उच्च तापमान के लिए मैकेनिकल सील का चयन कैसे करें

उच्च तापमान के लिए मैकेनिकल सील क्या है?

A यांत्रिक मुहर उच्च तापमान के लिए, अत्यधिक गर्मी की स्थिति में काम करने वाले घूर्णन उपकरणों में यह एक महत्वपूर्ण घटक है। ये विशेष सील उच्च तापमान को सहन करने के लिए डिज़ाइन की गई हैं, साथ ही अपनी सीलिंग प्रभावशीलता बनाए रखती हैं, रिसाव को रोकती हैं और विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित करती हैं। उच्च तापमान वाली यांत्रिक सील का उपयोग तेल और गैस, रासायनिक प्रसंस्करण, विद्युत उत्पादन और एयरोस्पेस सहित विभिन्न उद्योगों में किया जाता है।

उच्च-तापमान यांत्रिक सील उच्च तापमान वाले वातावरण में उत्पन्न होने वाली अनूठी चुनौतियों से निपटने के लिए डिज़ाइन की गई हैं। उन्हें तापीय विस्तार, पदार्थ क्षरण, द्रव वाष्पीकरण, और संभावित कोकिंग या दूषण से निपटना पड़ता है। सील घटकोंइन मुद्दों को हल करने के लिए, उच्च तापमान सील में संतुलित सील चेहरे, फ्लोटिंग घटक और उन्नत सामग्री संयोजन जैसी विशेषताएं शामिल होती हैं जो अत्यधिक गर्मी का सामना कर सकती हैं और अपनी आयामी स्थिरता बनाए रख सकती हैं।

यांत्रिक मुहरों पर उच्च तापमान वाले वातावरण की चुनौतियाँ

सामग्री का क्षरण

उच्च तापमान के कारण हो सकता है सील सामग्री क्षीण हो जाना, यांत्रिक गुण खो देना, और समय से पहले ही खराब हो जाना। पॉलिमर, इलास्टोमर्स, और यहाँ तक कि धातुएँ भी उच्च तापमान पर नरम, भंगुर हो सकती हैं, या रासायनिक परिवर्तनों से गुज़र सकती हैं, जिससे सीलिंग का प्रदर्शन प्रभावित होता है।

तापीय विस्तार और यांत्रिक विरूपण

तापमान में उतार-चढ़ाव और प्रवणता सील घटकों और आस-पास के उपकरणों के बीच विभेदक तापीय विस्तार का कारण बन सकती है। इसके परिणामस्वरूप यांत्रिक विकृति, सीलिंग संपर्क का टूटना और रिसाव पथ हो सकते हैं।

द्रव वाष्पीकरण और शुष्क रनिंग

उच्च तापमान वाले तरल पदार्थ वाष्पीकरण के लिए प्रवण होते हैं, विशेष रूप से सीलिंग इंटरफ़ेस पर। वाष्पीकरण से शुष्क संचालन की स्थिति, अधिक घिसाव और सील विफलताएक स्थिर द्रव फिल्म बनाए रखना महत्वपूर्ण है सील स्नेहन और गर्मी अपव्यय.

सील घटकों का कोकिंग और फाउलिंग

कुछ उच्च-तापमान तरल पदार्थ, जैसे हाइड्रोकार्बन, कोकिंग से गुज़र सकते हैं या सील के किनारों और घटकों पर जमाव छोड़ सकते हैं। कोकिंग और गंदगी सीलिंग इंटरफ़ेस को बाधित करती है, घर्षणकारी घिसाव पैदा करती है, और सील के प्रदर्शन को ख़राब करती है।

उच्च तापमान सेवा के लिए मैकेनिकल सील चुनने में प्रमुख कारक

प्रक्रिया द्रव गुण

उच्च तापमान सेवा के लिए उपयुक्त यांत्रिक सील निर्धारित करने में प्रक्रिया द्रव के गुण महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। प्रमुख बातों में द्रव की रासायनिक संरचना, श्यानता, और उच्च तापमान पर प्रावस्था परिवर्तन की संभावना शामिल है।

