نوین صنعت رادان

تولید و تامین انواع فروآلیاژها و گرافیت ، ذغال های صنعتی و ابزاری گرافیتی

ساعات کاری : 9 الی 17

با ما در ارتباط باشید

021-2842-1715

 آببندهای تخصصی مکانیکی در صنایع ذوب ، ریخته گری ، پتروشیمی و صنایع مختلف دیگر

آب بندهای مکانیکی 4

فصل پنجم

آب بندي مواد گرم

با يادگيري اصول اوليه آب بندي، دو نوع كاربرد ماده گرم كه مشكلات زيادي را براي اب بندي ايجاد مي كند بررسي مي كنيم:

  • اب گرم
  • روغن گرم

5-1- آب بندي مواد گرم

آب به عنوان روان كننده مناسب در نظر گرفته مي شود، چرا كه مي تواند در بين سطوح صيقلي شده آب بند مكانيكي روان كنندگي مناسبي را ايجاد كند اما در اين ميان مشكلاتي نيز وجود دارد كه عبارتند از:

1- در درجه حرارت بالاي (80°C)180°F فيلم روان كننده آب به قدر كافي ضخيم نمي باشد كه سطوح لغزشي مربوط به سطوح آب بند را از هم جدا كند. ضخامت فيلم آب سرد تقريباً يك ميكرون مي باشد كه در بيشتر مواقع مي تواند سطوح آب بند صيقلي شده را جدا از هم نگه دارد در حاليكه ضخامت فيلم آب گرم 3/1 و يا 2/1 همان مقدار مي باشد كه اين مقدار نيز به درجه حرارت بستگي دارد.

2- در بعضي مواقع در تركيب فشار و درجه حرارت، آب بخار شده و منبسط مي شود و در نتيجه سطوح آب بند صيقلي شده از هم باز مي شوند. وقتي اين اتفاق رخ مي دهد موارد زير پيش مي آيد:

  • كربن موجود در قطر بيروني مي تواند شكسته شود، همچنان كه بخار شدن دائمي و سرد شدن بعدي باعث لرزش سطوح آب بند مي شود در نتيجه سطوح به هم برخورد مي كنند. دسته هاي حركتي نيز ساييده شده و آكاردئونيهاي فلزي نيز شكسته مي شوند و درنتيجه سطوح نرم و سخت رانشي دسته نيز ميتواند شكاف بردارد.
  • مواد جامدي كه در آب حل شده اند و يا به صورت معلق مانده اند به هنگام بخار شدن آب در ميان سطوح اب بند باقي مي مانند. اين مواد مي توانند به درون سطح نرم تر نفوذ كنند و ساييدگي شديدي را ايجاد كرده و به سطح سخت نيز اسيب برسانند.
  • خاصيت چسبندگي لغزشي نيز مي تواند به وجود آيد چرا كه سطوح سعي مي كنند به دليل كمبود خاصيت روان كنندگي در بين انها به همديگر بچسبند. چسبندگي و لغزشيبودن متناوب باعث ايجاد ارتعاش مي شود در نتيجه كربن شكسته شده، اكاردئونيها نيز مي شكنند و سطوح دسته گردشي نيز شكسته مي شود مگر اينكه از نوع ارتعاش گير استفاده شود.

3- در بسياري از سيستمهاي لوله كشي ماگنيت (Fe3  O4) به عنوان روكش مقاوم در برابر رنگ زدگي بر روي سطوح داخلي تشكيل مي شود. ذرات ماگنتيت از ديواره هاي لوله جدا شده و بر روي قطعات اب بند جمع مي شوند. اين موضوع را مي توان به وسيله رنگ سياه اين ماده و جذب آن توسط آهن ربا، تشخيص داد. ماگنتيت موجود به وسيله چندين روشبر روي آب بند تاثير مي گذارد كه عبارتند از:

  • به عنوان ماده ساينده مي تواند به الاستومر لغزشي حمله كند. در نتيجه سبب نشتي مي شود.
  • ماگنتيت باعث ساييدگي الاستومر لغزشي سطح اب بند مي شود.
  • ماگنتيت آزاد شده در بسياري از سيستمهاي جديد ابي ديده مي شود  و مشكل زماني ايجاد مي شود كه از عمر سيستم يك سال گذشته و اكسيد آهن به عنوان لايه اي ثابت تشكيل شود.

4-  آب گرم خطرناك مي باشد مقدار نشت موجود به دليل بخار شدن قابل ديدن نمي باشد. اگر آب گرم به عنوان قسمتي از سيستم تغليظ باشد در اين صورت بايد تحت شرايط خلاء اب بندي شود.

براي آب بندي بهتر اين محصول، بايد همه چهار مشكل ذكر شده، يكجا در نظر گرفته شود حال به بررسي انتخاب مواد صحيح براي قطعات آب بند مي پردازيم. سپس طرح آب بند را انتخاب مي كنيم و در اخر كنترل هاي محيطي مناسب را به كار برده تا مطمئن شويم كه همه مشكلات بالا در نظر گرفته شده است.

5-1-1-  انتخاب مواد

  1. تركيب سطح

بهتر است كه تركيب سطح آب بند از كربن- گرافيت پر نشده باشد و يا بايد از گرافيت اشباع شده با سيليكون كاربايد بوده كه در مقابل سيليكون كاربايد جامد  و يا تنگستن كاربايدحركت داشته باشد. در اين كاربرد نبايد از سطوح روكش دار و يا ورقه اي استفاده كرد.

