Siurbliai yra vieni iš didžiausių mechaninių sandariklių naudotojų. Kaip rodo pavadinimas, mechaniniai sandarikliai yra kontaktinio tipo sandarikliai, kurie skiriasi nuo aerodinaminių arba labirintinių bekontakčių sandariklių.Mechaniniai sandarikliaitaip pat apibūdinami kaip subalansuotas mechaninis sandariklis arbanesubalansuotas mechaninis sandariklisTai reiškia, koks proceso slėgio procentas, jei toks yra, gali patekti už stacionaraus sandarinimo paviršiaus. Jei sandarinimo paviršius nėra prispaustas prie besisukančio paviršiaus (kaip stūmiklio tipo sandariklyje) arba technologinis skystis, kurio slėgis yra toks, kokį reikia sandarinti, negali patekti už sandarinimo paviršiaus, technologinis slėgis atplėštų sandarinimo paviršių ir atidarytų jį. Sandariklio projektuotojas turi atsižvelgti į visas eksploatavimo sąlygas, kad suprojektuotų sandariklį su reikiama uždarymo jėga, bet ne tokia didele jėga, kad įrenginio apkrova dinaminiame sandarinimo paviršiuje sukeltų per daug šilumos ir dilimo. Tai subtili pusiausvyra, nuo kurios priklauso siurblio patikimumas.
dinaminius sandarinimo paviršius, įgalinant atidarymo jėgą, o ne įprastą būdą
subalansuojant uždarymo jėgą, kaip aprašyta aukščiau. Tai nepanaikina reikiamos uždarymo jėgos, bet suteikia siurblio projektuotojui ir naudotojui dar vieną rankenėlę, kurią galima pasukti, leidžiant sumažinti sandarinimo paviršių svorį arba apkrovą, išlaikant reikiamą uždarymo jėgą, taip sumažinant šilumą ir susidėvėjimą, kartu išplečiant galimas eksploatavimo sąlygas.
Sausų dujų sandarikliai (DGS), dažnai naudojami kompresoriuose, sandarinimo paviršiuose sukuria atidarymo jėgą. Ši jėga sukuriama aerodinaminio guolio principu, kai smulkūs pumpavimo grioveliai padeda nukreipti dujas iš sandariklio aukšto slėgio proceso pusės į tarpą ir skersai sandariklio paviršiaus kaip nekontaktinis skysčio plėvelės guolis.
Sauso dujų sandarinimo paviršiaus aerodinaminė guolio atidarymo jėga. Linijos nuolydis rodo standumą ties tarpu. Atkreipkite dėmesį, kad tarpas nurodytas mikronais.
Tas pats reiškinys pasireiškia hidrodinaminiuose alyvos guoliuose, kurie palaiko daugumą didelių išcentrinių kompresorių ir siurblių rotorių, ir tai matyti Bently parodytose rotorių dinaminio ekscentriciteto diagramose. Šis efektas užtikrina stabilų atbulinį stabdymą ir yra svarbus hidrodinaminių alyvos guolių ir DGS sėkmės elementas. Mechaniniai sandarikliai neturi smulkių pumpavimo griovelių, kuriuos galima rasti aerodinaminiame DGS paviršiuje. Gali būti būdas panaudoti išorinio slėgio dujų guolių principus, kad būtų sumažintas uždarymo jėgos svoris.mechaninio sandarinimo paviršiuss.
Kokybiniai skysčio plėvelės guolio parametrų grafikai, priklausomai nuo guolio kaklio ekscentriciteto santykio. Standumas K ir slopinimas D yra minimalūs, kai kakliukas yra guolio centre. Kai kakliukas artėja prie guolio paviršiaus, standumas ir slopinimas smarkiai padidėja.
