Il-pompi huma fost l-akbar utenti tas-siġilli mekkaniċi. Kif jissuġġerixxi l-isem, is-siġilli mekkaniċi huma siġilli tat-tip kuntatt, differenzjati minn siġilli aerodinamiċi jew labirintiċi mingħajr kuntatt.Siġilli mekkaniċihuma wkoll karatterizzati bħala siġill mekkaniku bilanċjat jewsiġill mekkaniku żbilanċjatDan jirreferi għal liema perċentwal ta', jekk ikun hemm, pressjoni tal-proċess tista' tidħol wara l-wiċċ tas-siġill stazzjonarju. Jekk il-wiċċ tas-siġill ma jiġix imbuttat kontra l-wiċċ li jdur (bħal f'siġill tat-tip pusher) jew il-fluwidu tal-proċess bil-pressjoni li jeħtieġ li jiġi ssiġillat ma jitħalliex jidħol wara l-wiċċ tas-siġill, il-pressjoni tal-proċess tonfoħ il-wiċċ tas-siġill lura u jinfetaħ. Id-disinjatur tas-siġill jeħtieġ li jikkunsidra l-kundizzjonijiet operattivi kollha biex jiddisinja siġill bil-forza tal-għeluq meħtieġa iżda mhux tant forza li t-tagħbija tal-unità fil-wiċċ tas-siġill dinamiku toħloq wisq sħana u xedd. Dan huwa bilanċ delikat li jagħmel jew ikisser l-affidabbiltà tal-pompa.
l-uċuħ tas-siġill dinamiku billi jippermettu forza tal-ftuħ minflok il-mod konvenzjonali ta'
bilanċjar tal-forza tal-għeluq, kif deskritt hawn fuq. Ma jeliminax il-forza tal-għeluq meħtieġa iżda jagħti lid-disinjatur tal-pompa u lill-utent pum ieħor biex idur billi jippermetti li l-uċuħ tas-siġill jitneħħew jew jinħattu, filwaqt li tinżamm il-forza tal-għeluq meħtieġa, u b'hekk jitnaqqas is-sħana u l-użu filwaqt li jitwessgħu l-kundizzjonijiet operattivi possibbli.
Siġilli tal-Gass Niexef (DGS), spiss użati fil-kompressuri, jipprovdu forza ta' ftuħ fl-uċuħ tas-siġill. Din il-forza tinħoloq minn prinċipju ta' berings aerodinamiċi, fejn skanalaturi fini tal-ippumpjar jgħinu biex jinkoraġġixxu l-gass min-naħa tal-proċess ta' pressjoni għolja tas-siġill, fid-distakk u tul il-wiċċ tas-siġill bħala berings ta' film fluwidu mingħajr kuntatt.
Il-forza tal-ftuħ aerodinamiku tal-berings ta' wiċċ ta' siġill tal-gass niexef. L-inklinazzjoni tal-linja hija rappreżentattiva tal-ebusija f'vojt. Innota li l-vojt huwa f'mikroni.
L-istess fenomenu jseħħ fil-bearings taż-żejt idrodinamiċi li jsostnu l-biċċa l-kbira tal-kompressuri ċentrifugali kbar u r-rotors tal-pompi u jidher fil-plottijiet tal-eċċentriċità dinamika tar-rotor murija minn Bently. Dan l-effett jipprovdi back stop stabbli u huwa element importanti fis-suċċess tal-bearings taż-żejt idrodinamiċi u d-DGS. Is-siġilli mekkaniċi m'għandhomx il-kanali fini tal-ippumpjar li jistgħu jinstabu f'wiċċ aerodinamiku tad-DGS. Jista' jkun hemm mod kif jintużaw prinċipji ta' bearings tal-gass bi pressjoni esterna biex tittaffa l-forza tal-għeluq mill-...wiċċ tas-siġill mekkanikus.
Plottijiet kwalitattivi tal-parametri tal-bearings tal-film fluwidu kontra l-proporzjon tal-eċċentriċità tal-ġurnal. L-ebusija, K, u d-damping, D, huma minimi meta l-ġurnal ikun fiċ-ċentru tal-bearing. Hekk kif il-ġurnal joqrob lejn il-wiċċ tal-bearing, l-ebusija u d-damping jiżdiedu drastikament.
Il-bearings tal-gass aerostatiċi bi pressjoni esterna jużaw sors ta' gass bi pressjoni, filwaqt li l-bearings dinamiċi jużaw il-moviment relattiv bejn l-uċuħ biex jiġġeneraw pressjoni fid-distakk. It-teknoloġija bi pressjoni esterna għandha mill-inqas żewġ vantaġġi fundamentali. L-ewwel, il-gass bi pressjoni jista' jiġi injettat direttament bejn l-uċuħ tas-siġill b'mod ikkontrollat minflok ma jinkoraġġixxi l-gass fid-distakk tas-siġill bi skanalaturi baxxi tal-ippumpjar li jeħtieġu moviment. Dan jippermetti s-separazzjoni tal-uċuħ tas-siġill qabel ma tibda r-rotazzjoni. Anke jekk l-uċuħ ikunu mgħaffġin flimkien, jinfetħu għal bidu u waqfiet ta' frizzjoni żero meta l-pressjoni tiġi injettata direttament bejniethom. Barra minn hekk, jekk is-siġill ikun qed jaħraq, huwa possibbli bi pressjoni esterna li tiżdied il-pressjoni fuq il-wiċċ tas-siġill. Id-distakk imbagħad jiżdied proporzjonalment mal-pressjoni, iżda s-sħana mill-shear taqa' fuq funzjoni kubika tad-distakk. Dan jagħti lill-operatur kapaċità ġdida biex jisfrutta kontra l-ġenerazzjoni tas-sħana.