  1. الاستومر

براي الاستومر، از اتيلن پروپيلن تا درجه حرارت (135°C)275°F مي توان استفاده كرد و اگر در درجه حرارت بالا آب بندي مي كنيد، در اين صورت وجود كالرز يا مشابه ان ضروري مي باشد در بسياري از موارد سعي نكنيد كه اب را سرد كنيد تا عمر آب بند افزايش يابد. اگر اب سرد شود، وجود الاستومر با درجه حرارت بالا ضروري نمي باشد.

  1. قطعات فلزي

در اين مورد بهترين انتخاب استيل ضد زنگ نوع 316 مي باشد. براي جلوگيري از مشكلات زنگ زدگي كلريد، اكاردئونيهاي فلزي و يا فنرها نبايد از استيل ضد زنگ ساخته شوند بهترين انتخاب براي فنرها يا آكاردئونيهاي فلزي هاستلوي كربن  مي باشد.

5-1-2- انتخاب آب بند مكانيكي

براي انتخاب آب بند مكانيكي، براي آب بندي بهتر  توجه به نكات زير راه گشا خواهد بود:

  • بايد از آب بند مكانيكي ارينگ دار متوازن استفاده كرد. اگر چه نوع ثابت بهترين مورد مي باشد ولي از هر دو نوع ثابت و گردشي مي توان استفاده كرد. ارينگ موجود در صورت تناوب كاربرد در بين خلاء و فشار، عمل آب بندي را در دو جهت امكان پذير مي كند.
  • از آب بند فشنگي به دليل نصب اسان اين آب بند، مي توان استفاده كرد. اگر پمپها با پروانه باز باشند، در اين صورت اين نوع آب بندهاي مكانيكي به پروانه اجازه مي دهند به هنگام گردش پمپ در بين درجه حرارت محيط و درجه حرارت كار،عمل تنظيم را انجام دهد. از آب بند هاي فشنگي كه ثابت شده اند استفاده نكنيد مگر اين نوع آب بند مكانيكي به وسيله ويژگي خود تنظيمي كه دارند متناسب شوند.
  • اگر پمپ مجهزبه بوش و يا ياتاقان گرد باشد، از اب بند حركتي نيز مي توان استفاده كرد.
  • اگر فشار محفظه اب بند(نه فشار دشارژ پمپ) بيشتر از 350psi (24 بار) باشد مي توان از اب بندي كه داراي فشار بالا هست استفاده كردو البته اين نوع آب بند مكانيكي ساختار ثابتي دارند كه از شكستگي سطح و بيرون آمدن الاستومر جلوگيري مي كنند.
  • در بعضي از كاربردهاي از آب بندهاي شكاف دار نيز مي توان استفاده كرد، اما در تعدادي از طرحهاي تجاري به هنگام تناوب فشار محفظه اب نبد در بين فشار واقعي و خلا مشكل ايجاد مي شود. بوشي كه بر روي آب بند شكاف دار نصب شده است به كار  تنظيم پروانه كمك مي كند و يا در مورد كاربردهاي خلاء اب بند را مي توان به صورت وارونه نصب كرد و يا با كمك بوش نصب شده در مسير گردش دوباره دشارژ، به نگه داشتن فشار واقعي در درون محفظه آب بند كمك كرد.

توجه:

بسياري از كاربردهاي آب گرم خطرناك مي باشد در نتيجه استفاده از اب بندهاي جفتي توصيه مي شود. اگر از طرح آب بند آكاردئوني فلزي ثابت استفاده مي شود بايد بيشتر مواظب بود.

 

 

5-1-3- كنترل هاي محيطي

براي اب بندي اب گرم به كمنترل هايمحيطي نياز است. براي افزايش طول عمر آب بند، بايستي اب در صورت امكان نزديك به درجه حرارت محيط سردشود. هرچه قدر آب سردتر باشد روان كنندگي سطوح را بهتر  انجام خواهد داد.

  • در انتهاي محفظه آب بند بوشي از كربن را نصب كنيد تا به عنوان مايع حرارتي عمل كند.  بر روي پمپ از محفظه آب بند پوشش دار استفاده كنيد تا سيال درون محفظه اب بند را سرد كند.

توجه:

بايستي از كاركرد پوشش سرد كننده مطمئن شد. اگر آب سخت مورد استفاده قرار گيرد. در اين صورت كليسم موجود در آب مي تواند رو سطوح پوششي را بپوشاند و در انتقال گرما نيز دخالت كند. در اين صورت بايد به فكر تميز كردن پوشش موجود بود وجود پوشش سرد كننده براي جلوگيري از انتقال گرما به روكش ياتاقان نيز ضروري مي باشد، افزايش هر 10°C)18°F) در درجه حرارت روغن، باعث نصف شدن عمر روغن مي شود.

  • اگر سرد كردن به هيچ وجه امكان پذير نباشد در اين صورت روش ديگر، فشاردار كردن محفظه آب بند مي باشد يعني فشار محفظه آب بند حداقل بايد يك اتمسفر بيشتر از فشار بخار اب باشد. البته اين كار را مي توان با نصب بوش مناسب در انتهاي محفظه آب بند و به كار بردن خط گردش دوباره از سمت  دشارژ پمپ، انجام داد.

البته بايد مواظب نشت كردن نيز بود. اين كار در بعضي از پمپهاي تغذيه بويلر كه داراي فشار بالايي هستند، مي تواند خطرناك باشد. با توجه به مقدار فشار بهتر است كه از طرح اب بندي كه داراي فشار بالاي ويژه اي است استفاده كرد.

