Con dấu cơ khí là gì

Phớt cơ khí là một thành phần quan trọng trong thiết bị quay, ngăn chặn rò rỉ chất lỏng và chứa áp suất. Các phớt này được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm dầu khí, chế biến hóa chất và xử lý nước, nơi chúng đảm bảo hoạt động đáng tin cậy và hiệu quả của máy bơm, máy nén và các máy móc khác.

Thiết kế và chức năng của phớt cơ khí đã phát triển đáng kể qua nhiều năm, với những tiến bộ trong khoa học vật liệu và kỹ thuật dẫn đến cải thiện hiệu suất và tuổi thọ. Trong bài đăng trên blog này, chúng ta sẽ đi sâu vào sự phức tạp của phớt cơ khí, khám phá các nguyên lý cơ bản, thành phần chính và chức năng của chúng.

Phớt cơ khí là gì

Phớt cơ khí là một loại thiết bị bịt kín được sử dụng để ngăn chặn rò rỉ chất lỏng dọc theo trục quay, đặc biệt là trong máy bơm ly tâm và các thiết bị quay khác. Nó bao gồm hai thành phần chính: một vòng đệm cố định được lắp trong vỏ bơm và một vòng đệm quay được gắn vào trục. Hai vòng này tạo thành một giao diện đệm, tạo ra một rào cản giữa chất lỏng quy trình và khí quyển.

Phớt cơ khí đóng vai trò là giải pháp thay thế vượt trội cho đệm tuyến truyền thống, mang lại hiệu suất bịt kín tốt hơn và giảm yêu cầu bảo trì. Chúng được thiết kế để chứa chất lỏng bên trong bơm trong khi cho phép trục quay tự do, giảm thiểu ma sát và mài mòn. Bằng cách bịt kín trục bơm hiệu quả, phớt cơ khí giúp ngăn ngừa rò rỉ chất lỏng, có thể dẫn đến mất sản phẩm, ô nhiễm môi trường và nguy cơ an toàn.

Hoạt động bịt kín của phớt cơ khí dựa trên độ phẳng và độ nhẵn chính xác của các mặt phớt. Các mặt phớt quay và cố định được ép lại với nhau bằng sự kết hợp của lực thủy lực và lực lò xo, tạo ra một lớp màng chất lỏng mỏng giữa chúng. Lớp màng chất lỏng này hoạt động như một rào cản, ngăn rò rỉ trong khi bôi trơn các mặt phớt để giảm thiểu mài mòn và ma sát.

Con dấu cơ khí hoạt động như thế nào

Phớt cơ khí được thiết kế để chứa chất lỏng bên trong vỏ bơm hoặc bình chứa bằng cách tạo ra một lớp đệm giữa các bộ phận cố định và quay của thiết bị. Các mặt phớt chính, bao gồm một vòng đệm cố định và một vòng đệm quay, vuông góc với trục và tạo thành một giao diện làm kín. Các mặt phớt này được đẩy lại với nhau bằng sự kết hợp của lực thủy lực từ chất lỏng được làm kín và áp suất lò xo từ cơ cấu lò xo của phớt.

Các mặt phớt chính thường được làm từ vật liệu cứng, chống mài mòn như silicon carbide, tungsten carbide hoặc carbon graphite. Các vật liệu này được gia công chính xác để tạo ra bề mặt phớt phẳng, mịn. Khi trục quay, một lớp chất lỏng mỏng được kéo vào giữa các mặt phớt, bôi trơn chúng và ngăn ngừa tiếp xúc trực tiếp. Lớp chất lỏng này, cùng với lực thủy lực và lò xo, giúp duy trì tính toàn vẹn của phớt và ngăn ngừa rò rỉ.

Phớt thứ cấp, chẳng hạn như vòng chữ O, phớt nêm hoặc ống thổi đàn hồi, được sử dụng để bịt kín giữa các thành phần cố định và quay của cụm phớt cơ khí. Các phớt thứ cấp này ngăn rò rỉ giữa các mặt phớt và vỏ bơm hoặc ống lót trục. Chúng cũng thích ứng với các chuyển động và sai lệch trục nhỏ, đảm bảo rằng các mặt phớt chính vẫn tiếp xúc đúng cách.

Trong một số thiết kế phớt cơ khí, chẳng hạn như phớt kép hoặc phớt song song, các phớt bổ sung được sử dụng để tăng cường khả năng bảo vệ rò rỉ hoặc để bịt kín chất lỏng chắn. Chất lỏng chắn, thường sạch và tương thích với chất lỏng quy trình, được duy trì ở áp suất cao hơn chất lỏng quy trình để ngăn ngừa ô nhiễm và cung cấp chất bôi trơn cho các mặt bịt kín.

