Khả năng tương thích của chất lỏng trong việc lựa chọn phớt cơ khí

Khi lựa chọn phớt cơ khí, điều cần thiết là phải xem xét cách chất lỏng tương tác với vật liệu làm phớt vì điều này ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ.

Đánh giá các yếu tố như độ nhớt, thành phần hóa học, chế độ bôi trơn và các vấn đề về ô nhiễm sẽ giúp bạn đưa ra quyết định sáng suốt giúp tăng cường độ tin cậy của hệ thống.

Tính chất chất lỏng

Độ nhớt

Độ nhớt đo lường khả năng chống chảy của chất lỏng và ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất và tuổi thọ của phớt. Đánh giá khả năng tương thích của chất lỏng đòi hỏi phải xem xét cả độ nhớt động và độ nhớt động học.

Chất lỏng có độ nhớt cao gây ra thách thức cho phớt cơ khí bằng cách tăng sinh nhiệt do lực cắt chất lỏng. Điều này có thể dẫn đến biến dạng mặt phớt hoặc mài mòn quá mức. Cơ chế tản nhiệt thích hợp và vật liệu mặt phớt cứng hơn có thể xử lý những vấn đề này. Ngược lại, chất lỏng có độ nhớt thấp có thể không cung cấp đủ chất bôi trơn giữa các mặt phớt, dẫn đến ma sát và tỷ lệ mài mòn cao hơn.

Độ nhớt cũng ảnh hưởng đến khả năng duy trì lớp màng chất lỏng ổn định giữa các mặt phớt. Có thể cần phải điều chỉnh địa hình mặt phớt hoặc tỷ lệ cân bằng để tối ưu hóa hiệu suất cho các phạm vi độ nhớt cụ thể.

Độ tinh khiết

Các chất lỏng có độ tinh khiết cao, chẳng hạn như các chất lỏng được sử dụng trong ngành dược phẩm hoặc bán dẫn, đòi hỏi phải có phớt chuyên dụng. Các phớt này phải duy trì được tính toàn vẹn của chúng mà không làm ô nhiễm quy trình. Ngược lại, các chất lỏng có mức tạp chất cao hơn đòi hỏi phải có phớt chắc chắn với hệ thống lọc hoặc xả tăng cường để tránh hư hỏng.

Đánh giá sự hiện diện của các hạt mài mòn, chất gây ô nhiễm hóa học và chất rắn hòa tan trong chất lỏng. Các tạp chất này có thể ảnh hưởng đến vật liệu mặt phớt, phớt thứ cấp và luyện kim thành phần phớt. Ví dụ, các hạt mài mòn có thể gây mài mòn quá mức trên mặt phớt, trong khi một số chất gây ô nhiễm hóa học có thể làm hỏng các thành phần đàn hồi.

Sự biến động

Khi xử lý chất lỏng dễ bay hơi, cần phải đánh giá cẩn thận khả năng bay hơi của chúng trong điều kiện nhiệt độ và áp suất hoạt động bình thường.

Các chất lỏng dễ bay hơi dễ bị bốc hơi, khi đó chất lỏng chuyển thành hơi tại bề mặt phớt, có khả năng gây ra hiện tượng chạy khô và tăng độ mài mòn.

Đối với chất lỏng ít bay hơi, việc lựa chọn phớt có thể linh hoạt hơn. Tuy nhiên, không nên bỏ qua hiện tượng sôi cục bộ tại các mặt phớt, do nhiệt ma sát gây ra. Điều này vẫn có thể dẫn đến phớt không ổn định và giảm tuổi thọ.

Độc tính

Đối với chất lỏng cực độc, phớt cơ khí kép hoặc bơm kín có thể giảm thiểu rủi ro rò rỉ. Đảm bảo vật liệu phớt có khả năng chống hóa chất đối với chất lỏng độc hại để ngăn ngừa sự phân hủy và khả năng vi phạm.

Chế độ bôi trơn

Khi lựa chọn phớt cơ khí, bạn sẽ cần cân nhắc chế độ bôi trơn sẽ diễn ra giữa các mặt phớt. Chế độ này có thể được phân loại thành ba loại chính: màng ranh giới, hỗn hợp và màng chất lỏng đầy đủ.

ranh giới

Bôi trơn ranh giới trong phớt cơ khí xảy ra khi độ dày của màng chất lỏng giảm đi, khiến các điểm gồ ghề trên các bề mặt đối diện tiếp xúc với nhau. Tình trạng này thường xuất hiện trong quá trình khởi động, tắt máy hoặc vận hành tốc độ thấp. Trong quá trình bôi trơn ranh giới, tải trọng chủ yếu được hỗ trợ bởi các điểm gồ ghề trên bề mặt chứ không phải màng chất lỏng.