Hemm vantaġġ ieħor fil-kompressuri peress li m'hemm l-ebda fluss tul il-wiċċ kif hemm f'DGS. Minflok, l-ogħla pressjoni hija bejn l-uċuħ tas-siġill, u l-pressjoni esterna tiċċirkola fl-atmosfera jew toħroġ f'naħa waħda u fil-kompressur min-naħa l-oħra. Dan iżid l-affidabbiltà billi jżomm il-proċess barra mid-distakk. Fil-pompi dan jista' ma jkunx vantaġġ peress li jista' ma jkunx mixtieq li gass kompressibbli jidħol f'pompa. Gassijiet kompressibbli ġewwa l-pompi jistgħu jikkawżaw problemi ta' kavitazzjoni jew martell tal-arja. Madankollu, ikun interessanti li jkun hemm siġill mingħajr kuntatt jew mingħajr frizzjoni għall-pompi mingħajr l-iżvantaġġ tal-fluss tal-gass fil-proċess tal-pompa. Jista' jkun possibbli li jkun hemm berings tal-gass bi pressjoni esterna b'fluss żero?
Kumpens
Il-bearings kollha bi pressjoni esterna għandhom xi tip ta’ kumpens. Il-kumpens huwa forma ta’ restrizzjoni li żżomm il-pressjoni lura fir-riżerva. L-aktar forma komuni ta’ kumpens hija l-użu ta’ orifiċji, iżda hemm ukoll tekniki ta’ kumpensazzjoni bil-kanal, bil-pass u porużi. Il-kumpens jippermetti li l-bearings jew l-uċuħ tas-siġill jimxu qrib xulxin mingħajr ma jmissu, għaliex aktar ma jersqu qrib xulxin, aktar tiżdied il-pressjoni tal-gass bejniethom, u b’hekk jitbiegħdu l-uċuħ.
Bħala eżempju, taħt berings tal-gass ikkumpensati b'orifiċju ċatt (Immaġni 3), il-medja
Il-pressjoni fid-distakk se tkun ugwali għat-tagħbija totali fuq il-bearing diviża bl-erja tal-wiċċ, din hija t-tagħbija unitarja. Jekk din il-pressjoni tal-gass tas-sors hija ta' 60 libbra kull pulzier kwadru (psi) u l-wiċċ għandu erja ta' 10 pulzieri kwadri u hemm 300 libbra ta' tagħbija, ikun hemm medja ta' 30 psi fid-distakk tal-bearing. Tipikament, id-distakk ikun ta' madwar 0.0003 pulzieri, u minħabba li d-distakk huwa daqshekk żgħir, il-fluss ikun biss ta' madwar 0.2 piedi kubi standard kull minuta (scfm). Minħabba li hemm restrittur tal-orifiċju eżatt qabel id-distakk li jżomm il-pressjoni lura fir-riżerva, jekk it-tagħbija tiżdied għal 400 libbra, id-distakk tal-bearing jitnaqqas għal madwar 0.0002 pulzieri, u b'hekk il-fluss mid-distakk jitnaqqas b'0.1 scfm. Din iż-żieda fit-tieni restrizzjoni tagħti lir-restrittur tal-orifiċju biżżejjed fluss biex jippermetti li l-pressjoni medja fid-distakk tiżdied għal 40 psi u ssostni t-tagħbija miżjuda.
Din hija veduta tal-ġenb maqtugħa ta' bering tal-arja b'orifiċju tipiku li jinstab f'magna tal-kejl tal-koordinati (CMM). Jekk sistema pnewmatika għandha titqies bħala "bering ikkumpensat", jeħtieġ li jkollha restrizzjoni 'l fuq mir-restrizzjoni tad-distakk tal-bering.