توجه:

به هنگام برگشت گرما به روغن ياتاقان با مشكل  روبرو خواهيد شد. البته بسياري از پمپها داراي سرد كننده روغن ياتاقان هستند تا در مواقع ضروري روغن را سرد كند. عمر مفيد روغن خالص در درجه حرارت 100°C)200°F) فقط سه ماه مي باشد.

  • هرگز سرد كننده را بين دشارژ پمپ و محفظه اب بند نصب نكنيد. اگر چه با اين روش مقدار سردكنندگي كافي ايجاد مي شود، اما در بسياري از موارد در درجه حرارتهاي بالا به دليل امكان نشت از لوله هاي اضافي، اين كار بسيار خطرناك مي باشد.
  • مي توان اب بندهايي را به صورت پشت سر هم با رينگ پمپ شونده و سرد كننده اي كه در بين اب بندهاي مكانيكي نصب شده است، مورد استفاده قرار داد. امادر اين روش نيز فضاي محوري زيادي اشغال مي شود.
  • آب سرد به هنگام برخورد به سطوح گرم زير اب بند بخار مي شود و باعث ايجاد مواد جامدي مي شود كه حركت اب بند را محدود مي كند و به زنگ زدگي بوش اب بند و قطعات ديگر كمك مي كند.
  • طرحهايي كه فنرهايشان بيرون از سيال اب بندي قرار گرفته است مي توانند به راحتي فنرها را از حركت باز دارند.

5-2- اب بندي روغن گرم

كساني كه در كار حمل و نقل روغن هستند بزرگترين مصرف كنندگان پمپهاي روغن گرم مي باشند. بسياري از افراد اين محصولات را در حالي مصرف مي كنند كه درجه حرارت روغن بيش از 260°C)500°F) و 600°F تا 700°F ( (370°C تا 315°C)به عنوان معمولي ترين دما مي باشد. بسياري از هتلها با نصب اين گونه سيستمهادر لباسشوئي ها باعث خشك شدن لباس ها ميشوند. بنا به دلايل زير روغنهاي انتقال حرارتي نسبت به بخار به كار رفته در اين نوع كاربردها داراي مزاياي بيشتري هستند.

  • محصول پاشيده نمي شود.
  • محتويات ديگ بخار، خارج نمي شود.
  • اتلاف گرماي هواگيري شده وجود ندارد.
  • فشار زياد وجود ندارد.

اين بدني معني است كه نه تنها خطري وجود ندارد بلكه امكان نشت نيز كم مي باشد

  • درجه حرارت در محوطه كاري خيلي بزرگ، به صورت يكنواخت نگه داشته مي شود.
  • عمل سرد شدن و گرم شدن را با همان سيستم مي توان انجام داد.
  • اين روغنها در سيستمهايي كه به بخار ويا اب حساس هستند. داراي ارزش زيادي مي باشند.
  • محصول در سيستم بسته اي نگه داشته مي شود. اين بدين معني است كه ميتوان جلوي همه مقدار نشتي را گرفت.
  • مقدار زنگ زدگي در سيستم كم مي باشد.

علاوه بر روغنهاي انتقال گرما شما با كاربردهاي روغن نفتي گرم در پالايشگاهها رو به رو شده و يا كاربردهاي روغن الي در صنايع مختلف نيز مواجه خواهيد شد. درمورد اب بندي محصولات روغن گرم چندين مشكل وجود دارد كه به دليل حفظ عمر اب بند بايد اين مشكلات را حل كرد.

اين مشكلات را مي توان به صورت زير مورد ارزيابي قرار داد.

  • محصول ايجاد شده به زغال كك تبديل مي شود.
  • ذرات زغال كك در درجه حرارتهاي بالا ايجاد مي شود و خودشان را در داخل سيستم لوله كشي، آهن آلات و بر روي قطعات عملي اب بند مكانيكي كي پوشانند.
  • ذرات زغال كك حركت قطعات لغزشي و خمشي اب بند را محدود كرده و در نتيجه باعث باز شدن سطوح صيقلي شده اب بند مي شوند.
  • مقدار زغال ككي كه تشكيل مي شود تابع زمان و درجه حرارت مي باشد.
  • خطر اتش سوزي محصول وجود دارد و با در نظر گرفتن نوع و مارك خريداري شده مشكلات مربوط به مسموميت سم نيز پيش مي آيد. به خاطر داشته باشيد كه آب بند ساييده مي شود و يا بعضي مواقع از كار مي افتد و در نتيجه محصول به هوا نشت مي كند.
  • نشانگر سيستم بايد در سراسر سيستم وجود داشته باشد تا در مدت زمان طولاني خاموشي سيستم، از بسيار چسبنده شدن محصول جلوگيري كند. اما متاسفانه حتي در درون محفظه اب بند نيز نشانگر حرارتي وجود ندارد.
  • هميشه وجود ارتعاش براي پمپهاي روغن گرم مشكل ساز بوده است اينموضوع از اينجا ناشي شده است كه زغال كك موجود به قطعات گردشي مي چسبد و در توازن ديناميكي اختلال ايجاد مي كند.
  • تشكيل  زغال كك بر قسمت داخلي لوله دشارژ، باعث مي شود تا پمپ كمي بيشتر از حد كارايي خود عمل كند در نتيجه باعث تغيير شكل شفت، ارتعاش و حركت زياد اب بند مي شود. تشكيل زغال در قسمت داخلي لوله دشارژ همچنين باعث ايجاد مشكلات  به ايجاد حفره نيز مي شود.

