مکانیکال سیل

مکانیکال سیل یا سیل مکانیکی یکی از مهم ترین قطعات آب بندی در پمپ ها، میکسرها، کمپرسورها و تجهیزات دوار است که برای جلوگیری از نشتی سیال از محل عبور شفت از داخل محفظه تجهیز استفاده می شود. در این سیستم، دو سطح آب بندی بسیار صاف و دقیق، یکی ثابت و یکی متحرک، در تماس کنترل شده با یکدیگر قرار می گیرند و با ایجاد یک فیلم نازک سیال بین سطوح، نشتی را به حداقل می رسانند.

در تجهیز صنعت امکان تأمین انواع مکانیکال سیل پمپ شامل مکانیکال سیل تک فنره، چندفنره، کارتریجی، بلوز لاستیکی، بلوز فلزی، سیل مکانیکی بالانس، آن بالانس، تک، دوبل، خشک، تر، مناسب آب، روغن، اسید، قلیا، حلال، دوغاب، مواد غذایی، دارویی، نفت، گاز، پتروشیمی و صنایع شیمیایی وجود دارد. برای انتخاب صحیح مکانیکال سیل باید قطر شفت، نوع پمپ، نوع سیال، فشار، دما، سرعت دوران، ویسکوزیته، وجود ذرات جامد، خوردگی، نوع متریال Face، اورینگ، فنر و شرایط نصب بررسی شود.

برای استعلام قیمت مکانیکال سیل، بهتر است مدل پمپ، قطر شفت، نوع سیال، فشار و دمای کاری، دور پمپ، متریال موردنیاز، عکس نمونه سیل قبلی یا ابعاد کامل قطعه برای کارشناسان تجهیز صنعت ارسال شود.

مکانیکال سیل چگونه کار می کند؟

مکانیکال سیل از دو سطح آب بندی اصلی تشکیل می شود: سطح ثابت که روی محفظه یا گِلند قرار دارد و سطح دوار که همراه شفت می چرخد. این دو سطح با نیروی فنر، فشار سیال یا طراحی بالانس به یکدیگر فشرده می شوند. بین این دو سطح یک فیلم بسیار نازک از سیال یا گاز تشکیل می شود که هم نقش روانکاری دارد و هم از تماس خشک و سایش شدید جلوگیری می کند. آب بندی های ثانویه مانند اورینگ، گسکت یا بلوز نیز از نشتی بین قطعات ثابت و متحرک جلوگیری می کنند.

جدول راهنمای انتخاب مکانیکال سیل مناسب

در زمان خرید مکانیکال سیل، فقط قطر شفت کافی نیست. باید نوع سیال، فشار، دما، دور شفت، نوع پمپ، قطر شفت، فضای نصب، ویسکوزیته، وجود ذرات جامد، خطرناک بودن سیال، متریال Face، اورینگ، فنر، نوع آب بندی و نیاز به Flush یا Seal Support System هم زمان بررسی شوند.

شرایط انتخاب مکانیکال سیل مناسب

برای انتخاب درست یک سیل مکانیکی بایستی ابتدا به قسمت چرخشی آن توجه کرده و سپس نوع سطوح ثابت آن را مورد ارزیابی قرار دارد.

عوامل فشار محیط سیل ، درجه حرارت و سرعت محور دوار ماشین (RPM) نوع سیال پمپ شونده و اندازه قطر محور دوار را در نظر گرفت که با توجه به این مهم ، سیل مکانیکی مناسب برای پمپ انتخاب می شود. زیرا زمانی که یک سیل از کار می افتد مقدار قابل توجهی از هزینه صرف جایگزینی آن شده و در بیشتر حالات تجهیزات فرایند از کار خارج شده تا سیل مکانیکی جدید نصب شوند.

لذا انتخاب درست آب بند مکانیکی با توجه به محیط کارکرد آن میتواند موجب بهره وری در فرایند تولید بشود.

انواع مکانیکال سیل

مزایای آب بند مکانیکی

از جمله مزایای آب بند مکانیکی جلوگیری از نشت مواد گران قیمت ، خورنده و خطرناک ، مایعات سمی و گازها ، آلاینده و سرطان زا ،سیال رادیو اکتیو ، منفجره و غیره می باشد.