Orifiċju vs. Kumpens Poruż
Il-kumpens tal-orifiċju huwa l-aktar forma ta' kumpens użata ħafna. Orifiċju tipiku jista' jkollu dijametru tat-toqba ta' .010 pulzieri, iżda peress li qed jitma' ftit pulzieri kwadri ta' erja, qed jitma' diversi ordnijiet ta' kobor aktar erja minnu nnifsu, għalhekk il-veloċità tal-gass tista' tkun għolja. Spiss, l-orifiċji jinqatgħu preċiżament minn rubini jew żaffiri biex tiġi evitata l-erożjoni tad-daqs tal-orifiċju u għalhekk bidliet fil-prestazzjoni tal-bearing. Kwistjoni oħra hija li f'lakuni taħt 0.0002 pulzieri, iż-żona madwar l-orifiċju tibda toħnoq il-fluss lejn il-bqija tal-wiċċ, f'liema punt iseħħ il-kollass tal-film tal-gass. L-istess jiġri fit-tlugħ, peress li ż-żona tal-orifiċju u kwalunkwe skanalaturi biss huma disponibbli biex jibdew it-tlugħ. Din hija waħda mir-raġunijiet ewlenin għaliex il-bearings bi pressjoni esterna ma jidhrux fil-pjanijiet tas-siġill.
Dan mhux il-każ għall-berings ikkumpensati porużi, minflok ir-riġidità tkompli
jiżdied hekk kif tiżdied it-tagħbija u d-distakk jitnaqqas, bħal fil-każ tad-DGS (Immaġni 1) u
berings taż-żejt idrodinamiċi. Fil-każ ta' berings porużi bi pressjoni esterna, il-bering ikun f'modalità ta' forza bbilanċjata meta l-pressjoni tad-dħul immultiplikata bl-erja tkun ugwali għat-tagħbija totali fuq il-bering. Dan huwa każ triboloġiku interessanti peress li m'hemm l-ebda rfigħ jew spazju għall-arja. Ikun hemm fluss żero, iżda l-forza idrostatika tal-pressjoni tal-arja kontra l-wiċċ tal-kontro taħt il-wiċċ tal-bering xorta tnaqqas it-tagħbija totali u tirriżulta f'koeffiċjent ta' frizzjoni kważi żero—anke jekk l-uċuħ għadhom f'kuntatt.
Pereżempju, jekk wiċċ ta' siġill tal-grafita għandu erja ta' 10 pulzieri kwadri u 1,000 libbra ta' forza tal-għeluq u l-grafita għandha koeffiċjent ta' frizzjoni ta' 0.1, ikun jeħtieġ 100 libbra ta' forza biex jibda l-moviment. Iżda b'sors ta' pressjoni esterna ta' 100 psi mgħoddi mill-grafita poruża sal-wiċċ tagħha, ikun hemm essenzjalment żero forza meħtieġa biex tibda l-moviment. Dan minkejja l-fatt li xorta hemm 1,000 libbra ta' forza tal-għeluq li tagħfas iż-żewġ uċuħ flimkien u li l-uċuħ huma f'kuntatt fiżiku.
Klassi ta' materjali tal-berings sempliċi bħal: grafit, karbonju u ċeramika bħall-alumina u l-karburi tas-silikon li huma magħrufa mill-industriji turbo u huma naturalment porużi sabiex ikunu jistgħu jintużaw bħala berings bi pressjoni esterna li huma berings ta' film fluwidu li ma jikkuntattjawx. Hemm funzjoni ibrida fejn pressjoni esterna tintuża biex titnaqqas il-piż tal-pressjoni tal-kuntatt jew il-forza tal-għeluq tas-siġill mit-triboloġija li tkun qed isseħħ fl-uċuħ tas-siġill li jikkuntattjaw. Dan jippermetti lill-operatur tal-pompa xi ħaġa x'jaġġusta barra l-pompa biex jittratta applikazzjonijiet problematiċi u operazzjonijiet b'veloċità ogħla waqt li juża siġilli mekkaniċi.
Dan il-prinċipju japplika wkoll għal xkupilji, kommutaturi, eċċitaturi, jew kwalunkwe konduttur ta' kuntatt li jista' jintuża biex jieħu dejta jew kurrenti elettriċi fuq jew barra minn oġġetti li jduru. Hekk kif ir-rotors iduru aktar malajr u l-ispinta tiżdied, jista' jkun diffiċli li dawn l-apparati jinżammu f'kuntatt max-xaft, u ħafna drabi jkun meħtieġ li tiżdied il-pressjoni tar-rebbiegħa li żżommhom kontra x-xaft. Sfortunatament, speċjalment fil-każ ta' tħaddim b'veloċità għolja, din iż-żieda fil-forza tal-kuntatt tirriżulta wkoll f'aktar sħana u xedd. L-istess prinċipju ibridu applikat għall-uċuħ tas-siġill mekkaniku deskritt hawn fuq jista' jiġi applikat ukoll hawn, fejn huwa meħtieġ kuntatt fiżiku għall-konduttività elettrika bejn il-partijiet stazzjonarji u dawk li jduru. Il-pressjoni esterna tista' tintuża bħall-pressjoni minn ċilindru idrawliku biex tnaqqas il-frizzjoni fl-interfaċċja dinamika filwaqt li xorta żżid il-forza tar-rebbiegħa jew il-forza tal-għeluq meħtieġa biex iżżomm il-wiċċ tax-xkupilja jew tas-siġill f'kuntatt max-xaft li jdur.
Ħin tal-posta: 21 ta' Ottubru 2023