اگر چه روشهاي زيادي براي نشان دادن اين مشكلات وجود دارد ولي تركيب اين مشكلات با هم باعث از بين رفتن روشهاي معمول مي شود در نتيجه مصرف كنندگان اب بند، انتخاب كمتري براي زياد شدن عمر اب بند دارند. پس بدون توجه به انتخاب اب بند بايد همه مشكلات را در نظر گرفت و گرنه عمر اب بند كاهش مي يابد.

تصفيه كنندگان روغن، روغن گرم را با پمپهايي كه پروانه بسته دارند پمپ مي كنند در نتيجه به هنگام تعويض رينگهاي سايشي پروانه بسته با مشكلات ديگري نيز روبرو خواهند شد.

 

5-2-1- روش هاي افزايش عمر آب بند

براي افزايش عمر آب بند محصول بايد در درون محفظه اب بند سرد شود دلائل سرد شدن روغن به شرح زير است:

  • روغن بايد سرد شود تا به زغال كك تبديل نشود. چرا كه زغال كك در نتيجه گرما به وجود مي ايد بهترين روغن روان كننده كه قابل دسترس نيز مي باشد. در درجه حرارت 150°C)300°F) شروع به زغال شدن مي كند. در مقدار زغال شدگي، درجه حرارت روغن و زمان، تعين كننده مي باشد.
  • روغن بايد سرد شود تا از آسيب ديدن هر نوع الاستومري كه بر روي اب بند يا بوش شفت نصب شده است، جلوگيري كند. الاستومرهايي كه در معرض گرماي زياد قرار مي گيرند ابتدا متراكم مي شوند و سپس از نظر حجمي نيز منقبض شده و در آخر مي شكنند و شديداً باعث نشت مي شوند.
  • روغن بايد سرد شود تا از انتقال گرما از ميان شفت به گريس ياتاقان جلوگيري كند.  چرا كه اين گرما باعث كاهش خاصيت چسبندگي گريس روان كننده و باعث ايجاد نقص ناگهاني ياتاقان مي شود. معمولاض درجه حرارتهاي 70°C تا  60°  C به عنوان مناسبترين درجه حرارت روغن، پيشنهاد مي شود.

 

 

5-2-2- دلايل نصب اب بند كمكي

بنا به دلايل زير بايستي اب بند كمكي نصب كرد:

  • محصول ايجاد شده خطرناك مي باشد نشت روغن كي تواند باعث آتش سوزي شود و يا به خود فرد نيز اسيب برساند. بسياري از انواع محصولات سمي هستند و بعضياز آنها نيز به عنوان ماده سران زا شناخته شده اند.
  • محصول ايجاد شده بسيار با ارزش مي باشد و در نتيجه نبايد به مقدار كم نيز نشت كند.
  • اگر از اب بند كمكي استفاده نمي شود پس بايستي طرح اب بندي موسسه نفتي امريكا را بكار برد.

5-2-3- طرح اب بندي موسسه نفتي امريكا

شكل زير مربوط به طرح اب بندي موسسه نفتي آمريكا مي باشد كه چندين كاربرد دارد:

  • بوش خطر (DB) در صورت از دست دادن ياتاقان مي تواند نگهداري شفت را به عهده بگيرد.
  • به هنگام سائيدگي اب بند و يا نقص آن، مواد نشتي به سوي اتصال تخليه (Q)هدايت مي شود.
  • اتصال اطفا (Q) اين امكان را فراهم مي كند كه براي سرد كردن محصول از بخار نيز استفاده شود، اما بايستي احتياط كرد تا از بخار به مقدار زياد استفاده نشود، چون ممكن است بخار موجود به درون پوشش ياتاقان نفوذ كند.

5-2-4- راه حل هاي متداول اشتباه براي اب بندي روغن و ارزيابي آنها

ممكن است در برخي موارد راه حل هاي پيشنهادي زير مورد توجه قرار مي گيرد كه همه انها قابل قبول نمي باشد.

1. با استفاده  از اب بند آكاردئوني فلزي، نيازي به عملسرد كردن در درون محوطه آب بند نيست

اگر چه در آكاردئوني فلزي، قطعات پلاستيكي كه نسبت به افزايش درجه حرارت حساس هستند وجود ندارد، باز هم براي جلوگيري از زغال شدن نياز به سرد كنندگي وجود دارد.

2. از خط دشارژ پمپ كه از ميان سرد كننده و صافي مي گذرد، براي سرد كردن و تميز كردن روغن وارد شونده به كاسه نمد، استفاده كنيد.

مشكلاتي كه همراه با اين راه حل موجود مي باشد، روشن مي باشد. در اين صورت صافي بسته مي شود  و سرد كننده نيز به دليل تشكيل زغال كك بر روي لوله ها، از كار مي افتد.

3. از دو اب بندي كه روغن سرد در ميانآنها مي گردد، استفاده كنيد.

به مشكلات مربوط به سردكنندگي اشاره شده است اما در اين راه حل به مشكلات مربوط به دوغاب هيچ اشاره اي نشده است.

5-2-5- راه حل هاي مناسب براي اببندي روغن

پس كدام راه حل به عنوان بهترين راه حل مي باشد كه در آن به همه مشكلات اشاره شده است؟ استفاده از محفظه اب بندي با پوشش بزرگ، براي سرد كردن روش مناسبي مي باشد.

