pumbad on ühed suurimad mehaaniliste tihendite kasutajad.Nagu nimigi ütleb, on mehaanilised tihendid kontakt-tüüpi tihendid, mis eristuvad aerodünaamiliste või labürindi mittekontaktsetest tihenditest.Mehaanilised tihendidiseloomustatakse ka kui tasakaalustatud mehaanilist tihendit võitasakaalustamata mehaaniline tihend.See viitab sellele, kui suur protsent protsessirõhust võib tekkida statsionaarse tihendipinna taga.Kui tihendipinda ei suruta vastu pöörlevat külge (nagu tõukuri tüüpi tihendil) või tihendamist vajava rõhuga protsessivedelik ei pääse tihendi taha, puhuks protsessirõhk tihendi tagasi ja avatud.Tihendi projekteerija peab arvestama kõiki töötingimusi, et kujundada tihend vajaliku sulgemisjõuga, kuid mitte nii suure jõuga, et üksuse koormus dünaamilisele tihendipinnale tekitaks liiga palju kuumust ja kulumist.See on õrn tasakaal, mis muudab või rikub pumba töökindlust.
dünaamiline tihend on suunatud avamisjõule, mitte tavapärasele viisile
sulgemisjõu tasakaalustamine, nagu eespool kirjeldatud.See ei kõrvalda nõutavat sulgemisjõudu, kuid annab pumba projekteerijale ja kasutajale veel ühe nupu keeramiseks, võimaldades tihendi pindade kaalust vabastamist või mahalaadimist, säilitades samal ajal vajaliku sulgemisjõu, vähendades seeläbi kuumust ja kulumist ning laiendades samal ajal võimalikke töötingimusi.
Kuivad gaasi tihendid (DGS), mida sageli kasutatakse kompressorites, annavad tihendipindadele avamisjõu.See jõud on loodud aerodünaamilise laagriprintsiibi abil, kus peened pumpamissooned aitavad õhutada gaasi tihendi kõrgsurveprotsessi poolelt pilusse ja üle tihendi pinna kontaktivaba vedelikukile laagrina.
Kuiva gaasitihendi pinna aerodünaamiline laagri avanemisjõud.Joone kalle näitab jäikust tühimikus.Pange tähele, et vahe on mikronites.
Sama nähtus esineb hüdrodünaamilistes õlilaagrites, mis toetavad enamikke suuri tsentrifugaalkompressoreid ja pumba rootoreid ning seda on näha rootori dünaamilise ekstsentrilisuse graafikutel, mida näitab Bently. See efekt tagab stabiilse tagasitõkke ning on hüdrodünaamiliste õlilaagrite ja DGS-i edu oluline element. .Mehaanilistel tihenditel puuduvad peened pumpamissooned, mis võivad esineda aerodünaamilises DGS-s.Võib olla võimalus kasutada väliselt survestatud gaasilaagri põhimõtteid, et vabastada sulgemisjõud.mehaanilise tihendi pinds.
Vedeliku-kile kandeparameetrite ja ajakirja ekstsentrilisuse suhte kvalitatiivsed diagrammid.Jäikus K ja summutus D on minimaalsed, kui kang on laagri keskel.Kui kang läheneb laagripinnale, suureneb jäikus ja summutus järsult.
Väliselt rõhu all olevad aerostaatilised gaasilaagrid kasutavad rõhu all oleva gaasi allikat, dünaamilised laagrid aga kasutavad vaherõhu tekitamiseks pindade vahelist suhtelist liikumist.Välisrõhuga tehnoloogial on vähemalt kaks peamist eelist.Esiteks võib survestatud gaasi süstida otse tihendi pindade vahele kontrollitult, selle asemel, et õhutada gaasi tihenduspilusse madalate pumpamissoontega, mis nõuavad liikumist.See võimaldab eraldada tihendipinnad enne pöörlemise algust.Isegi kui näod on kokku väänatud, avanevad need nullhõõrdumise korral ja peatuvad, kui rõhk süstitakse otse nende vahele.Lisaks, kui tihend on kuum, on välise survega võimalik suurendada survet tihendi esiküljele.Vahe suureneks siis proportsionaalselt rõhuga, kuid nihkest tulenev soojus langeks pilu kuupfunktsioonile.See annab operaatorile uue võimaluse soojuse tootmise vastu võimendada.
Kompressoritel on veel üks eelis, kuna puudub vool üle näo, nagu see on DGS-is.Selle asemel on kõrgeim rõhk tihendi pindade vahel ja välisrõhk voolab atmosfääri või ventileeritakse ühele küljele ja kompressorisse teiselt poolt.See suurendab töökindlust, hoides protsessi lüngast väljas.Pumpade puhul ei pruugi see olla eelis, kuna kokkusurutava gaasi pumpamine ei pruugi olla soovitav.Pumpade sees olevad kokkusurutavad gaasid võivad põhjustada kavitatsiooni või õhuhaamri probleeme.Siiski oleks huvitav, kui pumpade jaoks oleks kontaktivaba või hõõrdumiseta tihend, ilma et oleks puuduseks gaasi voolamine pumbaprotsessi.Kas võiks olla välise survega gaasilaager nullvooluga?
Hüvitis
Kõikidel välisrõhuga laagritel on mingi kompensatsioon.Hüvitis on piirangu vorm, mis hoiab survet tagasi.Levinuim kompensatsioonivorm on avade kasutamine, kuid on ka soone-, astme- ja poorse kompenseerimise tehnikaid.Kompensatsioon võimaldab laagritel või tihendipindadel liikuda lähestikku ilma puudutamata, sest mida lähemale need jõuavad, seda suurem on gaasirõhk nende vahel, tõrjudes pinnad lahku.
