भूलभुलैया जवानों टर्बाइनों और कम्प्रेसरों में उच्च दाब अंतर को छोटे, प्रबंधनीय चरणों में विभाजित करके संतुलित करते हैं। एक साथ भारी दबाव गिरावट को संभालने के बजाय, ये सील कई तीखे दांतों और कक्षों का उपयोग करके धीरे-धीरे दबाव कम करते हैं और न्यूनतम रिसाव की अनुमति देते हैं। ये टर्बोमशीनरी के लिए सबसे उपयोगी उपकरण हैं क्योंकि ये सरल, विश्वसनीय हैं और बिना घिसे अत्यधिक गति और तापमान को सहन कर सकते हैं।
दबाव स्टेजिंग तंत्र
लेबिरिंथ सील, तीखे दांतों के नीचे संकरी जगहों की एक श्रृंखला से तरल पदार्थ को धकेलकर, दबाव की एक बड़ी बूंद को कई छोटी बूंदों में विभाजित कर देती हैं। प्रत्येक दांत एक छोटे थ्रॉटल की तरह काम करता है जो तरल पदार्थ की गति बढ़ाता है और दबाव को गतिज ऊर्जा में परिवर्तित करता है। दांत के नीचे से गुजरते ही, तरल पदार्थ एक गुहा में फैल जाता है जहाँ इसकी गति अशांति और गर्मी के रूप में नष्ट हो जाती है।
इस चरणबद्ध दृष्टिकोण का अर्थ है कि किसी एक दांत को पूरे दबाव अंतर को संभालना नहीं पड़ता। कुल दबाव अंतर सभी दांतों में वितरित हो जाता है, और प्रत्येक दांत एक नियंत्रित हिस्सा लेता है। अंततः आपको एक विशाल चट्टान के बजाय दबाव चरणों की एक श्रृंखला मिलती है।
इन सभी अलग-अलग दबाव बूंदों का योग उस कुल दबाव अंतर के बराबर होता है जिसे सील संभालती है। यह किसी इमारत से कूदने के बजाय सीढ़ियों से नीचे उतरने जैसा है - आप उसी जगह पहुँचते हैं, लेकिन ज़्यादा सुरक्षित।
दांतों पर दबाव वितरण और भार
लेबिरिंथ सील में दबाव में गिरावट पूरी तरह से समान नहीं होती – उच्च दबाव वाले हिस्से के सबसे नज़दीकी पहले दांत पर अक्सर सबसे ज़्यादा असर पड़ता है। कभी-कभी एक दांत कुल दबाव अंतर का लगभग आधा हिस्सा झेल सकता है, जिससे उस दांत पर दबाव पड़ता है और उसकी प्रभावशीलता कम हो जाती है। इसी असमान वितरण के कारण डिज़ाइनर भार को फैलाने के लिए और दांत लगाते हैं।
पर्याप्त दांतों के साथ, प्रत्येक दांत को कुल दबाव का केवल एक छोटा सा अंश ही संभालना होता है। यह प्रत्येक दांत को अत्यधिक दबाव से बचाता है और पूरी सील को अधिक टिकाऊ बनाता है। चरणबद्ध ड्रॉप्स किसी भी दिए गए अंतराल से तरल पदार्थ को धकेलने वाले बल को भी कम करते हैं, जिससे दबाव को प्रबंधनीय वृद्धि में प्रभावी रूप से "संतुलित" किया जा सकता है।
प्रभावी दबाव न्यूनीकरण के लिए डिज़ाइन तत्व
- दांतों की संख्याज़्यादा दांत दबाव में ज़्यादा कमी और रिसाव कम करते हैं - यह सील के प्रदर्शन का सबसे महत्वपूर्ण कारक है। अध्ययनों से पता चलता है कि दांतों की संख्या, क्लीयरेंस या दांतों के आकार की तुलना में रिसाव पर ज़्यादा प्रभाव डालती है। दबाव को सुरक्षित रूप से वितरित करने के लिए आपको पर्याप्त दांतों की आवश्यकता होती है (आमतौर पर उच्च दबाव वाले अनुप्रयोगों के लिए 10-20), लेकिन बहुत ज़्यादा दांत जोड़ने से लाभ कम होता है और जगह भी ज़्यादा घेरती है।
- दाँत ज्यामिति: तीखे, पतले, चाकू जैसे दांत सबसे अच्छे काम करते हैं क्योंकि ये प्रवाह पृथक्करण को बढ़ावा देते हैं और नीचे की ओर बड़े भंवर बनाते हैं। दांतों की ऊँचाई और अंतराल (पिच) भी मायने रखते हैं - लंबे दांत बेहतर विस्तार के लिए गहरी गुहाएँ बनाते हैं, जबकि कम अंतराल वाले दांत दी गई लंबाई में अधिक दांतों को फिट कर देते हैं।
- सील क्लीयरेंसदांतों के सिरे और विपरीत सतह के बीच का अंतर रिसाव प्रदर्शन पर हावी होता है – निकासी को दोगुना करने से रिसाव आठ गुना बढ़ सकता है। सामान्य निकासी एक इंच का हज़ारवाँ हिस्सा होती है, और सामान्य नियम यह है कि शाफ्ट व्यास के प्रति इंच लगभग 0.001 इंच निकासी होनी चाहिए।
- गुहा डिजाइनचौड़ी और गहरी गुहाएँ बेहतर प्रवाह विस्तार और बड़े पुनःपरिसंचरण भंवरों की अनुमति देती हैं, जिससे अधिक गतिज ऊर्जा निकलती है। यदि गुहाएँ बहुत उथली हैं, तो उच्च-वेग वाला जेट न्यूनतम हानि के साथ प्रवाहित होता है, जिससे अगले दाँत की प्रभावशीलता कम हो जाती है। कुछ डिज़ाइनों में अशांति बढ़ाने और स्थिरता में सुधार करने के लिए गुहाओं में हनीकॉम्ब लाइनिंग या स्वर्ल ब्रेक शामिल होते हैं।
- सीधा बनाम चरणबद्ध विन्यास: स्टेप्ड लेबिरिंथ (बारी-बारी से बड़े और छोटे व्यास वाले) सीधे-सीधे डिज़ाइनों की तुलना में रिसाव को 30% तक कम कर सकते हैं। ये असममित गुहाएँ बनाते हैं जो प्रत्येक चरण में अतिरिक्त अशांति और उच्च दाब गिरावट उत्पन्न करती हैं। डिज़ाइनर स्टेप्ड सील का चयन तब करते हैं जब क्लीयरेंस बड़ा होना आवश्यक हो या अत्यधिक दाब अनुपात को संभालना हो, हालाँकि इनका निर्माण अधिक जटिल होता है।
