انواع سیستم آب بندی در پمپ ها

انواع کلی آب بندها

آب بندها به دو دسته کلی زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

1. آب بند قطعات ثابت (Static Seal)
2. آب بند قطعات متحرک (Dynamic Seal)

آب بند قطعات ثابت در سیستم‌های لوله کشی، مبدل‌های حرارتی، قطعات ثابت پمپ و کمپرسور و … مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله آب بندهایی که در قطعات ثابت کاربرد دارد می‌توان به انواع گسکت‌های فلزی، غیرفلزی، آب بندهای خمیری و نواری اشاره کرد که انتخاب آنها به فشار کاری، دمای کاری، نوع سیال و جنس قطعات بستگی دارد.

آب بند قطعات متحرک در جاهایی که اجزا یک وسیله، حرکت چرخشی یا رفت و برگشتی دارند مثل انواع پمپ‌ها، کمپرسورها، توربین‌ها و … مورد استفاده قرار می‌گیرند. آب بندهای از نوع پکینگ و مکانیکال سیل از جمله کاربردی ترین این نوع آب بندها می‌باشد. در این مقاله به این دو نوع آب بند پکینگ و مکانیکال سیل پرداخته می‌شود.

انواع سیستم آب بندی پمپ

1. آب بند پمپ از نوع پکینگ
2. مکانیکال سیل (سیل مکانیکی)

1- آب بند پکینگ

نوعی آب بند پمپ می‌باشد که در انواع مختلفی از لحاظ جنس ساخته می‌شوند. انواع جنس‌های مختلف پکینگ پمپ شامل کربن، گرافیت و مواد ترکیبی دیگر (لاستیک‌های طبیعی، مصنوعی و تفلون). همچنین پکینگ‌های نسوز نیز وجود دارند که در انواع پمپ‌ها کاربرد دارند.

انواع لایه‌ها

آب بند پمپ پکینگ از چند جز تشکیل شده است که شامل استافینگ باکس (کاسه نمد) و گلند پمپ (کلاهک آبی) می‌باشد. استافینگ باکس از چندین لایه تشکیل شده است که مهمترین و پرکاربردترین آنها، لایه پنبه نسوز یا آزبست پکینگ آغشته به ماده گرافیت می‌باشد. این لایه نرم بوده و قابلیت انعطاف پذیری خوبی دارند به طوری که منافذ موجود را به خوبی پر کرده و وظیفه جلوگیری از چرخش و حرکت شفت را به عهده دارد.

نحوه جلوگیری از نشتی شفت پمپ

برای جلوگیری از نشتی شفت پمپ را از داخل جعبه آب بندی که از لایه‌های حلقوی شکل پر شده است، عبور می‌دهند. توسط کلاهک آب بندی یا همان گلند این لایه‌های حلقوی شکل را به هم می‌فشارند به طوری که لایه شفت پمپ را بطور نسبتا محکم دربرگیرد و مانع از نشتی شود. در موقع چرخیدن شفت لایه‌ها گرم می‌شوند به همین دلیل جهت خشک کردن آنها در داخل لایه‌ها یک حلقه به نام حلقه فانوسی یا Lantern Ring نصب می‌گردد.

مایع خنک کننده از یک طرف وارد حلقه فانوسی می‌شود و از طرفی دیگر خارج شده و گرما را به خارج منتقل می‌کند. جهت نصب لایه در استافینگ باکس ابتدا طول مناسبی از لایه برده می‌شود لایه به دور میله‌ای هم قطر شفت پیچیده شده و سپس با چاقو به طور عمودی یا با زاویه 45 درجه بریده می‌شود. پس از بریدن لایه دو سر حلقه باید کاملا به هم مماس باشند و هیچ گونه فاصله یا گپی بین آنها وجود نداشته باشد.

پکینگ آب بندی مزایایی نسبت به سایر آب بندها دارد از جمله اینکه ساختار ساده‌ای دارند همچنین قیمت مناسب تر آنها منجر به این شده است که در بعضی از کاربردها از قبیل مواردی که سیال قابل انتقال از نوع ساینده هستند، استفاده از پکینگ به مکانیکال سیل ترجیح داده شود. البته آب بندهای پکینگ دارای معایبی از قبیل دوام پایین می‌باشد که منجر می‌شود تا نیاز به تعویض این قطعه در پمپ‌ها زیاد باشد.