5-2-6- نكات مهم در ارتباط با اب بندي روغن

  • اب بند اكاردئوني جفتي فشنگي را يم توان بكار برد، البته تا وقتي كه ارتعاش گير براي جلوگيري از شكستگي آكاردئونيها، وجود داشته باشد. سعي كنيد سيال در درون محفظه اب بندي چرخانده شود تا از ساييدگي زياد ورقه هاي آكاردئوني باريك جلوگيري شود. در گذشته از استيل ضد زنگ 350 AM به عنوان ماده اكاردئوني استفاده مي كردند. در حالي كه امروزه بيشتر از718 Inconel استفاده مي شود.
  • مي توان جريان روغنسرد را با بوش محدود كننده اي كه در انتهاي محفظه اب بند نصب شده است، مورد استفاده قرار داد. در اين صورت بايستي مطمئن بود كه فشار جريان حداقل يك اتمسفر(1 بار يا psi 15) بيشتر از فشار محفظه اب بند باشد.
  • اب بند را با اب به صورت هيدروستاتيك ازمايش نكنيد. وجود هر نوع رطوبت باقي مانده در آب بند يا رطوبت وارد شده به درون واشر به هنگام وارد شدن روغن گرم به درون اب بند، باعث بخار شدن رطوبت موجود دشه، كه ايجاد خطر مي كند.
  • اگر از اب بندهاي آكاردئوني ثابت كه حاوي جريان روغن سرد مي باشد استفاده مي شود. در اين صورت مواظب باشيد كه مسير سيال جريان دار از سطح اب بند دور باشد. چون كه آكاردئونيها نمي گردند و از يك طرف وجود سرد كننده و از طرف ديگر وجود درجه حرارت گرم در سيستم باعث مي شوند تا سطح اب بند اكاردئوني از حالت مسطح بودن خارج شود.
  • به هنگام استفاده از اب بند كن موسسه نفتي آمريكا (API) مطمئن باشيد كه دريچه هاي مربوط به تخليه و سردكننده با دريچه هاي مربوط به جريان تركيب نشوند. اگر اين دريچه ها به صورت نادرست به هم متصل شوند در اين صورت بسيار خطرناك مي باشد.
  • آزمايشات اخير نشان مي دهد كه بر روي سطح كربن در بعضي از كاربردهاي روغن گرم، حفره ايجاد مي شود. درگذشته توجهي به اين نوع حفره ها نمي كرند اما استانداردهاي انتشارات فرار اشاره مي كند كه بايستي دو سطح سخت، بايد در تمام كاربردهاي روغن گرم مورد استفاده قرار گيرد.

 

فصل ششم

آب بندي با طرح هاي ويژه

 

مي توان مشكلات مربوط به آب بندي را با به كار گيري آب بند ويژه به جاي استفاده از كنترل محيطي، حل كرد. در اين صورت موارد زير به اين انتخاب كمك مي كند.

6-1- ويژگي هاي آب بند براي مديريت گرما و سرماي اضافي سيستم

طرح هاي آب بندي كه مشكلات مربوط به گرما و سرماي زيادي سيستم را مديريت مي كند.

  • آب بند آكاردئوني فلزي

اين مورد براي درجه حرارت بالا و پايين، مايعات غيرنفتي بهترين انتخاب مي باشد. اما براي محصولات نفتي مناسب نمي باشد چون اين نوع محصولات در حضور گرماي زياد به زغال كك تبديل مي شوند در نتيجه عمل سردكنندگي براي كاربردهاي نفتي ضروري مي باشد. اينكون 718 كه تحت تاثير گرما نيز قرار گرفته است به عنوان بهترين ماده براي آكاردئون مي باشد.

  • كربن به داخل نگهدارنده هاي فلزي فشار داده مي شود تا گرما را از سطوح آب بند دور كند. هرگز از انواع كربن چسبنده استفاده نكنيد.
  • فلزاتي كه داراي انبساط كمي هستند مانند كارپنتر42 و اينوار36 فلزاتي هستند كه مي توانند كربن و يا سطح سخت را در صورت تغيير گسترده درجه  حرارت، در درون نگهدارنده، نگه دارند. اين فلزات داراي مقاومت شيميايي ضعيفي هستند لذا در هنگام كار با اين فلزات مواظب باشيد.
  • الاستومرها دورتر از سطح آب بند قرار دارند تا از گرماي اضافي توليد شده در سطوم آب بند مصون بمانند.
  • تركيبات سطح كه اصطكاك كمتري دارند. در اين مورد كربن- تنگستن كاربايد و يا كربن- سيليكون كاربايد جزء بهترين ها مي باشند. در اين نوع كاربردها بعضي از سطوح مواد مركب ني زنتيج خوبي نشان مي دهند. بهعنوان مثال سيليكون كاربايد اشباع شده توسط كربن كه در كاربردهاي اب گرم نيز استفاده گسترده اي دارد جز اين دسته مي باشد.
  • الاستومرها و پلاستيكهايي كه درجه حرارت عملي مختلفي دارند. در اين مورد مي توان به كالرز و كمراز اشاره كرد كه موادي شبيه به الاستومر هستند.
  • طرحهاي آب بند ثابت در صورت استفاده از مسير گردش دوباره با جريان در درون سطح آب بند و بدنه آن در معرض درجه حرارت ديفرانسيلي قرار مي گيرند. درجه حرارت ديفرانسيلي باعث مي شود كه سطح از حالت مسطح بودن خارج شود. در اين مورد نيز بهتر است از طرح گردشي استفاده شود.
 
  

اگر مي خواهيد فقط مشكلات مربوط به آب بندي را حل كنيد بايد به خاطر بسپاريد كه افزايش گرما و سرما همچنان كه به روغن ياتاقان تاثير مي گذارد بر روي آب بند هاي ياتاقان نيز تاثيرگذار مي باشد. مگر اينكه مشكلات مربوطه را به صورت جداگانه در نظر بگيريد و همچنين بهتر است درجه حرارت محوطه محفظه آب بند را كنترل كنيد و در همان لحظه مشكلات مربوط به محوطه ياتاقان را نيز حل كنيد.

