pompalar mekanik contaların en büyük kullanıcılarından biridir. Adından da anlaşılacağı gibi, mekanik contalar aerodinamik veya labirent temassız contalardan farklı olarak temas tipi contalardır.Mekanik contalardengeli mekanik conta veyadengesiz mekanik salmastra. Bu, sabit conta yüzeyinin arkasına gelebilecek işlem basıncının yüzde kaçını ifade eder. Conta yüzeyi dönen yüzeye doğru itilmezse (itme tipi contada olduğu gibi) veya contalanması gereken basınçtaki işlem sıvısının conta yüzeyinin arkasına geçmesine izin verilmezse, işlem basıncı conta yüzeyini geriye doğru iter ve açar. Conta tasarımcısı, gerekli kapatma kuvvetine sahip ancak dinamik conta yüzeyindeki ünite yüklemesinin çok fazla ısı ve aşınmaya neden olmayacak kadar fazla kuvvete sahip bir conta tasarlamak için tüm çalışma koşullarını göz önünde bulundurmalıdır. Bu, pompa güvenilirliğini sağlayan veya bozan hassas bir denge.
Dinamik conta, geleneksel yöntem yerine bir açma kuvveti sağlayarak yüzleri kapatır.
Yukarıda açıklandığı gibi, kapatma kuvvetini dengelemek. Gerekli kapatma kuvvetini ortadan kaldırmaz ancak pompa tasarımcısına ve kullanıcısına, conta yüzeylerinin ağırlığını veya yükünü azaltarak ve gerekli kapatma kuvvetini koruyarak çevirmeleri için başka bir düğme verir, böylece olası çalışma koşullarını genişletirken ısıyı ve aşınmayı azaltır.
Kuru Gaz Contaları (DGS), genellikle kompresörlerde kullanılır, conta yüzeylerinde bir açma kuvveti sağlar. Bu kuvvet, ince pompalama oluklarının contanın yüksek basınçlı işlem tarafından gazı boşluğa ve contanın yüzeyi boyunca temassız bir sıvı film yatağı olarak teşvik etmeye yardımcı olduğu aerodinamik bir yataklama prensibi tarafından oluşturulur.
Kuru gaz contası yüzünün aerodinamik yatak açma kuvveti. Çizginin eğimi, bir boşluktaki sertliği temsil eder. Boşluğun mikron cinsinden olduğuna dikkat edin.
Aynı olgu, çoğu büyük santrifüjlü kompresörü ve pompa rotorlarını destekleyen hidrodinamik yağ yataklarında da meydana gelir ve Bently tarafından gösterilen rotor dinamik eksantriklik grafiklerinde görülür. Bu etki, kararlı bir arka durdurucu sağlar ve hidrodinamik yağ yataklarının ve DGS'nin başarısında önemli bir unsurdur. Mekanik contalar, aerodinamik bir DGS yüzünde bulunabilecek ince pompalama oluklarına sahip değildir. Kapanma kuvvetini, dıştan basınçlı gaz yatağı prensiplerinden yararlanarak hafifletmenin bir yolu olabilir.mekanik conta yüzüs.
Akışkan film yatak parametrelerinin yatak eksantriklik oranına göre nitel çizimleri. Yatak yatağın merkezinde olduğunda sertlik, K ve sönümleme, D minimumdur. Yatak yatak yüzeyine yaklaştıkça sertlik ve sönümleme önemli ölçüde artar.
Dışarıdan basınçlı aerostatik gaz yatakları basınçlı gaz kaynağı kullanırken, dinamik yataklar boşluk basıncı oluşturmak için yüzeyler arasındaki bağıl hareketi kullanır. Dışarıdan basınçlı teknolojinin en az iki temel avantajı vardır. Birincisi, basınçlı gaz, hareket gerektiren sığ pompalama olukları ile gazı conta boşluğuna teşvik etmek yerine, kontrollü bir şekilde doğrudan conta yüzeyleri arasına enjekte edilebilir. Bu, dönüş başlamadan önce conta yüzeylerinin ayrılmasını sağlar. Yüzeyler birbirine sıkıştırılmış olsa bile, basınç doğrudan aralarına enjekte edildiğinde sıfır sürtünmeyle açılır ve dururlar. Ek olarak, conta ısınıyorsa, contanın yüzeyine olan basıncı artırmak için harici basınç kullanmak mümkündür. Boşluk daha sonra basınçla orantılı olarak artar, ancak kesmeden kaynaklanan ısı boşluğun bir küp fonksiyonuna düşer. Bu, operatöre ısı oluşumuna karşı kaldıraç olarak yeni bir yetenek kazandırır.