Išorinio slėgio aerostatiniai dujų guoliai naudoja suslėgtų dujų šaltinį, o dinaminiai guoliai naudoja santykinį paviršių judėjimą, kad sukurtų tarpo slėgį. Išorinio slėgio technologija turi bent du esminius privalumus. Pirma, suslėgtos dujos gali būti įpurškiamos tiesiai tarp sandarinimo paviršių kontroliuojamu būdu, o ne skatinamos dujų patekimo į sandarinimo tarpą sekliais pumpavimo grioveliais, kuriems reikalingas judėjimas. Tai leidžia atskirti sandarinimo paviršius prieš pradedant suktis. Net jei paviršiai yra suspausti, jie atsidarys, kad pradėtų ir sustotų be trinties, kai slėgis įpurškiamas tiesiai tarp jų. Be to, jei sandariklis įkaista, naudojant išorinį slėgį galima padidinti slėgį sandariklio paviršiuje. Tada tarpas padidėtų proporcingai slėgiui, tačiau šlyties šiluma kristų ant tarpo kubinės funkcijos. Tai suteikia operatoriui naują galimybę pasinaudoti šilumos susidarymu.
Kompresoriai turi dar vieną privalumą – kitaip nei DGS, nėra srauto per paviršių. Vietoj to, didžiausias slėgis yra tarp sandarinimo paviršių, o išorinis slėgis tekės į atmosferą arba išeis į vieną pusę, o į kompresorių – iš kitos pusės. Tai padidina patikimumą, nes procesas nepatenka į tarpą. Siurblių atveju tai gali būti ne privalumas, nes gali būti nepageidautina į siurblį tiekti suslėgtas dujas. Suslėgtos dujos siurblių viduje gali sukelti kavitaciją arba oro smūgius. Tačiau būtų įdomu turėti nekontaktinį arba be trinties siurblių sandariklį, kuriame nebūtų dujų tekėjimo į siurblio procesą trūkumo. Ar būtų įmanoma turėti išoriškai slėginį dujų guolį be nulinio srauto?
Kompensacija
Visi išorinio slėgio veikiami guoliai turi tam tikrą kompensaciją. Kompensacija yra apribojimo forma, kuri išlaiko slėgį rezerve. Dažniausia kompensavimo forma yra angų naudojimas, tačiau taip pat yra griovelių, laiptelių ir porėtų kompensavimo metodų. Kompensacija leidžia guoliams arba sandarinimo paviršiams būti arti vienas kito nesiliečiant, nes kuo arčiau jie yra, tuo didesnis dujų slėgis tarp jų, todėl paviršiai stumia vienas kitą.
Pavyzdžiui, po plokščia anga kompensuojamu dujų guoliu (3 pav.), vidutinis
Slėgis tarpe bus lygus bendrai guolio apkrovai, padalytai iš paviršiaus ploto, tai yra vienetinė apkrova. Jei šio šaltinio dujų slėgis yra 60 svarų kvadratiniame colyje (psi), o paviršiaus plotas yra 10 kvadratinių colių, o apkrova yra 300 svarų, guolio tarpe vidutiniškai bus 30 psi. Paprastai tarpas būtų apie 0,0003 colio, o kadangi tarpas yra toks mažas, srautas būtų tik apie 0,2 standartinės kubinės pėdos per minutę (scfm). Kadangi prieš pat tarpą yra angos ribotuvas, laikantis slėgį rezerve, jei apkrova padidėja iki 400 svarų, guolio tarpas sumažėja iki maždaug 0,0002 colio, apribojant srautą per tarpą 0,1 scfm. Šis antrojo apribojimo padidėjimas suteikia angos ribotuvui pakankamai srauto, kad vidutinis slėgis tarpe padidėtų iki 40 psi ir atlaikytų padidėjusią apkrovą.
Tai yra tipinio koordinatinio matavimo mašinose (KMM) esančio angos formos oro guolio šoninis vaizdas iš pjūvio. Jei pneumatinė sistema laikoma „kompensuotu guoliu“, ji turi turėti apribojimą prieš guolio tarpo apribojimą.
Angos ir porėtos kompensacijos skirtumas
Angos kompensavimas yra plačiausiai naudojama kompensavimo forma. Tipinės angos skersmuo gali būti 0,010 colio, tačiau kadangi ji maitina kelis kvadratinius colius ploto, ji maitina keliais dydžio eilėmis didesnį plotą nei pati guolio dalis, todėl dujų greitis gali būti didelis. Dažnai angos tiksliai išpjaunamos iš rubinų arba safyrų, kad būtų išvengta angos dydžio erozijos ir dėl to guolio veikimo pokyčių. Kita problema yra ta, kad esant tarpams, mažesniems nei 0,0002 colio, sritis aplink angą pradeda slopinti srautą į likusį paviršiaus paviršių, o tada įvyksta dujų plėvelės kolapsas. Tas pats nutinka ir pakilimo metu, nes tik angos plotas ir visi grioveliai yra skirti pakilimui inicijuoti. Tai yra viena iš pagrindinių priežasčių, kodėl išorinio slėgio veikiami guoliai nematomi sandarinimo brėžiniuose.