Các thành phần của phớt cơ khí

Phớt cơ khí bao gồm một số thành phần chính hoạt động cùng nhau để tạo ra lớp bịt kín hiệu quả và ngăn ngừa rò rỉ. Các thành phần này bao gồm:

• Mặt phớt chính: Mặt phớt chính là trái tim của phớt cơ khí. Được làm từ các vật liệu như silicon carbide, tungsten carbide hoặc carbon graphite, các bề mặt được mài chính xác này tạo ra một giao diện làm kín động ngăn chất lỏng thoát ra dọc theo trục quay. Mặt cố định thường được lắp trong vỏ đệm hoặc phớt, trong khi mặt quay được gắn vào trục hoặc ống lót trục.
• Phớt thứ cấp: Phớt thứ cấp, còn được gọi là con dấu tĩnh, chịu trách nhiệm bịt kín giữa các thành phần cố định và ngăn rò rỉ ra khí quyển. Các phớt này có thể được làm từ vật liệu đàn hồi như vòng chữ O, vòng chữ V hoặc nêm PTFE. Trong một số thiết kế, ống thổi kim loại hoặc ống thổi đàn hồi được sử dụng làm phớt thứ cấp để điều chỉnh chuyển động của trục và cung cấp thêm độ bịt kín.
• Cơ chế lò xo: Cơ chế lò xo tác dụng một lực không đổi lên các mặt phớt chính, đảm bảo tiếp xúc và bịt kín đúng cách. Lực này rất cần thiết để duy trì khe hở mặt phớt và thích ứng với bất kỳ sự sai lệch trục hoặc điều chỉnh trục dọc nào. Các loại lò xo phổ biến bao gồm lò xo cuộn, lò xo sóng và ống thổi kim loại.
• Phần cứng hỗ trợ: Phớt cơ khí dựa vào nhiều thành phần hỗ trợ khác nhau để hoạt động hiệu quả. Chúng bao gồm các tuyến phớt, vòng giữ, vòng truyền động và chốt chống xoay. Tuyến phớt cung cấp bề mặt lắp cho mặt phớt cố định và giúp căn chỉnh các thành phần phớt. Vòng giữ và vòng truyền động cố định các thành phần quay vào trục, trong khi chốt chống xoay ngăn không cho mặt phớt xoay không mong muốn.

Chức năng của phớt cơ khí

Chức năng niêm phong chính

Chức năng chính của phớt cơ khí là chứa chất lỏng trong quá trình bơm hoặc thiết bị và ngăn rò rỉ dọc theo trục quay. Các mặt phớt chính tạo ra giao diện bịt kín động duy trì lớp màng chất lỏng mỏng giữa các mặt cố định và quay. Lớp màng chất lỏng này, được tạo ra bởi hoạt động bơm và hình dạng mặt phớt, ngăn ngừa tiếp xúc trực tiếp giữa các mặt và giảm thiểu mài mòn trong khi vẫn cho phép bịt kín hiệu quả.

Làm kín và căn chỉnh trục

Phớt cơ khí cung cấp khả năng bịt kín hiệu quả xung quanh trục quay, điều chỉnh tốc độ trục và cho phép chuyển động trục hạn chế. Các thành phần phớt, chẳng hạn như phớt thứ cấp và cơ cấu lò xo, cho phép một số mức độ lệch trục và điều chỉnh trục dọc trong khi vẫn duy trì môi trường bịt kín thích hợp.

Khả năng tương thích và chứa chất lỏng

Phớt cơ khí được thiết kế để xử lý nhiều loại chất lỏng, bao gồm nước, hydrocarbon, hóa chất và chất lỏng mài mòn. Vật liệu mặt phớt và phớt thứ cấp được lựa chọn dựa trên khả năng tương thích của chúng với chất lỏng quy trình, đảm bảo hiệu suất bịt kín tối ưu và tuổi thọ cao.

Quản lý áp suất và nhiệt độ

Phớt cơ khí có khả năng hoạt động trong phạm vi áp suất và nhiệt độ rộng. Các thành phần phớt, chẳng hạn như mặt phớt chính, phớt phụ và phần cứng hỗ trợ, được thiết kế để chịu được các yêu cầu về áp suất và nhiệt độ cụ thể của ứng dụng. Trong các ứng dụng áp suất cao, thiết kế phớt cân bằng thường được sử dụng để giảm thiểu lực đóng trên mặt phớt, giảm mài mòn và kéo dài tuổi thọ phớt.