Kompresörlerde bir diğer avantaj da DGS'de olduğu gibi yüzey boyunca akış olmamasıdır. Bunun yerine, en yüksek basınç conta yüzeyleri arasındadır ve dış basınç atmosfere akar veya bir taraftan kompresöre diğer taraftan boşalır. Bu, işlemi boşluktan uzak tutarak güvenilirliği artırır. Pompalarda bu bir avantaj olmayabilir çünkü sıkıştırılabilir bir gazı pompaya zorlamak istenmeyen bir durum olabilir. Pompaların içindeki sıkıştırılabilir gazlar kavitasyon veya hava çekici sorunlarına neden olabilir. Yine de, pompa işlemine gaz akışının dezavantajı olmadan pompalar için temas etmeyen veya sürtünmesiz bir contaya sahip olmak ilginç olurdu. Sıfır akışa sahip harici basınçlı bir gaz yatağı olması mümkün olabilir mi?
Tazminat
Dışarıdan basınçlı tüm yatakların bir tür telafisi vardır. Telafi, basıncı yedekte tutan bir kısıtlama biçimidir. En yaygın telafi biçimi deliklerin kullanımıdır, ancak oluk, basamak ve gözenekli telafi teknikleri de vardır. Telafi, yatakların veya conta yüzeylerinin birbirine değmeden yakın çalışmasını sağlar, çünkü birbirlerine ne kadar yakın olurlarsa aralarındaki gaz basıncı o kadar yüksek olur ve yüzeyleri birbirinden uzaklaştırır.
Örnek olarak, düz bir delikli kompanse edilmiş gaz yatağı altında (Resim 3), ortalama
Boşluktaki basınç, yatak üzerindeki toplam yükün yüzey alanına bölünmesine eşit olacaktır, bu birim yüklemedir. Bu kaynak gaz basıncı inç kare başına 60 pound (psi) ise ve yüzey 10 inç kare alana sahipse ve 300 pound yük varsa, yatak boşluğunda ortalama 30 psi olacaktır. Tipik olarak, boşluk yaklaşık 0,0003 inç olur ve boşluk çok küçük olduğundan, akış yalnızca dakikada yaklaşık 0,2 standart kübik fit (scfm) olur. Boşluğun hemen önünde basıncı yedekte tutan bir delik sınırlayıcı olduğundan, yük 400 pound'a çıkarsa yatak boşluğu yaklaşık 0,0002 inçe düşer ve boşluktan geçen akışı 0,1 scfm aşağı sınırlar. İkinci sınırlamadaki bu artış, delik sınırlayıcıya boşluktaki ortalama basıncın 40 psi'ye çıkmasına ve artan yükü desteklemesine yetecek kadar akış sağlar.
Bu, bir koordinat ölçüm makinesinde (CMM) bulunan tipik bir delikli hava yatağının kesit yan görünümüdür. Bir pnömatik sistemin "telafi edilmiş yatak" olarak kabul edilmesi için, yatak boşluğu kısıtlamasının yukarısında bir kısıtlamaya sahip olması gerekir.