Tai netaikoma porėtam kompensuojamam guoliui, o standumas ir toliau didėja.
didėja didėjant apkrovai ir mažėjant tarpui, kaip ir DGS atveju (1 pav.) ir
Hidrodinaminiai alyvos guoliai. Išorinio slėgio veikiamų porėtų guolių atveju guolis bus subalansuotos jėgos režime, kai įėjimo slėgio ir ploto sandauga bus lygi bendrai guolio apkrovai. Tai įdomus tribologinis atvejis, nes nėra jokios pakėlimo jėgos arba oro tarpo. Srautas bus nulinis, tačiau oro slėgio hidrostatinė jėga, veikianti priešpriešinį paviršių po guolio paviršiumi, vis tiek sumažina bendrą apkrovą ir lemia beveik nulinį trinties koeficientą, net jei paviršiai vis dar liečiasi.
Pavyzdžiui, jei grafitinio sandarinimo paviršiaus plotas yra 10 kvadratinių colių, o uždarymo jėga – 1000 svarų, o grafito trinties koeficientas yra 0,1, judėjimui inicijuoti reikėtų 100 svarų jėgos. Tačiau jei per porėtą grafitą į jo paviršių būtų nukreiptas išorinis 100 psi slėgio šaltinis, judėjimui inicijuoti iš esmės nereikėtų jokios jėgos. Tai nepaisant to, kad vis dar yra 1000 svarų uždarymo jėga, suspaudžianti abu paviršius ir kad paviršiai fiziškai liečiasi.
Paprastųjų guolių medžiagų klasė, tokia kaip grafitas, anglis ir keramika, pavyzdžiui, aliuminio oksidas ir silicio karbidai, kurios yra žinomos turbinų pramonėje ir yra natūraliai porėtos, todėl gali būti naudojamos kaip išorinio slėgio guoliai, kurie yra nesiliečiantys skysčio plėvelės guoliai. Yra hibridinė funkcija, kai išorinis slėgis naudojamas kontaktiniam slėgiui arba sandariklio uždarymo jėgai sumažinti nuo tribologijos, kuri vyksta besiliečiančiuose sandarinimo paviršiuose. Tai leidžia siurblio operatoriui reguliuoti kai kuriuos siurblio išorinius parametrus, kad būtų galima spręsti problemines taikymo sritis ir didesnio greičio operacijas naudojant mechaninius sandariklius.
Šis principas taip pat taikomas šepetėliams, komutatoriams, žadintuvams ar bet kokiems kontaktiniams laidininkams, kurie gali būti naudojami duomenims ar elektros srovėms paimti ant besisukančių objektų arba nuo jų. Rotoriams sukant greičiau ir didėjant susidėvėjimui, gali būti sunku išlaikyti šiuos įtaisus kontakte su velenu, todėl dažnai reikia padidinti spyruoklės slėgį, laikantį juos prie veleno. Deja, ypač esant dideliam greičiui, šis kontaktinės jėgos padidėjimas taip pat sukelia daugiau šilumos ir dilimo. Tas pats hibridinis principas, taikomas aukščiau aprašytiems mechaninių sandarinimo paviršių modeliams, gali būti taikomas ir čia, kur fizinis kontaktas reikalingas elektriniam laidumui tarp stacionarių ir besisukančių dalių. Išorinis slėgis gali būti naudojamas kaip hidraulinio cilindro slėgis, siekiant sumažinti trintį dinaminėje sąsajoje, tuo pačiu padidinant spyruoklės jėgą arba uždarymo jėgą, reikalingą šepetėliui ar sandarinimo paviršiui kontaktuoti su besisukančiu velenu.
Įrašo laikas: 2023 m. spalio 21 d.