Näiteks lameda avaga kompenseeritud gaasilaagri all (joonis 3) on keskmine
rõhk pilus võrdub laagri kogukoormusega, mis on jagatud näo pindalaga, see on ühikukoormus.Kui selle lähtegaasi rõhk on 60 naela ruuttolli kohta (psi) ja esikülje pindala on 10 ruuttolli ja koormus on 300 naela, on laagrivahes keskmiselt 30 psi.Tavaliselt on vahe umbes 0,0003 tolli ja kuna vahe on nii väike, oleks vooluhulk vaid umbes 0,2 standardkuupjalga minutis (scfm).Kuna vahetult enne pilu on düüsi piiraja, mis hoiab rõhku reservi, siis kui koormus suureneb 400 naelani, väheneb laagri vahe umbes 0,0002 tollini, piirates voolu läbi pilu 0,1 scfm võrra.See teise piirangu suurenemine annab ava piirajale piisava voolu, et võimaldada keskmise rõhu suurenemist pilus 40 psi-ni ja toetada suurenenud koormust.
See on väljalõigatud külgvaade tüüpilisest düüsi õhulaagrist, mis on leitud koordinaatmõõtmismasinast (CMM).Kui pneumaatilist süsteemi tuleb pidada "kompenseeritud laagriks", peab sellel olema laagrivahe piirangust ülesvoolu piirang.
Ava vs poorne kompensatsioon
Düüsi kompenseerimine on kõige laialdasemalt kasutatav kompensatsioonivorm Tüüpilise ava ava läbimõõt võib olla 0,010 tolli, kuid kuna see toidab paar ruuttolli pinda, annab see endast mitu suurusjärku rohkem pinda, nii et kiirus gaasi tase võib olla kõrge.Sageli lõigatakse avad täpselt rubiinidest või safiiridest, et vältida ava suuruse erosiooni ja seega laagri töövõime muutumist.Teine probleem on see, et alla 0,0002 tolli vahede korral hakkab ava ümbritsev ala summutama voolu ülejäänud näoosale, misjärel toimub gaasikile kokkuvarisemine. tõste käivitamiseks on saadaval ava ja kõik sooned.See on üks peamisi põhjusi, miks välise surve all olevaid laagreid tihendiplaanides ei näe.
See ei kehti poorse kompenseeritud laagri puhul, selle asemel jääb jäikus püsima
suureneb, kui koormus suureneb ja vahe väheneb, täpselt nagu DGS-i puhul (pilt 1) ja
hüdrodünaamilised õlilaagrid.Välisrõhu all olevate poorsete laagrite puhul on laager tasakaalustatud jõu režiimis, kui sisendrõhk korrutab pindalaga laagri kogukoormusega.See on huvitav triboloogiline juhtum, kuna tõstejõud või õhuvahe on null.Vooluhulk on null, kuid õhurõhu hüdrostaatiline jõud laagri pinna all olevale vastupinnale vähendab siiski kogu koormust ja põhjustab nullilähedase hõõrdeteguri – kuigi pinnad on endiselt kontaktis.
Näiteks kui grafiidist tihendi pinna pindala on 10 ruuttolli ja sulgemisjõud on 1000 naela ning grafiidi hõõrdetegur on 0,1, vajaks see liikumise alustamiseks 100 naela jõudu.Kuid kui väline surveallikas 100 psi, mis on kantud läbi poorse grafiidi selle pinnale, oleks liikumise käivitamiseks vaja praktiliselt nulli jõudu.Seda hoolimata asjaolust, et endiselt on 1000 naela sulgemisjõud, mis surub kaks nägu kokku ja et näod on füüsilises kontaktis.
Klass liugelaagrite materjale, nagu grafiit, süsinikud ja keraamika, nagu alumiiniumoksiid ja ränikarbiidid, mis on turbotööstusele teada ja on loomulikult poorsed, nii et neid saab kasutada välise survega laagritena, mis on mittekontaktsed vedelkile laagrid.On olemas hübriidfunktsioon, mille puhul kasutatakse välist rõhku kontaktrõhu või tihendi sulgemisjõu eemaldamiseks kontaktpindades toimuvast triboloogiast.See võimaldab pumba operaatoril väljaspool pumpa midagi reguleerida, et tulla toime probleemsete rakenduste ja suurema kiirusega toimingutega mehaaniliste tihendite kasutamisel.
See põhimõte kehtib ka harjade, kommutaatorite, ergutite või mis tahes kontaktjuhtmete kohta, mida võib kasutada andmete või elektrivoolu võtmiseks pöörlevatel objektidel või nendelt eemaldamiseks.Kuna rootorid pöörlevad kiiremini ja otsa saavad, võib olla raske hoida neid seadmeid võlliga kontaktis ning sageli on vaja suurendada vedru survet, mis hoiab neid vastu võlli.Kahjuks põhjustab see kontaktjõu suurenemine eriti suure kiirusega töötamise korral ka rohkem kuumust ja kulumist.Sama hübriidpõhimõtet, mida rakendati ülalkirjeldatud mehaaniliste tihendite pindade puhul, saab rakendada ka siin, kus statsionaarsete ja pöörlevate osade vahelise elektrijuhtivuse jaoks on vajalik füüsiline kontakt.Välist rõhku saab kasutada nagu hüdrosilindri survet, et vähendada hõõrdumist dünaamilisel liidesel, suurendades samal ajal vedru- või sulgemisjõudu, mis on vajalik harja või tihendi pinna kokkupuutes pöörleva võlliga.
Postitusaeg: 21. oktoober 2023