6-2- ويژگي هاي آب بند براي دوغابها

ويژگيهاي طرح ر كه مشكلات مربوطبه دوغابها را نشان مي دهد.

  • فنرهايي كه در خارج از سيال قرار گرفته اند، محلي مي باشد كه مانع حركت آب بند مي شود.
  • وجود ارتعاش گير

به علت سائيدگي بيش از حد قطعات بدون پوشش، باعث خارج شدن قطعات گردشي از حالت توازن مي شود.

  • مطمئن باشيد كه به هنگام سائيدگي سطح كربن، الاستومر ديناميكي به سمت سطوح تميز حركت كند.
  • از نيروي سانتريفوژ براي تميز كردن قطعات لغزشي آب بند كمك گرفته شود.
  • بر روي قطعات فلزي، روكش غيرچسبناك بدهيد تا ازتشكيل مواد جامد بر روي قطعات لغزشي جلوگيري كند چون اين نوع روكش ها پر از منفذ هستند در نتيجه از آنها براي مقاومت در برابر زنگ زدگي استفاده نكنيد.
  • در صورت امكان، دوغاب را در محفظه  آب بند با آب بند مكانيكي بچرخانيد تا از سائيدگي قطعه آب بند بكاهد.

6-3- ويژگي هاي آب بند براي مواد فرار

ويژگي هاي طرح اب بند كه مشكلات مربوط به انتشارات فرار را نشان مي دهد.

  • آب بند جفتي ثابت
  • آب بندهاي گازي هيدروديناميك جفتي
  • آب بندهاي گازي هيدروستاتيك جفتي

6-4- ري در حالت سرعت بالا

سرعت بالا به معني سرعت سطح مي باشد كه بيش از (25m/ sec) 5000fpm بوده و اين مقدار در قطر مياني سطح ر گردشي اندازه گيري شده است.

در آب بندي كه با سرعت بالا انجام مي گيرد، چندين مشكل وجود دارد كه عبارتند از:

  • توليد گرماي زياد در سطوح آب بند به اساني صورت مي گيرد.
  • ارتعاش به عنوان متداولترين مشكل مي  باشد.
  • مشكلات مربوط به تغيير و توازن ديناميك  وجود دارد.
  • روان كنندگي موجود در بين سطوح صيقلي شده نيز به دليل مشكلات ارتعاش چسبندگي لغزشي بالقوه، خطرناك مي باشد.
  • افزايش مقاومت كششي سطح گردشي باعث مي شود كه سطح از حالت مسطح بودن خارج شود.
  • نيروي سانتريفوژ باعث مي شود تا سطح گردشي در آب بند گردشي از سطح ثابت دور شده وبا شفت در يك امتداد قرار گيرد.
  • نيروي سانتريفوژ در بعضي از طرحهاي آب بند گردشي مي تواند بر روي يك فنر عمل كند و باعث مي شود تا ر بار سطح خود را از دست بدهد و در نتيجه سطوح صيقلي شده نيز از هم جدا شوند.

آب بندي در سرعت بالا به موارد زير نياز دارد:

  • وجود بار فنري پايين بر روي سطوح آب بند

مقدار بار از10-30Psi به مقدار 8-15Psi كاهش يافته ات. (2-7/0 بار به 1/0- 5/0 بار كاهش يافته است.)

  • نسبت توازن هيدروليك به دليل وجود مشكلات گرماي بالقوه در سرعتهاي بالا، از30/70 به40/60 كاهش يافته است.
  • از تركيباتي كه سطح اصطكاكپاييني دارند استفاده كنيد. بهتر است به جاي سيليكون كاربايد از كربن- گرافيت استفاده شود.
  • سعي كنيد از سطوحي استفاده كنيد كه به خوبي تواناييانتقال گرما را داشته باشند. در اين مورد نيز بهتر است از سيليكون كاربايد اشباع شده توسط گرافيت به جاي سيليكون كاربايد استفاده شود.
  • وجود طرحهاي آب بند ثابت ضروري مي باشد، اما به هنگام استفاده از نوع فشنگي اين نوع آب بندهاي مكانيكي بايد بسيار دقت كنيد.

6-5- آب بندي در محيط فشار بالا

فشار بالا در آب بندهاي مكانيكي حداقل سه نوع مشكل ايجاد مي كند:

1. فشار بالا باعث ايجاد بار زياد هيدروليك محوري بر رويسطوح آب بند مي شود. اين بار علاوه بر نيروي محوري مي باشد كه به وسيله فنر، يا آكاردئوني فلزي ايجاد مي شود كه براي ايجاد بار سطح اوليه در طرحهاي متداول آب بند به كار مي رود. بار محوري زياد، مي تواند باعث موارد زير شود:

  • بار محوري باعث توليد گرما مي شود كه اين گرما نيز براي يك و يا چندين قطعه مانند سطوح اب بند، الاستومر وو يا در بسياري از موارد براي محصول آب بندي شونده مضر مي باشد.
  • بار محوري باعث ايجاد سائيدگي بيش از حد در مدت زمان كوتاه مي شود. اين موضوع در آب بندي سيالهاي غير روان كننده و يا روان كننده ضعيف بسيار مهم مي باشد. سيالهاي ژلاتيني (سيالهايي كه به هنگام حركت، حالت چسبندگي خود را از دست مي دهند) نيز مي تواند تحت تاثير اين نوع سائيدگي قرار بگيرند.
  • اگر محصول خاصيت روان كنندگي ضعيف دارد و يا جزء غير روان كننده ها مي باشد در اين صورت بار محوري زياد مي تواند باعثايجاد مشكلات چسبندگي لغزشي شود كه مي تواند كربن موجود در قطر بيروني را بشكند و در صورت امكان نيز سطوح صيقلي شده آب بند را ازهم باز كند.
  • فشار زياد در محفظه آب بند پمپ مي تواند باعث تغييراندازه هاي بحراني، مانند گردي غلاف آب بند شود.