2- مکانیکال سیل

نوعی آب بند پمپ می‌باشد که کاربردهای زیادی در صنعت و در تجهیزات دوار دارد. مکانیکال سیل بهترین و موثرترین نوع آب بندی برای تجهیزات دوار محسوب می‌شود چرا که میزان نشتی سیالات را به حداقل مقدار ممکن و در حد ناچیزی می‌رساند.

با توجه به نشتی بسیار پایین آب بند از نوع مکانیکال سیل از این نوع آب بند پمپ به منظور جابجا نمودن مایعات سمی و خطرناک، گران قیمت و با درجه حرارت بالا در پمپ‌هایی که مخصوص دورهای بالا ساخته شده‌اند، استفاده می‌شود.

اجزای اصلی مکانیکال سیل

1. سطح متحرک
2. سطح ثابت
3. فنر فولادی
4. اورینگ (حلقه الاستومری)

علی رغم تنوع سیل مکانیکی‌ها اصول کاری آن‌ها یکسان است سطح متحرک روی شفت نصب می‌شود و با آن می‌چرخد. سطح ثابت به پوسته متصل می‌باشد این دو سطح کاملا صیقلی بوده و به موازات هم و عمود بر شفت پمپ نصب می‌شوند. در شکل فوق سطوح ثابت و متحرک و همچنین حلقه الاستومری و فنر فولادی برروی یک نوع از سیل‌های مکانیکی نمایش داده شده است.

نشتی در سیل مکانیکی

علی رغم کم بودن نشتی در سیل مکانیکی اما در صورت وجود نشتی از سه محل زیر این امکان وجود دارد:

1. فضای بین سطوح صیقلی
2. فضای بین شفت و قسمت متحرک
3. فضای بین پوسته و قسمت ثابت

جهت جلوگیری از نشتی بین شفت پمپ و سطح متحرک و همچنین پوسته و سطح ثابت از اورینگ استفاده می‌شود. اورینگ‌ها به افزایش دما بسیار حساس هستند در صورت افزایش دمای سیل مکانیکی اورینگ‌ها خواهند سوخت و سیل مکانیکی نشتی خواهد داشت.

فضای بین پوسته و قسمت ثابت

همانطور که قبلا گفته شد سومین جای که امکان نشتی از آن وجود دارد فضای بین سطح متحرک (پوسته) و قسمت ثابت است. این سطوح باید به هم چسبیده باشند و تنها با لایه‌ای از سیال از هم جدا شوند. برای این منظور از فنر استفاده می‌شود، فنر بر روی درایو کالر قرار گرفته و فشار مایع و فنر سطوح دوار و ثابت را به هم چسبیده نگاه می‌دارد و از نشتی جلوگیری می‌کند.

لقی محوری بین سطوح به وسیله لایه‌ای از سیال پمپ شونده پر می‌شود که کار روان کاری سطوح را انجام می‌دهد. اگر بنا به دلایلی لایه روانکار بین سطوح از بین برود، به طور مثال در صورت وجود نیروی محوری نیرو فنرها روی سطوح افزایش یافته لایه روانکار از بین سطوح خارج شده، سطح متحرک و سطح ثابت مستقیما با هم در تماس خواهند بود.
تماس سطوح دوار و ثابت سیل مکانیکی باعث فرسایش آنها شده و نشتی خواهیم داشت. از طرفی به علت تماس مستقیم سطوح دمای سیل مکانیکی افزایش خواهد یافت که این خود می‌تواند باعث خرابی اورینگ و نشتی از محل قرار گرفتن آن‌ها گردد.

جمع‌بندی

یکی از اجزای مهم در انواع پمپ‌ها، آب بند یا سیل است. این قطعه مهم در پمپ به منظور جلوگیری از نشتی استفاده می‌شود. آب‌بند پمپ می‌تواند مشکلاتی از قبیل هدررفت سیال و ایجاد آلودگی در محیط را کاهش دهد و هزینه‌ها را به کمترین مقدار برساند. دو نوع آب بند رایجی که در پمپ‌ها استفاده می‌شوند شامل سیل مکانیکی و پکینگ می‌باشد که هر کدام ویژگی‌های خاص خود را دارند. در این مقاله به معرفی انواع سیل آب بندی پمپ پرداخته شد.