Pompalar, mekanik salmastraların en büyük kullanıcılarından biridir. Adından da anlaşılacağı gibi, mekanik salmastralar, aerodinamik veya labirent temassız salmastralardan farklı olarak temaslı tip salmastralardır.Mekanik contalardengeli mekanik salmastra veya olarak da nitelendirilirdengesiz mekanik salmastraBu, sabit conta yüzeyinin arkasına gelebilecek proses basıncının yüzde kaçını ifade eder? Conta yüzeyi, dönen yüzeye doğru itilmezse (itme tipi contalarda olduğu gibi) veya contalanması gereken basınçtaki proses sıvısının conta yüzeyinin arkasına geçmesine izin verilmezse, proses basıncı conta yüzeyini geriye doğru iterek açar. Conta tasarımcısı, gerekli kapatma kuvvetine sahip bir conta tasarlamak için tüm çalışma koşullarını göz önünde bulundurmalıdır; ancak dinamik conta yüzeyindeki ünite yüklemesinin çok fazla ısı ve aşınmaya neden olmaması gerekir. Bu, pompa güvenilirliğini sağlayan veya bozan hassas bir dengedir.
Dinamik conta yüzeyleri, geleneksel yöntem yerine bir açma kuvveti sağlayarak
Yukarıda açıklandığı gibi, kapatma kuvvetinin dengelenmesi. Gerekli kapatma kuvvetini ortadan kaldırmaz, ancak pompa tasarımcısına ve kullanıcısına, gerekli kapatma kuvvetini korurken conta yüzeylerinin ağırlığını veya yükünü azaltarak çevirebilecekleri başka bir düğme daha verir. Böylece ısı ve aşınma azalırken olası çalışma koşulları genişletilir.
Kuru Gaz Contaları (DGS)Kompresörlerde sıklıkla kullanılan , conta yüzeylerinde bir açılma kuvveti oluşturur. Bu kuvvet, ince pompalama kanallarının, contanın yüksek basınçlı işlem tarafındaki gazı, temassız bir sıvı film yatağı olarak contanın boşluğuna ve conta yüzeyi boyunca itmesine yardımcı olduğu aerodinamik bir yataklama prensibiyle oluşturulur.
Kuru gaz contası yüzeyinin aerodinamik yatak açma kuvveti. Çizginin eğimi, boşluktaki sertliği temsil eder. Boşluğun mikron cinsinden olduğuna dikkat edin.
Aynı olgu, çoğu büyük santrifüjlü kompresör ve pompa rotorunu destekleyen hidrodinamik yağ yataklarında da meydana gelir ve Bently tarafından gösterilen rotor dinamik eksantriklik grafiklerinde de görülür. Bu etki, dengeli bir arka durdurucu sağlar ve hidrodinamik yağ yataklarının ve DGS'nin başarısında önemli bir unsurdur. Mekanik salmastralar, aerodinamik bir DGS yüzeyinde bulunabilecek ince pompalama kanallarına sahip değildir. Kapanma kuvvetini hafifletmek için harici basınçlı gaz yatağı prensiplerini kullanmanın bir yolu olabilir.mekanik salmastra yüzeyis.
Akışkan film yatak parametrelerinin yatak eksantriklik oranına göre nitel grafikleri. Yatak yatağın merkezindeyken rijitlik (K) ve sönümleme (D) minimumdur. Yatak yatak yüzeyine yaklaştıkça, rijitlik ve sönümleme önemli ölçüde artar.
Dışarıdan basınçlı aerostatik gazlı yataklar basınçlı gaz kaynağı kullanırken, dinamik yataklar boşluk basıncı oluşturmak için yüzeyler arasındaki bağıl hareketi kullanır. Dışarıdan basınçlı teknolojinin en az iki temel avantajı vardır. İlk olarak, basınçlı gaz, hareket gerektiren sığ pompalama kanallarıyla gazı conta boşluğuna itmek 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 sürtünmeli başlangıçlar ve duruşlar için açılırlar. Ayrıca, conta ısınıyorsa, dış basınçla conta yüzeyine olan basıncı artırmak mümkündür. Boşluk daha sonra basınçla orantılı olarak artar, ancak kesme ısısı boşluğun bir küp fonksiyonuna düşer. Bu, operatöre ısı oluşumuna karşı yeni bir kaldıraç yeteneği sağlar.
Kompresörlerin bir diğer avantajı 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 gazın pompaya zorlanması istenmeyen bir durumdur. Pompaların içindeki sıkıştırılabilir gazlar kavitasyon veya hava darbesi sorunlarına neden olabilir. Bununla birlikte, pompa işlemine gaz akışının dezavantajı olmadan pompalar için temassız veya sürtünmesiz bir conta kullanmak ilginç olurdu. Sıfır akışlı, dışarıdan basınçlı bir gaz yatağı kullanmak mümkün olabilir mi?