 

 

2. فشار بالا مي تواند باعث شكسته شدن يك و يا چندين قطعه آب بند شود:

  • شكستگي مي تواند سطوح صيقلي شده ر را از حالت مسطح بودن خارج كند.
  • شكستگي غلاف آب بند مي تواند باعث بيشترشدن مشكلات ضعف و سستي الاستومر ديناميك شود (ارينگ يا الاستومر بر روي غلاف كشيده يم شود)

3. فشار بالا در بسياري از طرحهاي آب بند مي تواند باعث بيرون كشيده شدن الاستومر (قسمت پلاستيكي) ود و باعث قفل شدن ر نيز شده و يا به هنگام بيرون كشيده شدن الاستومر باعث ايجاد نشت شود. تقريباً در هر مورد به الاستومر اسيب مي رسد، مگر اينكه رينگ كمكي بر روي آب بند نصبشده باشد تا از بيرون آمدن الاستومر جلوگيري كند.

فشارهيدروليك زياد از منابع مختلفي ايجاد مي شود كه مي تواند شامل موارد زير باشد:

  • فشار طبيعي سيستم
  • حركت، ضرب اب و جريان فشار مي تواند باعث ايجاد فشار بسيار بالاي موقتي در سيستم شوند.
  • عمل غيرعادي سيستم

باز و بسته شدن سريع شيرها(سوپاپ ها) مي تواند باعث ايجاد جريان فشار شود.

  • اتلاف نيرو در پمپ حركتي مي تواند باعث ايجاد حبابهاي خلاء در خطوط شود. لذا به هنگام حركت مايع براي پر كردن فضاهاي خالي، فشار بسيار زيادي ايجاد مي شود.

راه حل آب بندي فشار بالا به سه گروه تقسيم مي شو كه بايد تصميم گرفت كه كدام گروه براي كدام مورد مناسب مي باشد. سه روش مورد استفاده عبارتند از:

1. آب بندي بسازيد كه با فشارزياد بتواند كار كند.

2. فشار را در بين آب بندهاي جفتي قرار دهيد.

3. فشار موجود در درون محفظه آب بند را كاهش دهيد.

در پاراگرافهاي بعدي به بررسي هر كدام از اين راه حل ها  خواهيم پرداخت:

6-5-1- طراحي آب بند با كاركرد فشار بالا

كار را با ساخت آب بند ي شروع مي كنيم كه فشار زياد را بدون ايجاد شكستگي، تحمل مي كند. براي اين منظور مي توان كارهاي زير را انجام داد.

  • براي كاهش بار محوري مي توان از طرحهاي آب بند متوازن كه حاوي فشار هيدروليك مي باشند، استفاده كرد.
  • آكاردئوني ورقه اي براي بسياري از كاربردهاي آكاردئوني فلزي با فشار بالا در دسترس مي باشد (مثل تخته چند لا).
  • ارينگهاي با سختي بالا با رينگهاي كمكي غير فلزي در دسترس مي باشد تا از بيون آمدگي الاستومر جلوگيري كند.

 

6-5-2- قرار دادن فشار در بين اب بندهاي جفتي

روش بعدي قرار دادن آب بندهاي مكانيكي در كاربرد مي باشد در نتيجه چندين آب بند فشار را تقسيم مي كنند. آب بندي پشت سر هم با سيال محافظ مياني كه داراي فشار پايين بوده، خيلي متداول ميباشد در بعضي كاربردهاي هسته اي، سه آب بند  به صورت پشت سر هم وصل مي شوند تا با فشار زياد بتوانند كاركرد داشته باشند.

ترتيب قرار گرفتن آب بندهاي چندگانه به صورت پشت سر هم و يا به صورتهاي ديگر فضاي محوري زيادي رااشغال مي كند. در هر صورت اب بند اوليه بايستي دورتر از ياتاقان ها قرار گيرد. در نتيجه تثبيت شفت  بسيار مهم مي باشد. به خاطر داشته باشيد كه دستگاههاي چندگانه به عنوان آب بند تكي عمل مي كنند. به عبارت ديگراگر يكي از آب بندهاي مكانيكي را از دست بدهيد  در واقع همه آنهارا از دست داده ايد.

6-5-3- پايين اوردن فشار در درون محفظه آب بند

راه حل ديگر پايين اوردن فشار در درون محفظه آب بند مي باشد. معمولي ترين روش براي كاهش مسير فشار در سيستم، بستن بوش  محدود كننده به انتهاي محفظه آب بند و سپس اتصال خط گردش دوباره مكشي از انتهاي محفظه آب بند مي باشد.

در اي مورد نيز بوشرا مخصوصاً در كاربردهاي سايشي از جهت فرسودگي بازبيني كنيد. اگر فشار محفظه آب بند نزديكبه فشار  بخار محصول مي باشد. در اين صورت مواظب باشيد، چون ممكن است جريان در داخل محفظه اب بندو يا بين سطوح صيقلي شده آب بند جاري شود.

6-6- آب بندي خلاء

فشار اتمسفري بسيارپائين را خلاءمي نامند و آب بندي خلاء به دو گروه تقسيم مي شود كه عبارتند از:

  • خلاء معمولي
  • خلاء زياد

6-6-1- خلاء معمولي

اين نوع خلاء به صورت اينچ و يا ميليمتر جيوه محاسبه مي شود نكات مهم كار، تحت اين شرايط به صورت زير مي باشد.