Trong bôi trơn ranh giới, việc dựa vào màng chất lỏng để tản nhiệt là không đủ. Phải đảm bảo loại bỏ nhiệt đầy đủ thông qua các phương tiện bổ sung, chẳng hạn như hệ thống xả hoặc làm mát. Sử dụng chất bôi trơn ranh giới chuyên dụng hoặc phụ gia tạo thành màng bảo vệ trên bề mặt phớt có thể giảm đáng kể độ mài mòn và kéo dài tuổi thọ phớt.

hỗn hợp

Trong bôi trơn hỗn hợp, cả bôi trơn biên giới và bôi trơn thủy động đều tồn tại. Trạng thái chuyển tiếp này cho thấy tải trọng được hỗ trợ một phần bởi áp suất chất lỏng và một phần bởi tiếp xúc độ nhám.

Bôi trơn hỗn hợp thường xảy ra trong quá trình khởi động, tắt máy hoặc thay đổi đột ngột trong điều kiện vận hành. Nó được đánh dấu bằng sự tiếp xúc không liên tục giữa các mặt phớt, dẫn đến tăng độ mài mòn so với bôi trơn màng chất lỏng đầy đủ.

Tỷ lệ màng chất lỏng so với bôi trơn ranh giới có thể thay đổi rất nhiều trong các chế độ hỗn hợp. Thiết kế phớt của bạn để xử lý những biến động này, đảm bảo chuyển đổi trơn tru giữa các trạng thái bôi trơn mà không ảnh hưởng đến hiệu suất hoặc tuổi thọ.

Phim chất lỏng đầy đủ

Bôi trơn màng chất lỏng đầy đủ thể hiện mức hiệu suất phớt cơ khí cao nhất, đạt được khi các mặt phớt được tách hoàn toàn bằng một lớp chất lỏng mỏng. Sự tách biệt này xảy ra do áp suất thủy động do chất lỏng tạo ra đủ để chống lại lực đóng. Trong chế độ này, sự mài mòn gần như bị loại bỏ và ma sát được giảm thiểu, tăng tuổi thọ và độ tin cậy của phớt.

Sự ô nhiễm

Hạt mài mòn

Có ba mối quan tâm chính phát sinh khi xử lý các hạt mài mòn trong ứng dụng phớt cơ khí.

Đầu tiên, các hạt này có thể gây ra sự mài mòn quá mức trên bề mặt phớt, dẫn đến hỏng phớt sớm. Thứ hai, chúng có thể tích tụ giữa các bề mặt phớt, ngăn cản việc bịt kín đúng cách và gây rò rỉ. Thứ ba, các hạt mài mòn có thể làm hỏng các thành phần bịt kín thứ cấp, chẳng hạn như vòng chữ O hoặc miếng đệm.

Chất rắn

Các hạt chất gây ô nhiễm rắn có thể có kích thước từ nhỏ đến lớn và có thể nhìn thấy được và có thể bắt nguồn từ các nguồn bên ngoài hoặc hình thành bên trong chính hệ thống.

Kết tinh

Sự kết tinh xảy ra khi chất rắn hòa tan trong chất lỏng kết tủa ra khỏi dung dịch, tạo thành các tinh thể rắn tích tụ trên bề mặt phớt và các thành phần khác.

Kết tinh có thể làm tăng độ mài mòn trên bề mặt phớt, dẫn đến hỏng phớt sớm. Tinh thể cũng có thể tích tụ trong các khe hở nhỏ, hạn chế chuyển động và có khả năng gây kẹt phớt. Trong những trường hợp nghiêm trọng, kết tinh có thể chặn hoàn toàn các cổng xả phớt hoặc các lối đi quan trọng khác.

Khả năng tương thích hóa học

Phản ứng giữa chất lỏng và vật liệu bịt kín

Sự tương tác tiềm ẩn giữa chất lỏng trong quy trình và các thành phần phớt phải được xem xét kỹ lưỡng vì chúng có thể dẫn đến sự xuống cấp, ăn mòn hoặc thậm chí hỏng hoàn toàn phớt.

Đánh giá thành phần hóa học, nhiệt độ và nồng độ của chất lỏng. Ví dụ, các chất đàn hồi fluoro như Viton® có khả năng chống lại nhiều loại dầu và dung môi nhưng có thể bị phân hủy khi tiếp xúc với một số loại xeton hoặc amin.

Các thành phần kim loại cũng dễ bị tấn công bởi hóa chất. Mặc dù thép không gỉ được biết đến với khả năng chống ăn mòn, nhưng chúng có thể dễ bị tổn thương bởi các hóa chất hoặc nồng độ cụ thể. Hợp kim Titan và Hastelloy® cung cấp khả năng chống chịu được các chất lỏng mạnh hơn.