Tazminat
Dışarıdan basınç uygulanan tüm yatakların bir tür dengeleme mekanizması vardır. Dengeleme, basıncı yedekte tutan bir kısıtlama biçimidir. En yaygın dengeleme yöntemi deliklerin kullanımıdır, ancak oluk, basamak ve gözenekli dengeleme teknikleri de mevcuttur. Dengeleme, yatakların veya conta yüzeylerinin birbirine değmeden yakın çalışmasını sağlar, çünkü birbirlerine yaklaştıkça aralarındaki gaz basıncı artar 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 orifis sınırlayıcı olduğundan, yük 400 pound'a yükselirse yatak boşluğu yaklaşık 0,0002 inçe düşer ve boşluktan geçen akışı 0,1 scfm kısıtlar. İkinci sınırlamadaki bu artış, orifis sınırlayıcıya boşluktaki ortalama basıncın 40 psi'ye çıkmasına ve artan yükü desteklemesine yetecek kadar akış sağlar.
Bu, bir koordinat ölçüm cihazında (CMM) bulunan tipik bir delikli hava yatağının kesit yan görünümüdür. Bir pnömatik sistemin "dengelenmiş yatak" olarak kabul edilebilmesi için, yatak boşluğu kısıtlamasının öncesinde bir kısıtlamaya sahip olması gerekir.
Orifis ve Gözenekli Kompanzasyon
Orifis kompanzasyonu en yaygın kullanılan kompanzasyon biçimidir. Tipik bir orifisin delik çapı 0,010 inç olabilir, ancak birkaç inç karelik bir alanı beslediğinden, kendisinden birkaç büyüklük sırası daha fazla alanı besler, bu nedenle gazın hızı yüksek olabilir. Genellikle, orifis boyutu aşınmasını ve böylece yatağın performansında değişiklikleri önlemek için orifisler tam olarak yakut veya safirden kesilir. Bir diğer sorun ise, 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, dışarıdan basınçlı yatakların conta planlarında görülmemesinin ana nedenlerinden biridir.
Gözenekli kompanse edilmiş yatak için durum böyle değildir, bunun yerine sertlik devam eder
yük arttıkça ve boşluk azaldıkça artar, tıpkı DGS'de olduğu gibi (Resim 1) ve
Hidrodinamik yağlı yataklar. Dışarıdan basınçlı gözenekli yataklarda, giriş basıncı ile yüzey alanının çarpımı yatak üzerindeki toplam yüke eşit olduğunda yatak dengeli bir kuvvet modunda olacaktır. Bu, sıfır kaldırma kuvveti veya hava boşluğu olduğu için ilginç bir tribolojik durumdur. Sıfır akış olacaktır, ancak hava basıncının yatak yüzeyinin altındaki karşı yüzeye uyguladığı hidrostatik kuvvet, toplam yükü hafifletir ve yüzeyler hala temas halinde olsa bile neredeyse sıfır sürtünme katsayısına neden olur.
Örneğin, grafit conta yüzeyi 10 inç karelik bir alana ve 1.000 pound'luk bir kapama kuvvetine sahipse ve grafitin sürtünme katsayısı 0,1 ise, hareketi başlatmak için 100 pound'luk bir kuvvet gerekir. Ancak gözenekli grafitten yüzeye 100 psi'lik bir harici basınç kaynağı aktarıldığında, hareketi başlatmak için neredeyse sıfır kuvvet gerekir. Bu durum, iki yüzeyi birbirine sıkıştıran 1.000 pound'luk bir kapama kuvveti olmasına ve yüzeylerin fiziksel temas halinde olmasına rağmen böyledir.
Turbo endüstrilerinde bilinen grafit, karbon ve seramik (alüminyum ve silisyum karbürler gibi) gibi bir kaymalı yatak malzemesi sınıfıdır ve doğal olarak gözeneklidir, bu nedenle temassız akışkan 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 hibrit bir işlevi 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, dönen nesneler üzerinde veri veya elektrik akımı almak veya çıkarmak için kullanılabilen fırçalar, komütatörler, uyarıcılar veya herhangi bir temas iletkeni için de geçerlidir. Rotorlar daha hızlı döndükçe ve aşınma arttıkça, bu cihazları şaftla temas halinde tutmak zorlaşabilir 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 salmastra yüzeylerine uygulanan aynı hibrit prensip, sabit ve dönen parçalar arasında elektriksel iletkenlik için fiziksel temasın gerekli olduğu durumlarda da uygulanabilir. Dış basınç, fırça veya salmastra 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.
Gönderim zamanı: 21-Eki-2023