متریال مکانیکال سیل

انتخاب متریال مکانیکال سیل نباید فقط بر اساس موجودی بازار انجام شود. برای مثال، ترکیب Carbon/Ceramic برای آب تمیز و سرویس های عمومی رایج است، اما در سیالات ساینده یا دارای ذرات، ترکیب های سخت تر مثل Silicon Carbide/Silicon Carbide یا Tungsten Carbide/Tungsten Carbide می تواند مناسب تر باشد. برای سیالات شیمیایی نیز اورینگ و الاستومر باید با دما، غلظت و ترکیب سیال سازگار باشد.

عوامل مؤثر بر قیمت مکانیکال سیل

قیمت مکانیکال سیل به نوع سیل، قطر شفت، متریال Face، جنس اورینگ، نوع فنر، فشار و دمای کاری، برند، استاندارد، کارتریجی یا غیرکارتریجی بودن، تک یا دوبل بودن و شرایط ساخت بستگی دارد. مدل های کارتریجی، دوبل، بلوز فلزی، API ۶۸۲، متریال خاص و سیل های مناسب سیالات خطرناک یا خورنده معمولاً قیمت بالاتری نسبت به مکانیکال سیل های عمومی پمپ آب دارند. (آشنایی با پمپ هیدرولیک)

چرا از سیل های مکانیکی استفاده می کنیم ؟

• سیل ها بدون نشت قابل مشاهده ، فیلم سیال روی سطوح را به صورت بخار نشت می دهند.
• طرح های مدرن “سیل کارتریج ” به شفت پمپ یا بوش آسیب نمی زند.
• نگهداری روزانه به این دلیل کاهش می یابد که سیل ها دارای فنرهای داخلی می باشند که آنها را خود تنظیم می کند.
• سیل ها دارای سطوح سبکی هستند که نسبت به گلند پکینگ ها نیروی کمتری مصرف می کند.
• آلودگی بلبرنگ در عملیات نرمال کاهش می یابد چون روان کننده توسط نشت سیل تحت تاثیر قرار نمی گیرد و به بیرون شسته می شود.
• اگر محصول در پمپ موجود باشد ، تجهیزات کارخانه از خوردگی کمتر رنج می برند.
• با این تکنولوژی خلا نیز می تواند آب بندی شود ، مشکلی برای پکینگ که هوا را به پمپ جذب می کند.
• محصول کمتر تلف می شود و در هزینه ها صرفه جویی می شود حتی آب گران است و نیاز کمتری به تمیز کردن سطح وجود دارد.

مبانی آب بندی پمپ سیال

سیل مکانیکی ، شیوه ای ساده برای حفاظت سیال در یک مجرا یا لوله ( معمولا پمپ ها ، میکسرها و … ) است که در آن یک شفت چرخشی از طریق یک محفظه ثابت عبور می کند یا گاهی اوقات محفظه اطراف شفت چرخش می کند.

هنگام آب بندی یک پمپ سانترفیوژ چالش این است که به یک شفت چرخشی اجازه بدهید که وارد بخش مرطوب پمپ شود بدون اینکه به حجم زیادی از سیال تحت فشار اجازه فرار داده شود. (شکل زیر) برای مقابله با این چالش نیاز به یک سیل یا آب بند بین شفت و محفظه پمپ است که بتواند فشار فرآیندی که در حال پمپ شدن است را حفظ کرده و در برابر اصطکاک ایجاد شده توسط چرخش شفت مقاومت کند.

روش های سنتی آب بندی پمپ سیال

یکی از این روش ها که هنوز هم به طور گسترده استفاد می شود ، “گلند پکینگ” است. در واقع گلند پکینگ ، یک متریال طناب مانند و بافته شده می باشد که در اطراف شفت بسته بندی می شود و به طور فیزیکی شکاف بین شفت و محفظه پمپ را پر می کند. این متریال هنوز هم به طور متداول در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می گیرد.

با این حال کاربران به طور فزاینده به دلایل زیر خواهان سیل های مکانیکی هستند:

• اصطکاک چرخش شفت در گذر زمان باعث سایش پکینگ می شود به این ترتیب تا زمانی که پکینگ تنظیم یا تعویض شود باعث افزایش نشت می گردد.
• به منظور کاهش نشت نیاز است که پکینگ در برابر شفت فشرده شود و این بدان معنی است که پمپ برای چرخاندن شفت به نیروی رانش بیشتری نیاز دارد و این یعنی تلف شدن انرژی .
• از آنجا که پکینگ با شفت در تماس است در نتیجه سایش ، شیاری در آن ایجاد می شود که تعمیر و جایگزینی آن می تواند هزینه بر باشد.

