خصائص السوائل

يمكن لخصائص السائل الذي يتم ضخه، مثل اللزوجة ودرجة الحرارة، أن تؤثر على ضغط صندوق الحشو. تميل السوائل ذات اللزوجة الأعلى إلى خلق ضغوط أعلى داخل صندوق الحشو بسبب زيادة مقاومة التدفق. وبالمثل، يمكن أن تؤدي درجات حرارة السوائل المرتفعة إلى زيادة الضغوط مع تمدد السائل وانخفاض لزوجته.

النطاقات النموذجية لضغط صندوق الحشو

صيغة ضغط صندوق الحشو

يمكن حساب ضغط صندوق الحشو باستخدام الصيغة التالية:

P_sb = P_s + (P_d – P_s) × ك

أين:

• P_sb = ضغط صندوق الحشو
• P_s = ضغط الشفط
• P_d = ضغط التفريغ
• k = ثابت (عادةً 0.4-0.6، اعتمادًا على تصميم المضخة وفتحات التوازن/حلقات التآكل)

وظائف ضغط صندوق الحشو للأختام الميكانيكية

1. يحافظ على طبقة سائل التشحيم: يضمن ضغط صندوق الحشو المناسب وجود طبقة سائل كافية بين وجوه الختم، مما يقلل الاحتكاك والتآكل.
2. يمنع تبخر السوائل: يحافظ الضغط الكافي على عدم تبخر السائل المختوم عند أسطح الختم، مما يتجنب تلف التجويف وفشل الختم.
3. يتيح تتبع وجه الختم بشكل صحيح: يسمح الضغط المتوازن لوجوه الختم بالحفاظ على الاتصال والتتبع المناسبين، مما يمنع التسرب والتآكل المبكر.
4. يسهل تبديد الحرارة: يعمل الضغط المناسب على تعزيز دوران السوائل، مما يساعد على تبديد الحرارة الناتجة عن احتكاك وجه الختم.

المشاكل المحتملة الناجمة عن إدارة الضغط غير السليمة

إن عدم الحفاظ على الضغط المناسب لصندوق الحشو يمكن أن يؤدي إلى مشاكل مختلفة، بما في ذلك:

1. التسرب المفرط: يمكن أن يؤدي الضغط المنخفض إلى فتح أسطح الختم، مما يؤدي إلى تسرب السوائل وانخفاض كفاءة الختم.
2. تآكل الختم المبكر: يمكن أن يؤدي الضغط غير الكافي إلى زيادة الاحتكاك والتآكل بين وجوه الختم، مما يؤدي إلى تقصير عمر الختم.
3. تلف وجه الختم: يمكن أن يؤدي الضغط المرتفع إلى إغلاق وجوه الختم بإحكام شديد، مما يؤدي إلى توليد حرارة مفرطة واحتمال حدوث تشققات أو أضرار حرارية.
4. التجويف وتبخر السوائل: قد يؤدي الضغط غير الكافي إلى تبخر السائل المختوم عند أسطح الختم، مما يتسبب في تلف التجويف وفشل الختم.

طرق التحكم أو تعديل ضغط صندوق الحشو

استخدام فتحات التوازن أو حلقات التآكل الخلفية

يمكن دمج فتحات التوازن أو حلقات التآكل الخلفية في تصميم الختم للمساعدة في تنظيم ضغط صندوق الحشو. تسمح هذه الميزات بكمية محكومة من السائل عالي الضغط بالتدفق من جانب التفريغ إلى صندوق الحشو، مما يعاكس فرق الضغط عبر أسطح الختم. من خلال موازنة الضغط بشكل فعال، تساعد عناصر التصميم هذه في الحفاظ على ملامسة وجه الختم بشكل صحيح وتقليل التآكل.

تركيب أنظمة الصرف الخارجية

يمكن استخدام أنظمة التنظيف الخارجية لإدخال سائل نظيف ومتوافق إلى صندوق الحشو عند ضغط متحكم فيه. يساعد سائل التنظيف هذا في الحفاظ على الضغط المطلوب في صندوق الحشو، مع توفير التبريد والتزييت لأسطح الختم. أنظمة التنظيف الخارجية مفيدة بشكل خاص عند التعامل مع السوائل الكاشطة أو المسببة للتآكل أو عالية الحرارة والتي قد تتسبب بخلاف ذلك في إتلاف أسطح الختم أو التسبب في فشل مبكر.