Orifis ve Gözenekli Kompanzasyon
Orifis telafisi en yaygın kullanılan telafi biçimidir. Tipik bir orifis 0,010 inçlik bir delik çapına sahip olabilir, ancak birkaç inç karelik bir alanı beslediğinden, kendisinden birkaç büyüklük sırası daha fazla alanı besler, bu nedenle gazın hızı yüksek olabilir. Genellikle, orifis boyutunun aşınmasını ve böylece yatağın performansında değişiklikleri önlemek için orifisler tam olarak yakut veya safirden kesilir. Başka bir sorun da, 0,0002 inçin altındaki boşluklarda, orifis etrafındaki alanın yüzün geri kalanına akışı boğmaya başlaması ve bu noktada gaz filminin çökmesidir. Aynı şey kaldırma sırasında da olur, çünkü yalnızca orifis alanı ve herhangi bir oluk kaldırmayı başlatmak için kullanılabilir. Bu, harici olarak basınçlı yatakların conta planlarında görülmemesinin ana nedenlerinden biridir.
Bu, gözenekli kompanse edilmiş yatak için geçerli değildir, bunun yerine sertlik devam eder
yük arttıkça ve boşluk azaldıkça artar, tıpkı DGS'de olduğu gibi (Resim 1) ve
hidrodinamik yağ yatakları. Dışarıdan basınçlı gözenekli yataklar durumunda, giriş basıncı çarpı alan, yatak üzerindeki toplam yüke eşit olduğunda yatak dengeli bir kuvvet modunda olacaktır. Bu ilginç bir tribolojik durumdur çünkü sıfır kaldırma veya hava boşluğu vardır. Sıfır akış olacaktır, ancak hava basıncının yatağın yüzeyinin altındaki karşı yüzeye karşı hidrostatik kuvveti hala toplam yükü hafifletir ve yüzeyler hala temas halinde olsa bile neredeyse sıfır sürtünme katsayısıyla sonuçlanır.
Örneğin, bir grafit conta yüzeyinin alanı 10 inç kare ve 1.000 poundluk bir kapatma kuvveti varsa ve grafitin sürtünme katsayısı 0,1 ise, hareketi başlatmak için 100 poundluk bir kuvvet gerekir. Ancak gözenekli grafitten yüzeyine iletilen 100 psi'lik bir dış basınç kaynağı ile hareketi başlatmak için esasen sıfır kuvvet gerekir. Bu, iki yüzeyi birbirine sıkıştıran ve yüzeylerin fiziksel temas halinde olduğu 1.000 poundluk bir kapatma kuvveti olmasına rağmen böyledir.
Turbo endüstrileri tarafından bilinen grafit, karbon ve seramikler gibi alümina ve silikon karbürler gibi bir düz yatak malzemesi sınıfı ve doğal olarak gözeneklidir, bu nedenle temas etmeyen sıvı film yatakları olan harici basınçlı yataklar olarak kullanılabilirler. Temas eden conta yüzeylerinde meydana gelen tribolojiden kaynaklanan temas basıncını veya contanın kapanma kuvvetini hafifletmek için harici basıncın kullanıldığı bir hibrit işlev vardır. Bu, pompa operatörüne mekanik contalar kullanırken sorunlu uygulamalar ve daha yüksek hızlı işlemlerle başa çıkmak için pompanın dışında ayarlayabileceği bir şey sağlar.
Bu prensip ayrıca fırçalar, komütatörler, uyarıcılar veya dönen nesnelere veri veya elektrik akımı almak veya çıkarmak için kullanılabilen herhangi bir temas iletkeni için de geçerlidir. Rotorlar daha hızlı döndükçe ve tükendikçe, bu cihazları şaftla temas halinde tutmak zor olabilir ve genellikle bunları şafta karşı tutan yay basıncını artırmak gerekir. Ne yazık ki, özellikle yüksek hızlı çalışma durumunda, temas kuvvetindeki bu artış daha fazla ısı ve aşınmaya da neden olur. Yukarıda açıklanan mekanik conta yüzeylerine uygulanan aynı hibrit prensip, sabit ve dönen parçalar arasındaki elektriksel iletkenlik için fiziksel temasın gerekli olduğu burada da uygulanabilir. Dış basınç, fırça veya conta yüzeyini dönen şaftla temas halinde tutmak için gereken yay kuvvetini veya kapatma kuvvetini artırırken dinamik arayüzdeki sürtünmeyi azaltmak için hidrolik silindirden gelen basınç gibi kullanılabilir.
Gönderi zamanı: 21-Eki-2023