سیل های مکانیکی برای غلبه بر این مشکلات طراحی شده اند :

طراحی سیل مکانیکی

یک سیل مکانیکی اساسن شامل سه سطح آب بندی است:

• بخش ثابت سیل که با یک سیل استاتیک بر محفظه پمپ سوار می شود. این ممکن است با یک او-رینگ یا گسکت آب بندی شده بین قسمت ثابت و محفظه پمپ محکم شده باشد.
• بخش دوار یا چرخشی سیل که معمولا با یک او-رینگ به شفت محکم می شود.همچنین این بخش آب بندی به عنوان یک بخش استاتیک در نظر گرفته می شود چون به همراه شفت می چرخد.
• خود سیل مکانیکی که رابط بین بخش های استاتیک و دوار سیل است.

شکل ۴ : قسمت مشخص شده به رنگ قرمز. چپ : بخش ثابت و راست : بخش دوار

سطوح آب بندی

در حالی که دو سطح آب بندی در طراحی سیل ، سیل های استاتیک ساده ای هستند ، اما سیل بین بخش های چرخشی و ثابت باید کمی بیشتر مورد توجه قرار گیرد.

این سیل اولیه اساس طراحی تمام سیل ها است و به منظور اثر بخشی آن ضروری است.

شکل ۵ : سیل اولیه . زرد: بخش دوار سیل . آبی : بخش ثابت سیل .

سیل اولیه عمدتا یک بلبرینگ عمودی است که متشکل از دو سطح بسیار مسطح می باشد: یکی ثابت و دیگری چرخشی که درمقابل هم اجرا می شوند.

سطوح سیل با استفاده از ترکیبی از نیروی هیدرولیک از طرف سیال آب بندی شده و نیروی فنری از طرف طراحی سیل به هم فشرده می شوند. به این ترتیب یک سیل برای جلوگیری از فرآیند نشت بین شفت چرخشی و مناطق ثابت پمپ ایجاد می شود.

سطوح سیل های مکانیکی تا درجه بالایی مسطح می شوند. اگر سطوح آب بندی بدون هیچ گونه روانکاری در مقابل هم بچرخند ، ساییده شده و به دلیل اصطکاک سطح و گرمای ایجاد شده سریعا می شکنند. به این دلیل یک نوع روانکاری بین سطح چرخشی و ثابت سیل مورد نیاز است که تحت عنوان فیلم سیال شناخته می شود.

فیلم سیال

در بیشتر سیل های مکانیکی با حفظ یک فیلم نازکی از سیال بین سطوح سیل ، روانکاری می شوند. این فیلم می تواند یا از طریق سیال فرآیند که پمپ می شود یا از طریق یک منبع خارجی تامین شود.

نیاز به یک فیلم مایع بین سطوح ، چالشی را درطراحی ایجاد می کند: روانکاری کافی جریان بین سطوح سیل بدون نشت یک مقدار غیر قابل قبول از سیال فرآیند یا ورود آلاینده ها بین سطوح که می تواند باعث آسیب به خود سیل شود. با حفظ یک شکاف دقیق بین وجوه به این امر می توان دست یافت به طوری که باید به اندازه کافی بزرگ باشد که امکان جریان یافتن مقدار کمی از مایع روانکاری تمیز را بدهد اما به منظور جلوگیری از ورود آلاینده ها از شکاف بین سطوح سیل ، به اندازه کافی کوچک باشد.

شکل ۶ : نمایش فیلم سیال و فاصله بین سطوح سیل

فاصله بین سطوح در یک سیل معمولی به اندازه ۱ میکرون است یعنی ۷۵ برابر باریک تر از موی انسان. از آنجا که این فاصله خیلی کوچک است ، ذراتی که به سطوح سیل آسیب می زنند ، نمی توانند وارد شوند و مقدار مایعی که از طریق این فضا نشت می کند آنقدر کوچک است که به صورت بخار ظاهر می شود.

این میکروشکاف با استفاده از فنرها و نیروی هیدرولیک برای فشرده کردن سطوح سیل به یکدیگر حفظ می شود در حالی که فشار سیال بین سطوح ( فیلم سیال ) برای جدا کردن آنها از هم عمل می کند. در واقع بدون حضور فیلم سیال دو سطح آب بندی در تماس کامل خواهند بود که به عنوان اجرای خشک شناخته می شود و منجر به شکست سریع سیل می گردد.