उदाहरण के लिए, उच्च वाष्प दाब वाले तरल पदार्थों के लिए वाष्पीकरण को रोकने और सीलिंग इंटरफ़ेस पर तरल पदार्थ बनाए रखने हेतु विशेष सील डिज़ाइन की आवश्यकता हो सकती है। इसके अतिरिक्त, संक्षारक या आक्रामक तरल पदार्थों के लिए समय से पहले खराब होने से बचाने के लिए रासायनिक रूप से प्रतिरोधी सील फेस सामग्री और इलास्टोमर्स का उपयोग आवश्यक हो सकता है।

सील सामग्री की तापमान सीमा

उच्च तापमान वाले वातावरण सील सामग्री को उसकी सीमा तक धकेल सकते हैं, इसलिए ऐसे घटकों का चयन करना आवश्यक है जो अपेक्षित परिचालन स्थितियों का सामना कर सकें। सिलिकॉन कार्बाइड, टंगस्टन कार्बाइड और कार्बन ग्रेफाइट जैसी सील फेस सामग्रियों की अधिकतम तापमान रेटिंग का सावधानीपूर्वक मूल्यांकन किया जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वे वांछित परिचालन तापमान पर अपनी अखंडता और ट्रिबोलॉजिकल गुणों को बनाए रख सकें।

इसी तरह, द्वितीयक सीलों में प्रयुक्त इलास्टोमर्सएफकेएम, एफएफकेएम और पीटीएफई जैसे सामग्रियों को उनके तापमान स्थिरता और उच्च तापमान की स्थितियों में उनके सीलिंग गुणों को बनाए रखने की क्षमता के आधार पर चुना जाना चाहिए।

सील डिज़ाइनों की दबाव क्षमताएँ

उच्च-तापमान अनुप्रयोगों में यांत्रिक सील की दबाव रेटिंग एक और महत्वपूर्ण कारक है। सील डिज़ाइनों को सीलिंग इंटरफ़ेस की अखंडता से समझौता किए बिना या अत्यधिक रिसाव की अनुमति दिए बिना अपेक्षित परिचालन दबावों को सहन करने में सक्षम होना चाहिए।

अतिरिक्त सीलिंग अतिरेक प्रदान करने और दबाव क्षमताओं को बढ़ाने के लिए अक्सर उच्च दबाव, उच्च तापमान सेवाओं में बैक-टू-बैक और टेंडम सील व्यवस्था का उपयोग किया जाता है। मुहर का चयन उच्च संपीड़न शक्ति वाली फेस सामग्रियों और मजबूत सील हाउसिंग डिजाइनों के उपयोग से उच्च तापमान वाले वातावरण में यांत्रिक सीलों के दबाव प्रदर्शन में और सुधार हो सकता है।

शाफ्ट गति और उपकरण गतिशीलता

उपकरण की घूर्णन गति और संबंधित शाफ्ट गतिकी उच्च-तापमान अनुप्रयोगों में यांत्रिक सीलों के प्रदर्शन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकती है। उच्च शाफ्ट गति घर्षण के कारण सीलिंग इंटरफ़ेस पर अधिक ऊष्मा उत्पन्न कर सकती है, जिससे सील घटकों का घिसाव और संभावित तापीय विकृति बढ़ सकती है।

इन समस्याओं को कम करने के लिए, सर्पिल खांचे या लेज़र-अंकित फ़ेस पैटर्न जैसी उन्नत स्नेहन विशेषताओं वाले सील डिज़ाइनों का उपयोग ऊष्मा अपव्यय को बेहतर बनाने और सील फ़ेस के बीच एक स्थिर द्रव फ़िल्म बनाए रखने के लिए किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, लचीले ग्रेफाइट या ग्राफ़ोइल सेकेंडरी सील का उपयोग शाफ्ट के गलत संरेखण को समायोजित कर सकता है और उच्च-तापमान सेवा में सील के प्रदर्शन पर उपकरण गतिशीलता के प्रभाव को कम कर सकता है।

उच्च तापमान अनुप्रयोगों के लिए यांत्रिक सील के प्रकार और व्यवस्थाएँ

बैक-टू-बैक व्यवस्था

बैक-टू-बैक सील व्यवस्था में, दो यांत्रिक सीलों को उनकी पिछली प्लेटों को एक-दूसरे के सामने रखकर लगाया जाता है। यह विन्यास सीलों के बीच शीतलन या अवरोधक द्रव के संचार की अनुमति देता है, जिससे ऊष्मा अपव्यय का प्रभावी ढंग से प्रबंधन होता है।