Lợi ích của việc sử dụng phớt cơ khí

Giảm tỷ lệ rò rỉ

Một trong những lợi ích chính của việc sử dụng phớt cơ khí là khả năng giảm đáng kể tỷ lệ rò rỉ so với các phương pháp đóng gói truyền thống. Giao diện niêm phong động được tạo ra bởi các mặt phớt chính giúp giảm thiểu sự thoát chất lỏng, đảm bảo ngăn chặn hiệu quả chất lỏng trong quy trình. Việc giảm rò rỉ này không chỉ cải thiện hiệu quả chung của hệ thống bơm mà còn giảm thiểu tác động đến môi trường và tăng cường an toàn tại nơi làm việc.

Chi phí bảo trì thấp hơn

Phớt cơ khí cung cấp chi phí bảo trì thấp hơn so với các phương pháp bịt kín khác, chẳng hạn như đóng gói tuyến. Các thành phần được thiết kế chính xác và vật liệu mặt phớt tiên tiến được sử dụng trong phớt cơ khí mang lại tuổi thọ dài hơn và giảm mài mòn, giảm thiểu nhu cầu thay thế phớt thường xuyên. Ngoài ra, tỷ lệ rò rỉ giảm liên quan đến phớt cơ khí giúp ngăn ngừa hư hỏng ổ trục và các thành phần bơm khác, giúp giảm thêm yêu cầu và chi phí bảo trì.

Tăng hiệu quả hoạt động

Việc sử dụng phớt cơ khí góp phần tăng hiệu quả hoạt động trong các hệ thống bơm. Bằng cách duy trì môi trường bịt kín thích hợp và giảm thiểu rò rỉ, phớt cơ khí làm giảm mức tiêu thụ điện năng và cải thiện hiệu suất bơm tổng thể. Độ bịt kín hiệu quả do phớt cơ khí cung cấp cũng giúp ngăn ngừa ô nhiễm chất lỏng trong quy trình, duy trì chất lượng sản phẩm và giảm nguy cơ gián đoạn quy trình.

Độ bền và tuổi thọ

Phớt cơ khí được thiết kế để có tuổi thọ và độ bền cao, cung cấp tuổi thọ kéo dài trong các ứng dụng đòi hỏi khắt khe. Các vật liệu chất lượng cao được sử dụng trong kết cấu phớt, chẳng hạn như silicon carbide, tungsten carbide và nhựa kỹ thuật, mang lại khả năng chống mài mòn và khả năng tương thích hóa học tuyệt vời. Thiết kế chắc chắn của phớt cơ khí, kết hợp với lắp đặt và bảo trì đúng cách, đảm bảo hiệu suất bịt kín đáng tin cậy trong thời gian dài, giảm thời gian chết và chi phí thay thế.

Các loại Phốt Cơ Khí

Con dấu đơn

Phớt cơ khí đơn, còn được gọi là phớt thành phần, bao gồm một bộ mặt phớt duy nhất cung cấp giao diện làm kín động giữa trục quay và vỏ cố định. Các phớt này thường được sử dụng trong các ứng dụng có chất lỏng sạch, không mài mòn và điều kiện nhiệt độ và áp suất vừa phải.

Phớt đơn có thể cân bằng hoặc không cân bằng, tùy thuộc vào sự phân bổ áp suất trên các mặt phớt. Phớt cân bằng có áp suất bằng nhau ở cả hai mặt của mặt phớt, giúp giảm mài mòn và kéo dài tuổi thọ phớt. Phớt không cân bằng có áp suất cao hơn ở một bên, có thể dẫn đến tăng mài mòn và tuổi thọ phớt ngắn hơn.

Con dấu đôi

Con dấu cơ khí đôi có hai bộ mặt phớt, cung cấp thêm một lớp bảo vệ chống rò rỉ. Khoảng cách giữa hai bộ mặt phớt được lấp đầy bằng chất lỏng chắn, có thể là chất lỏng hoặc khí. Chất lỏng chắn có tác dụng bôi trơn và làm mát các mặt phớt, cũng như ngăn chất lỏng trong quy trình xâm nhập vào khí quyển.

Phớt kép thường được sử dụng trong các ứng dụng có chất lỏng nguy hiểm, độc hại hoặc đắt tiền, nơi cần giảm thiểu rò rỉ. Chúng cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng áp suất cao hoặc nhiệt độ cao, nơi một phớt đơn có thể không cung cấp hiệu suất bịt kín đầy đủ.

