يُعد ضغط صندوق الحشو معيارًا أساسيًا 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 المنتج. مكونات الختم.
في هذه التدوينة، سنتعمق في مفهوم ضغط صندوق الحشو، ونستكشف تعريفه، والعوامل المؤثرة فيه، ونطاقاته النموذجية، وصيغة حسابه. سنناقش أيضًا أهمية ضغط صندوق الحشو للأختام الميكانيكية، والمشكلات المحتملة الناجمة عن سوء إدارة الضغط، وطرق التحكم فيه وضبطه بفعالية.
ما هو ضغط صندوق الحشو؟
في مضخة الطرد المركزي، صندوق الحشو عبارة عن مساحة أسطوانية تقع بين غلاف المضخة والعمود الدوار، وتحتوي على ختم آلي أو التعبئة. يشير ضغط صندوق الحشو إلى ضغط السائل الموجود داخل هذه المساحة أثناء تشغيل المضخة.
يُعد ضغط صندوق الحشو معيارًا أساسيًا في الأداء السليم للأختام الميكانيكية وطول عمرها. فهو يؤثر على تزييت سطح الختم، وتبريده، وقدرته على الحفاظ على طبقة سائلة بين الختم الثابت والدوار. وجوه الفقمة. يمكن أن يؤدي الضغط غير الكافي لصندوق الحشو إلى عدم كفاية التزييت والتبريد، مما يؤدي إلى حدوث خلل مبكر فشل الختم بسبب زيادة الاحتكاك وتوليد الحرارة.
من ناحية أخرى، قد يؤدي الضغط الزائد لصندوق الحشو إلى انفصال أسطح الختم الميكانيكية، مما يؤدي إلى زيادة التسرب وانخفاض فعالية الختم. كما قد يؤدي الضغط العالي إلى تآكل أسرع لأسطح الختم والمكونات الأخرى، مما يُقلل من العمر الافتراضي الكلي. حياة الفقمة.
العوامل المؤثرة على ضغط صندوق الحشو
تصميم المضخة
تصميم المضخة، وخاصة موقعها حجرة الختم يؤثر قرب حجرة الختم من المكره على ضغط صندوق الحشو. كلما اقتربت حجرة الختم من المكره، ارتفع الضغط بسبب تأثير قوة الطرد المركزي للمكره.
ضغوط الشفط والتفريغ
يؤثر ضغطا الشفط والتفريغ للمضخة بشكل مباشر على ضغط صندوق الحشو. وبشكل عام، يؤدي ارتفاع ضغطي الشفط والتفريغ إلى زيادة ضغط صندوق الحشو. كما يؤثر فرق الضغط بين جانبي الشفط والتفريغ في المضخة على ضغط صندوق الحشو.
وجود ثقوب التوازن أو حلقات التآكل
وجود ثقوب التوازن أو حلقات التآكل في المضخة يمكن أن يؤثر بشكل كبير على ضغط صندوق التعبئة. ثقوب التوازن هي فتحات صغيرة تسمح بتدفق السائل من جانب الضغط العالي في الدافع إلى جانب الضغط المنخفض، مما يساعد على موازنة الضغط وتقليل الدفع المحوري على الدافع.
حلقات التآكل، من ناحية أخرى، هي حلقات قابلة للاستبدال تُركّب بين الدافع وغلاف المضخة لتقليل التسرب من جانب الضغط العالي إلى جانب الضغط المنخفض. يساعد وجود ثقوب التوازن أو حلقات التآكل في الحفاظ على ثبات ضغط صندوق التعبئة.
خصائص السوائل
يمكن لخصائص السائل المُضخّ، مثل لزوجته ودرجة حرارته، أن تؤثر على ضغط صندوق الحشو. تميل السوائل ذات اللزوجة العالية إلى خلق ضغوط أعلى داخل صندوق الحشو نتيجةً لزيادة مقاومة التدفق. وبالمثل، يمكن أن تؤدي درجات حرارة السوائل المرتفعة إلى زيادة الضغوط مع تمدد السائل وانخفاض لزوجته.
النطاقات النموذجية لضغط صندوق الحشو
| نوع المضخة | نطاق ضغط صندوق الحشو النموذجي |
|---|---|
| مرحلة واحدة، شفط نهائي | 10-20 رطل / بوصة مربعة (0.7-1.4 بار) |
| مرحلة واحدة، شفط مزدوج | 15-30 رطل / بوصة مربعة (1.0-2.1 بار) |
| متعدد المراحل، أفقي | 20-50 رطل / بوصة مربعة (1.4-3.4 بار) |
| متعدد المراحل، عمودي | 30-60 رطل / بوصة مربعة (2.1-4.1 بار) |
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
- يحافظ على طبقة السائل التشحيم: يضمن ضغط صندوق الحشو المناسب وجود طبقة سائلة كافية بين وجوه الختم، مما يقلل الاحتكاك والتآكل.
- يمنع تبخر السوائل: يحافظ الضغط الكافي على السائل المختوم من التبخر عند أسطح الختم، مما يتجنب تلف التجويف وفشل الختم.
- يتيح تتبع وجه الختم بشكل صحيح: يسمح الضغط المتوازن لأوجه الختم بالحفاظ على الاتصال والتتبع المناسبين، مما يمنع التسرب والتآكل المبكر.
- تسهيل 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 قد يؤدي إلى مشاكل مختلفة، بما في ذلك:
- التسرب المفرط: يمكن أن يؤدي الضغط المنخفض إلى فتح أسطح الختم، مما يؤدي إلى تسرب السوائل وانخفاض كفاءة الختم.
- تآكل الختم المبكر: يمكن أن يؤدي الضغط غير الكافي إلى زيادة الاحتكاك والتآكل بين وجوه الختم، مما يؤدي إلى تقصير عمر الختم.
- تلف وجه الختم: يمكن أن يؤدي الضغط المرتفع إلى إغلاق وجوه الختم بإحكام شديد، مما يؤدي إلى توليد حرارة زائدة واحتمال حدوث تشققات أو أضرار حرارية.
- التجويف وتبخر السوائل: قد يؤدي الضغط غير الكافي إلى تبخر السائل المختوم عند أسطح الختم، مما يتسبب في تلف التجويف وفشل الختم.
طرق التحكم في ضغط صندوق الحشو أو تعديله
استخدام فتحات التوازن أو حلقات التآكل الخلفية
يمكن دمج فتحات التوازن أو حلقات التآكل الخلفية في تصميم مانع التسرب للمساعدة في تنظيم ضغط صندوق الحشو. تتيح هذه الميزات تدفق كمية مُتحكم بها من سائل الضغط العالي من جانب التفريغ إلى صندوق الحشو، مما يُوازن فرق الضغط عبر أسطح مانع التسرب. من خلال موازنة الضغط بفعالية، تُساعد عناصر التصميم هذه على الحفاظ على التلامس الصحيح لسطح مانع التسرب وتقليل التآكل.
تركيب أنظمة التدفق الخارجية
خارجي أنظمة التنظيف يمكن استخدامه لإدخال سائل نظيف ومتوافق إلى صندوق الحشو بضغط مُتحكم فيه. يُساعد سائل التنظيف هذا على الحفاظ على الضغط المطلوب في صندوق الحشو، مع توفير التبريد والتشحيم لأسطح الختم. تدفق خارجي تُعد هذه الأنظمة مفيدة بشكل خاص عند التعامل مع السوائل الكاشطة أو المسببة للتآكل أو ذات درجات الحرارة العالية والتي قد تؤدي إلى إتلاف أسطح الختم أو التسبب في فشل مبكر.
