пумпе су једни од највећих корисника механичких заптивача.Као што име говори, механичке заптивке су заптивке контактног типа, које се разликују од аеродинамичких или лавиринтских бесконтактних заптивки.Механичке заптивкекарактеришу и као балансирани механички заптивач илинеуравнотежена механичка заптивка.Ово се односи на то који проценат, ако га има, процесног притиска може доћи иза стационарне површине заптивке.Ако лице заптивке није гурнуто на лице које се окреће (као код заптивке типа потискивач) или процесној течности под притиском који треба да се заптива није дозвољено да дође иза лица заптивке, процесни притисак би одувао лице заптивке назад и отворен.Дизајнер заптивке треба да узме у обзир све радне услове да би дизајнирао заптивку са потребном силом затварања, али не толиком силом да оптерећење јединице на динамичком лицу заптивке ствара превише топлоте и хабања.Ово је деликатан баланс који чини или нарушава поузданост пумпе.
динамички заптивач се суочава тако што омогућава отварање силе уместо конвенционалног начина
балансирање силе затварања, као што је горе описано.Не елиминише потребну силу затварања, али даје дизајнеру пумпе и кориснику још једно дугме за окретање омогућавајући отклањање тежине или растерећење лица заптивке, уз одржавање потребне силе затварања, чиме се смањује топлота и хабање док се проширују могући услови рада.
Заптивке за суви гас (ДГС), који се често користе у компресорима, обезбеђују силу отварања на странама заптивке.Ова сила је створена принципом аеродинамичког лежаја, где фини жлебови за пумпање помажу да се гас са процесне стране заптивке под високим притиском подстакне у отвор и преко лица заптивке као бесконтактног лежаја течног филма.
Аеродинамичка сила отварања лежаја сувог гасног заптивача.Нагиб линије је репрезентативан за крутост на размаку.Имајте на уму да је јаз у микронима.
Исти феномен се јавља у хидродинамичким уљним лежајевима који подржавају већину великих центрифугалних компресора и ротора пумпи и види се у дијаграмима динамичког ексцентрицитета ротора које показује Бентли. Овај ефекат обезбеђује стабилно заустављање уназад и важан је елемент у успеху хидродинамичких уљних лежајева и ДГС-а. .Механичке заптивке немају фине жлебове за пумпање који се могу наћи на аеродинамичном ДГС лицу.Можда постоји начин да се користе принципи носивости гаса под спољним притиском како би се ослободила сила затварања одлице механичког заптивачаs.
Квалитативни дијаграми параметара лежишта флуид-филм у односу на однос ексцентрицитета носача.Крутост К и пригушење Д су минимални када је чаура у центру лежаја.Како се чаура приближава површини лежаја, крутост и пригушење се драматично повећавају.
Аеростатски гасни лежајеви под спољним притиском користе извор гаса под притиском, док динамички лежајеви користе релативно кретање између површина да би створили притисак зазора.Технологија под спољним притиском има најмање две основне предности.Прво, гас под притиском се може убризгати директно између заптивних површина на контролисан начин уместо да подстиче гас у отвор заптивке са плитким жлебовима за пумпање који захтевају кретање.Ово омогућава одвајање површина заптивача пре почетка ротације.Чак и ако су лица стиснута заједно, она ће се отворити за почетак и престанак трења када се притисак убризга директно између њих.Додатно, ако је заптивач врућ, могуће је помоћу спољашњег притиска повећати притисак на лице заптивке.Размак би се тада повећавао пропорционално притиску, али би топлота од смицања падала на кубну функцију зазора.Ово оператеру даје нову способност да се бори против стварања топлоте.
Постоји још једна предност компресора у томе што нема протока преко лица као код ДГС-а.Уместо тога, највећи притисак је између површина заптивке, а спољни притисак ће тећи у атмосферу или ће се испуштати на једну страну и у компресор са друге стране.Ово повећава поузданост држећи процес изван јаза.Код пумпи ово можда није предност јер може бити непожељно убацити компресибилни гас у пумпу.Компресовани гасови унутар пумпи могу изазвати проблеме са кавитацијом или ваздушним чекићем.Било би интересантно, међутим, имати заптивање без контакта или трења за пумпе без недостатка протока гаса у процес пумпе.Да ли је могуће имати спољашњи гасни лежај под притиском са нултим протоком?
Компензација
Сви лежајеви под притиском имају неку врсту компензације.Компензација је облик ограничења који задржава притисак у резерви.Најчешћи облик компензације је употреба отвора, али постоје и технике жлебова, степеница и порозне компензације.Компензација омогућава да лежајеви или површине заптивки пролазе близу једна уз другу без додиривања, јер што се ближе приближавају, то је већи притисак гаса између њих, одбијајући их да се раздвоје.