Phớt đẩy so với phớt không đẩy

Phớt đẩy, còn được gọi là phớt thông thường, sử dụng cơ chế lò xo để duy trì tiếp xúc giữa các mặt phớt. Lò xo đẩy mặt phớt quay vào mặt phớt cố định, đảm bảo độ kín khít. Phớt đẩy được sử dụng rộng rãi do tính đơn giản và hiệu quả về chi phí.

Phớt không đẩy, chẳng hạn như phớt ống thổi và phớt ống thổi kim loại, sử dụng một thành phần linh hoạt để duy trì tiếp xúc giữa các mặt phớt. Thành phần linh hoạt, thường được làm bằng vật liệu đàn hồi hoặc kim loại, hoạt động như cả lò xo và phớt thứ cấp. Phớt không đẩy có hiệu suất tốt hơn trong các ứng dụng có độ lệch trục hoặc độ lệch trục cao, vì thành phần linh hoạt có thể thích ứng với những bất thường này.

Con dấu hộp mực

Phớt hộp mực là các đơn vị lắp ráp sẵn kết hợp tất cả các thành phần của phớt cơ khí thành một gói duy nhất, dễ lắp đặt. Chúng bao gồm các mặt phớt, phớt thứ cấp, cơ cấu lò xo và phần cứng hỗ trợ, tất cả đều nằm trong một cụm lắp ráp duy nhất.

Phớt hộp mực có một số ưu điểm so với phớt linh kiện, bao gồm lắp đặt dễ dàng hơn, độ tin cậy được cải thiện và giảm chi phí bảo trì. Chúng đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng cần thay phớt thường xuyên vì có thể lắp đặt nhanh chóng và dễ dàng mà không cần dụng cụ chuyên dụng hoặc chuyên môn.

Con dấu tách

Con dấu chia đôi được thiết kế để lắp đặt xung quanh trục mà không cần tháo rời hoàn toàn thiết bị. Chúng bao gồm hai hoặc nhiều bộ phận có thể lắp ráp xung quanh trục, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng cần thay thế phớt nhanh chóng và thời gian ngừng hoạt động tối thiểu.

Phớt chia thường được sử dụng trong các thiết bị lớn, đắt tiền như máy bơm, máy nén và máy khuấy, nơi tháo rời hoàn toàn sẽ tốn thời gian và chi phí. Chúng cũng hữu ích trong các ứng dụng mà thiết bị không thể dễ dàng di chuyển hoặc tiếp cận, chẳng hạn như trong các cơ sở ngầm hoặc ngoài khơi.

Ứng dụng của phớt cơ khí

Dầu khí

Trong ngành dầu khí, phớt cơ khí được sử dụng trong máy bơm và máy nén xử lý hydrocarbon, chất lỏng khoan và các phương tiện xử lý khác. Các phớt này được thiết kế để chịu được áp suất, nhiệt độ và điều kiện mài mòn thường gặp trong ngành này. Các phớt cơ khí chuyên dụng, chẳng hạn như phớt API 682, được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của ngành dầu khí.

Xử lý hóa học

Các nhà máy chế biến hóa chất dựa vào phớt cơ khí để chứa và ngăn ngừa rò rỉ nhiều loại hóa chất, dung môi và thuốc thử. Các phớt này phải tương thích với chất lỏng trong quy trình và chống ăn mòn, xói mòn và tấn công hóa học. Phớt cơ khí kép với chất lỏng chắn thường được sử dụng để cung cấp thêm một lớp bảo vệ chống rò rỉ và đảm bảo tuân thủ các quy định về môi trường.

Xử lý nước

Trong các ứng dụng xử lý nước, phớt cơ khí đóng vai trò quan trọng trong việc bịt kín máy bơm và các thiết bị khác xử lý nước, nước thải và nhiều loại hóa chất xử lý khác nhau. Các phớt này phải có khả năng chịu được tiếp xúc với clo, axit và các chất ăn mòn khác trong khi ngăn ngừa ô nhiễm nguồn cung cấp nước. Phớt hộp mực thường được sử dụng trong ngành này vì dễ lắp đặt và bảo trì.

Đồ ăn và đồ uống

Ngành thực phẩm và đồ uống yêu cầu các phớt cơ khí đáp ứng các tiêu chuẩn vệ sinh và vệ sinh nghiêm ngặt. Các phớt này phải được thiết kế để ngăn ngừa sự phát triển của vi khuẩn, chịu được các chu kỳ vệ sinh và khử trùng thường xuyên và duy trì độ tinh khiết của sản phẩm. Các phớt cơ khí đơn và đôi được làm từ các vật liệu được FDA chấp thuận, chẳng hạn như thép không gỉ và chất đàn hồi đặc biệt, được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực này để đảm bảo an toàn sản phẩm và tuân thủ các quy định.