Tác động lên chất kết dính, vật liệu độn

Chất kết dính, thường là polyme hoặc nhựa, cung cấp sự gắn kết về mặt cấu trúc cho vật liệu composite, trong khi chất độn tăng cường các đặc tính như độ bền và độ dẫn nhiệt.

Một số chất lỏng có thể ảnh hưởng xấu đến chất kết dính, khiến nó mềm đi, phồng lên hoặc hòa tan. Những tương tác như vậy dẫn đến sự xuống cấp của lớp đệm, làm giảm tính toàn vẹn của cấu trúc và khả năng hỏng lớp đệm.

Chất độn, chẳng hạn như carbon, than chì hoặc các hạt gốm, cũng dễ bị tương tác với chất lỏng. Một số chất lỏng có thể khiến chất độn rò rỉ ra ngoài, làm giảm hiệu quả của lớp đệm. Trong các trường hợp khác, chất lỏng có thể phản ứng với chất độn, làm thay đổi tính chất của nó hoặc gây ra sự giãn nở.

Hướng dẫn lựa chọn vật liệu mặt phớt

Chất lỏng có độ nhớt thấp

Khi lựa chọn vật liệu mặt phớt cho chất lỏng có độ nhớt thấp, bạn sẽ cần cân nhắc kết hợp mặt mềm so với mặt cứng cho điều kiện bôi trơn ranh giới và hỗn hợp. Bạn sẽ thấy rằng vật liệu mặt mềm, như carbon, thường kết hợp tốt với mặt đối diện cứng hơn như silicon carbide hoặc vonfram carbide. Sự kết hợp này có thể mang lại khả năng thích ứng và khả năng chống mài mòn tốt hơn trong các ứng dụng có độ nhớt thấp đầy thách thức, nơi mà việc bôi trơn màng chất lỏng đầy đủ có thể không phải lúc nào cũng được duy trì.

Chất lỏng có độ nhớt cao

Khi lựa chọn vật liệu mặt phớt cho chất lỏng có độ nhớt cao, bạn sẽ muốn ưu tiên kết hợp mặt cứng với mặt cứng. Cách tiếp cận này giúp giảm thiểu lực cắt lớn có thể xảy ra giữa các mặt phớt. Bằng cách lựa chọn vật liệu như silicon carbide hoặc vonfram carbide cho cả hai mặt, bạn sẽ giảm nguy cơ mài mòn quá mức và duy trì tính toàn vẹn của phớt trong môi trường nhớt.

Sự hiện diện của các hạt mài mòn cứng

Khi đối mặt với chất lỏng có các hạt mài mòn cứng, bạn sẽ cần ưu tiên vật liệu mặt phớt có độ cứng cao hơn. Bạn nên cân nhắc các lựa chọn như cacbua vonfram hoặc cacbua silic, có khả năng chống mài mòn vượt trội.

Chất lỏng dễ bị kết tinh

Khi xử lý chất lỏng dễ kết tinh, bạn sẽ cần cân nhắc đến các thiết kế phớt chuyên dụng. Chọn cấu hình giữ chất lỏng quy trình ở đường kính ngoài của phớt, giảm nguy cơ hình thành tinh thể giữa các mặt. Bạn cũng nên chọn vật liệu mặt cứng so với mặt cứng có các tính năng đặc biệt được thiết kế để giảm thiểu sự tích tụ tinh thể và duy trì tính toàn vẹn của phớt.

Câu hỏi thường gặp

Nên kiểm tra độ tương thích của phớt cơ khí với chất lỏng bao lâu một lần?

Phớt cơ khí cần được kiểm tra về khả năng tương thích với chất lỏng ít nhất mỗi quý, trong quá trình bảo dưỡng định kỳ và bất cứ khi nào có sự thay đổi về chất lỏng hoặc điều kiện vận hành.

Khả năng tương thích của chất lỏng có thể thay đổi theo thời gian do biến động nhiệt độ không?

Có, khả năng tương thích của chất lỏng có thể thay đổi theo thời gian do biến động nhiệt độ. Sự thay đổi nhiệt độ có thể làm thay đổi tính chất của chất lỏng, gây ra phản ứng hóa học hoặc thay đổi vật lý ảnh hưởng đến sự tương tác với vật liệu bịt kín.

Có bài kiểm tra khả năng tương thích chất lỏng cụ thể nào cho các loại phớt khác nhau không?

Có, các thử nghiệm cụ thể cho các loại phớt khác nhau bao gồm thử nghiệm ngâm, thử nghiệm trương nở theo thể tích và thử nghiệm thay đổi độ cứng.