На пример, испод равног отвора компензованог гасног лежаја (Слика 3), просек
притисак у зазору ће бити једнак укупном оптерећењу лежаја подељеном са површином лица, ово је јединично оптерећење.Ако је притисак изворног гаса 60 фунти по квадратном инчу (пси), а лице има површину од 10 квадратних инча и има 300 фунти оптерећења, у међупростору лежишта ће бити у просеку 30 пси.Обично би размак био око 0,0003 инча, а пошто је јаз тако мали, проток би био само око 0,2 стандардна кубна стопа у минути (сцфм).Пошто постоји ограничавач отвора непосредно испред отвора који држи притисак у резерви, ако се оптерећење повећа на 400 фунти, размак лежаја се смањује на око 0,0002 инча, ограничавајући проток кроз отвор за 0,1 сцфм.Ово повећање другог ограничења даје граничнику отвора довољан проток да омогући да се просечни притисак у отвору повећа на 40 пси и подржи повећано оптерећење.
Ово је поглед са стране на типичном ваздушном лежају са отвором који се налази у машини за координатно мерење (ЦММ).Ако се пнеуматски систем сматра „компензованим лежајем“, он мора да има ограничење узводно од ограничења зазора лежаја.
Орифице вс. Порозна компензација
Компензација отвора је најчешће коришћени облик компензације. Типичан отвор може имати пречник рупе од 0,010 инча, али пошто напаја површину од неколико квадратних инча, он храни неколико редова величине већу површину од себе, тако да брзина гаса може бити висока.Често су отвори прецизно исечени од рубина или сафира како би се избегла ерозија величине отвора и тако промене у перформансама лежаја.Други проблем је да на празнинама испод 0,0002 инча, област око отвора почиње да гуши проток до остатка лица, у ком тренутку долази до колапса гасног филма. Исто се дешава и при подизању, јер само подручје отвор и сви жлебови су доступни за покретање подизања.Ово је један од главних разлога зашто се лежајеви под притиском не виде у плановима заптивки.
Ово није случај са порозним компензованим лежајем, већ се крутост наставља
повећава се са повећањем оптерећења, а јаз се смањује, баш као што је случај са ДГС (Слика 1) и
хидродинамички уљни лежајеви.У случају порозних лежајева под спољним притиском, лежиште ће бити у режиму уравнотежене силе када је улазни притисак пута површина једнак укупном оптерећењу лежаја.Ово је занимљив триболошки случај јер нема подизања или ваздушног јаза.Проток ће бити нулти, али хидростатичка сила ваздушног притиска на контра површину испод предњег дела лежаја и даље смањује укупно оптерећење и резултира скоро нултим коефицијентом трења — иако су стране још увек у контакту.
На пример, ако графитна заптивна површина има површину од 10 квадратних инча и 1000 фунти силе затварања, а графит има коефицијент трења од 0,1, било би потребно 100 фунти силе да започне кретање.Али са спољним извором притиска од 100 пси који се преноси кроз порозни графит на његово лице, у суштини не би била потребна нула сила да се покрене кретање.Ово је упркос чињеници да још увек постоји 1.000 фунти силе затварања која стишће два лица заједно и да су лица у физичком контакту.
Класа материјала за клизне лежајеве као што су: графит, угљеник и керамика као што су глиница и силицијум-карбиди који су познати у турбо индустрији и природно су порозни тако да се могу користити као лежајеви под притиском који су бесконтактни лежајеви течног филма.Постоји хибридна функција где се спољашњи притисак користи да се одвоји контактни притисак или сила затварања заптивке од трибологије која се дешава у контактним површинама заптивке.Ово омогућава оператеру пумпе нешто да прилагоди ван пумпе како би се бавио проблематичним апликацијама и операцијама веће брзине док користи механичке заптивке.
Овај принцип се такође примењује на четке, комутаторе, побуднике или било који контактни проводник који се може користити за пренос података или електричне струје на или са ротирајућих објеката.Како се ротори брже окрећу и расте, може бити тешко држати ове уређаје у контакту са осовином, а често је потребно повећати притисак опруге држећи их уз осовину.Нажалост, посебно у случају рада велике брзине, ово повећање контактне силе такође доводи до веће топлоте и хабања.Исти хибридни принцип примењен на горе описане површине механичких заптивача такође се може применити овде, где је физички контакт потребан за електричну проводљивост између непокретних и ротирајућих делова.Спољни притисак се може користити као притисак из хидрауличног цилиндра да би се смањило трење на динамичком интерфејсу док се и даље повећава сила опруге или сила затварања која је потребна да се четка или лице заптивке држе у контакту са ротирајућим вратилом.
Време поста: 21.10.2023