बैक-टू-बैक सील उच्च-तापमान अनुप्रयोगों के लिए आदर्श हैं जहाँ प्रक्रिया द्रव विशेष रूप से गर्म होता है या जहाँ घटकों का तापीय विस्तार चिंता का विषय होता है। अवरोधक द्रव सील के किनारों के लिए एक स्थिर वातावरण बनाए रखने, सामग्री के क्षरण को रोकने और इष्टतम प्रदर्शन सुनिश्चित करने में मदद करता है।

आमने-सामने की व्यवस्था

आमने-सामने सील व्यवस्था में दो यांत्रिक सील लगे होते हैं जिनके सील मुख एक-दूसरे की ओर उन्मुख होते हैं। यह व्यवस्था उच्च-तापमान अनुप्रयोगों में लाभदायक होती है जहाँ प्रक्रिया द्रव स्वच्छ होता है और सील घटकों के अवरुद्ध या दूषित होने का जोखिम नहीं होता है।

आमने-सामने की मुहरें सील फ़ेस के माध्यम से कुशल ऊष्मा अपव्यय की अनुमति देता है, क्योंकि शीतलन द्रव दोनों फ़ेस के सेटों से सीधे संपर्क कर सकता है। सील फ़ेस के उचित शीतलन और स्नेहन को सुनिश्चित करने के लिए इस व्यवस्था का उपयोग अक्सर उपयुक्त पाइपिंग योजना के साथ किया जाता है।

अग्रानुक्रम व्यवस्था

टेंडेम सील व्यवस्था में दो यांत्रिक सील श्रृंखलाबद्ध रूप से लगे होते हैं, जिनके बीच एक बफर द्रव होता है। यह विन्यास रिसाव के विरुद्ध अतिरिक्त सुरक्षा प्रदान करता है और आमतौर पर उच्च-तापमान अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है जहाँ प्रक्रिया द्रव खतरनाक या पर्यावरण के प्रति संवेदनशील होता है।

बफर द्रव सील के मुखों को चिकना और ठंडा करने का काम करता है, साथ ही यह प्रक्रिया द्रव और वायुमंडल के बीच अवरोध के रूप में भी कार्य करता है। टेंडेम सील तरल पदार्थ के वाष्पीकरण और शुष्क प्रवाह को रोकने में विशेष रूप से प्रभावी होते हैं, क्योंकि बफर द्रव उच्च तापमान पर भी तरल अवस्था बनाए रखता है।

उच्च तापमान यांत्रिक सील के लिए सामग्री चयन मार्गदर्शिका

चेहरे की सामग्री:

• सिलिकॉन कार्बाइड: उच्च तापीय चालकता, घिसाव प्रतिरोधक क्षमता, रासायनिक अनुकूलता, तापीय आघात प्रतिरोधक क्षमता। 1800°F (982°C) तक के तापमान के लिए उपयुक्त।
• टंगस्टन कार्बाइड: उत्कृष्ट घिसाव प्रतिरोध, घर्षण वातावरण के लिए आदर्श।
• कार्बन ग्रेफाइट: स्व-स्नेहन, तापीय रूप से स्थिर, शुष्क परिचालन स्थितियों और 1000°F (538°C) तक के तापमान के लिए उपयुक्त।

इलास्टोमर्स:

• फ्लोरोइलास्टोमर्स (एफकेएम): 400°F (204°C) तक के तापमान के लिए उपयुक्त, अच्छा रासायनिक प्रतिरोध प्रदान करता है।
• परफ्लुओरोइलास्टोमर्स (FFKM): 600°F (316°C) तक के तापमान को संभाल सकता है, असाधारण रासायनिक प्रतिरोध प्रदान करता है।
• पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन (PTFE): उत्कृष्ट तापीय स्थिरता, कम घर्षण, रासायनिक निष्क्रियता। 500°F (260°C) तक के तापमान के लिए उपयुक्त।

धातु विज्ञान:

• स्टेनलेस स्टील (जैसे, 316L, 17-4PH): ताकत, स्थायित्व, ऊंचे तापमान पर ऑक्सीकरण के प्रति प्रतिरोध।
• हेस्टेलॉय और इनकोनेल मिश्रधातुएँ: उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध और उच्च तापमान प्रदर्शन। आक्रामक रासायनिक वातावरण और 1000°F (538°C) से अधिक तापमान के लिए आदर्श।

द्वितीयक मुहरें:

• लचीला ग्रेफाइट: उत्कृष्ट सीलेबिलिटी, तापीय चालकता, रासायनिक प्रतिरोध। 1200°F (649°C) तक के तापमान के लिए उपयुक्त।
• ग्राफोइल: लचीले ग्रेफाइट के समान गुण, 850°F (454°C) तक के तापमान को सहन कर सकता है।

उच्च तापमान सेवा के लिए मैकेनिकल सील सपोर्ट सिस्टम

अवरोध और बफर द्रव प्रणालियाँ

एक अवरोधक द्रव प्रणाली सील के मुखों के बीच एक संगत द्रव प्रविष्ट कराती है, जिससे प्रक्रिया द्रव और वायुमंडल के बीच एक भौतिक अवरोध उत्पन्न होता है। इस अवरोधक द्रव को प्रक्रिया द्रव की तुलना में अधिक दाब पर बनाए रखा जाता है, जिससे प्रक्रिया द्रव सील के मुखों तक नहीं पहुँच पाता।

इसके विपरीत, बफर द्रव प्रणाली एक ऐसे द्रव का उपयोग करती है जो प्रक्रिया द्रव और सील सामग्री दोनों के अनुकूल होता है, लेकिन प्रक्रिया द्रव की तुलना में कम दबाव पर। बफर द्रव सील के किनारों को ठंडा और चिकना करने में मदद करता है, जिससे गर्मी का उत्पादन कम होता है और सील की सतह का विस्तार होता है। सील जीवन.

पाइपिंग योजनाएँ

पाइपिंग योजनाएँ सहायक उपकरणों और पाइपिंग की मानकीकृत व्यवस्थाएँ हैं जो उच्च-तापमान सेवा सहित विभिन्न अनुप्रयोगों में यांत्रिक सीलों को सहारा देती हैं। ये योजनाएँ अमेरिकी पेट्रोलियम संस्थान (एपीआई) मानक 682 के अनुसार संख्याओं द्वारा निर्दिष्ट की जाती हैं। उच्च-तापमान यांत्रिक सीलों के लिए कुछ सामान्य पाइपिंग योजनाएँ इस प्रकार हैं:

• योजना 23: यह योजना अवरोधक द्रव को ठंडा करने के लिए एक ताप एक्सचेंजर का उपयोग करती है, जिसे एक पंपिंग द्वारा परिचालित किया जाता है अंगूठी या बाहरी पंप। ठंडा किया गया अवरोधक द्रव सील के किनारों पर स्थिर तापमान बनाए रखने में मदद करता है।
• योजना 52: इस व्यवस्था में, एक बाहरी जलाशय बफर द्रव की आपूर्ति करता है सील कक्ष थ्रॉटल बुशिंग के माध्यम से। बफर द्रव सील के किनारों को ठंडा और चिकना करने में मदद करता है, जबकि थ्रॉटल बुशिंग प्रवाह दर को नियंत्रित करता है और वांछित दबाव अंतर को बनाए रखता है।
• योजना 53A: यह योजना योजना 52 और 23 की विशेषताओं को सम्मिलित करती है, जिसमें सील कक्ष में अवरोधक द्रव की आपूर्ति के लिए एक दबावयुक्त बाह्य जलाशय का उपयोग किया जाता है, तथा परिसंचारी द्रव को ठंडा करने के लिए एक ताप एक्सचेंजर का उपयोग किया जाता है।
• योजना 54: योजना 53A के समान, यह योजना एक बाहरी दबावयुक्त जलाशय और एक ताप एक्सचेंजर का उपयोग करती है, लेकिन इसमें अवरोधक द्रव प्रवाह को नियंत्रित करने और दबाव अंतर को बनाए रखने के लिए एक क्लोज-क्लीयरेंस थ्रॉटल बुशिंग भी शामिल है।