فشرده کردن سطوح به یکدیگر بدون فشار فرآیند ( و نیروی فنرها ) ، این سطوح سیل را بیش از حد از هم جدا می کند و به این ترتیب امکان نشت سیال به بیرون فراهم می شود.

مهندسی سیل مکانیکی بر روی افزایش طول عمر سطوح آب بندی با اطمینان از کیفیت بالای سیال روان کننده و با انتخاب متریال مناسب برای سطوح آب بندی برای فرآیند پمپ تمرکز می یابد.

علل خرابی مکانیکال سیل

خرابی مکانیکال سیل همیشه به کیفیت خود سیل مربوط نیست. در بسیاری از موارد، علت اصلی خرابی، انتخاب اشتباه متریال، نصب نادرست، لرزش پمپ، کارکرد خشک، کاویتاسیون، نبود Flush مناسب، وجود ذرات جامد یا تغییر شرایط فرآیند است. بنابراین هنگام تعویض مکانیکال سیل، بهتر است علت خرابی قبلی هم بررسی شود، نه اینکه فقط همان قطعه دوباره نصب شود.

نکات نصب مکانیکال سیل

سوالات متداول مکانیکال سیل

مکانیکال سیل چیست؟

مکانیکال سیل یا سیل مکانیکی قطعه ای برای آب بندی محل عبور شفت در پمپ، میکسر، کمپرسور و تجهیزات دوار است. این تجهیز از دو سطح آب بندی ثابت و دوار، فنر، اورینگ، گسکت و قطعات نگهدارنده تشکیل می شود و برای کاهش نشتی سیال استفاده می شود.

مکانیکال سیل چگونه کار می کند؟

در مکانیکال سیل، یک سطح آب بندی همراه شفت می چرخد و سطح دیگر ثابت می ماند. این دو سطح با نیروی فنر و فشار سیال به هم فشرده می شوند و یک فیلم نازک سیال بین آن ها تشکیل می شود. این فیلم باعث روانکاری، کاهش سایش و کنترل نشتی می شود.

هنگام خرید مکانیکال سیل چه اطلاعاتی باید اعلام شود؟

برای خرید یا استعلام قیمت باید قطر شفت، مدل پمپ، نوع سیال، فشار، دما، دور پمپ، نوع سیل، ابعاد کامل، متریال Face، جنس اورینگ و در صورت امکان عکس یا نمونه سیل قبلی مشخص شود.

تفاوت مکانیکال سیل تک و دوبل چیست؟

مکانیکال سیل تک یک مجموعه سطح آب بندی دارد و برای بسیاری از کاربردهای عمومی مناسب است. مکانیکال سیل دوبل دو مجموعه آب بندی دارد و برای سیالات خطرناک، سمی، قابل اشتعال، خورنده، کریستال شونده یا زمانی که کنترل نشتی بسیار مهم است استفاده می شود.

مکانیکال سیل کارتریجی چه مزیتی دارد؟

مکانیکال سیل کارتریجی به صورت مجموعه آماده نصب عرضه می شود و خطای نصب، تنظیم نادرست فنر و آسیب به قطعات را کاهش می دهد. این نوع سیل برای پمپ های صنعتی حساس و کاربردهایی که توقف خط هزینه بر است، گزینه مطمئن تری محسوب می شود.

چرا مکانیکال سیل نشتی می دهد؟

نشتی مکانیکال سیل می تواند به دلیل نصب اشتباه، انتخاب متریال نامناسب، کارکرد خشک، وجود ذرات جامد، لرزش پمپ، خرابی یاتاقان، خط افتادن روی Face، تورم اورینگ، فشار یا دمای خارج از محدوده و نبود Flush مناسب رخ دهد.

قیمت مکانیکال سیل به چه عواملی بستگی دارد؟

قیمت مکانیکال سیل به نوع سیل، قطر شفت، متریال Face، جنس اورینگ، فشار، دما، نوع سیال، برند، کارتریجی یا دوبل بودن، استاندارد، ساخت سفارشی و تجهیزات کمکی وابسته است.

• شیر صافی
• شير توپی
• خرید شیر کشویی
• قیمت پرشر سوئیچ