  • اين نوع خلاء در كندانسورها، تبخير كننده ها يافت مي شود همچنين در قسمت مكشي پمپ نيز به هنگام استفاه از پمپ سانتريفوژ براي بالا بردن مايع، ديده مي شود.
  • در طرح الاستومري از ارينگها استفاده كنيد. ارينگهاي دائمي مي توانند هم فشار و هم خلاءرا آب بندي كنند. همچنين مي توانند براي جبران حركت شفت خم شوند و يا بغلتند.
  • سطوح اب بني كه از تركيب فلز- كربن مي باشد خيلي رضايت بخش ميباشند چون كه كربن در قطر داخلي آب بندي مي شود و از نفوذ فشار از پشت كربن جلوگيري مي كند.
  • آب بندهايي كه به صورت پشت سر هم قرار گرفته اند و در آن سيال مانع روان كننده با فشار بالا در ميانشان در حال گردش است به عنوان متداولترين  راه حل براي آب بندي خلاءمي باشند.

6-6-2- خلاء زياد

اين نوع خلاء به صورت ميكرون، ميكرواينچ و يا به صورت اجزاء Torr (يك ميليمت جيوه) محاسبه مي شود. براي كاركرد در اين نوع خلاء موارد زيرمي تواند در نظر گرفته شود.

  • الاستومرها براي خلاء هاي زياد، قابل قبول نمي باشند. چون خلاء باعث خروج گاز از الاستومر مي شود در نتيجه دانسيته الاستومر زياد شده و حجمش به قدري كاهش مي يابد كه ارينگ نشت مي كند. در اين مورد شايد اولين انتخاب آب بند آكاردئوني فلزي مي باشد.
  • در كاربردهاي خلاء زياد، دانستيه سطوح ر و خود روان كنندگي، مشكلي جدي مي باشد. به علت عدم وجود رطوبت كافي براي ازاد كردن گرافيت از تركيب گرافيت- كربن، در اين نوع كاربردها طرحهاي گرافيت- كربن معمولي زياد رضايت بخش نيستند.
  • مي توان از كربنهايي كه خاصيت خود روان كنندگي داشته و داراي دانسيته بالا نيز هستند، استفاده كرد.
  • چون در اين نوع كاربردها، مشكلات مربوط به حركت خشك وجود دارد در نتيجه آب بندهاي آكاردئوني فلزي جفتي با سيال مانع روان كننده اي كه بين دو ر در حال گردش است مي تواند اولين انتخاب شما باشد.

6-7- آب بندي سرما زاها

سرمازاها در اقع سيالهاي بسيار سردي هستند كه مشكل زنگ زدگي به ندرت در اين نوع سيالها ديده مي شود اما در آب بندهاي مكانيكي باعث ايجاد پنج نوع مشكل مي شوند كه عبارتند از:

1. محصول براي ارينگ و يا هر نوع الاستومر ديگر خيلي سرد مي باشد.

2. بسياري از سيالهاي سرمازا جزء  غير روان كننده ها مي باشند. سطوح اب بند ويژه، از جنس گرافيت- كبن ككه در اين نوع كاربردها به كار مي رود حاوي بعضي مواد آلي است كه مي توانند باعث آزاد شدن گرافيت شده تا فيلم روان كننده نيز فراهم شود.

3. سيالهاي سرد باعث يخ زدن رطوبت موجود در هواي بيروني آب بند شده  و در نتيجه باعث محدود شدن حركت آب بند مي شوند.

4. سطوح  آب بند بايد قبل از نصب خشك شوند و گرنه هر نوع ماده روان كننده و يا رطوبت موجود بر روي سطوح يخ مي زند.

5. مواد سرمازا اغلب خطرناك مي باشند.

 

مي توان از آكاردئوني هاي ثابت و يا گردشي استفاده كرد  اما به هنگام انتخاب هر يك از اين موارد از نصب ارتعاش گير مناسب بايستي مطمئن بود تا از مشكلات مربوط به ارتعاش چسبندگي لغزشي جلوگيري شود.

6-8- آب بندي مخلوط كننده ها و همزن ها

كاربردهاي مخلوط كننده به استثناي چند مورد مانند كاربردهاي پمپ مي باشد:

  • آب بند مخلوط كننده در معرض زياد، حركت محوري و شعاعي شفت قرار مي گيرد.
  • معمولاً آب بندهاي جفتي مورد استفاده قرار مي گيرد.
  • معمولاً آب بندهاي جفتي مورد استفاده قرار مي گيرند (مخصوصاً مخلوط كننده هايي كه ورودي آنها از قسمت بالا باشد) چون غالباً آب بند دربالاي سطح سيال قرار مي گيرد.
  • بسياري ازمخلوط كننده ها تحت شرايط خلاء نيز كار مي كنند كه در اين صورت هم بايد از رهاي متوازن استفاده كنيم.
  • طرحهايي كه ورودي انها از قسمت انتها مي باشد حاوي مواد جامد زيادي در محوطه آب بند هستند.

به ترتيب قرار گرفتن ياتاقان در مخلوط كننده معمولي Aدر شكل 6-2 توجه كنيد. در آن موتور از ميان بعضي چرخ دنده هايي مي گردد كه به وسيله ياتاقانها، محافظت مي شوند و مشكل زماني آغاز مي شود كه شفت مخلوط كننده ازميان محوطه محفظه اب بند عبور مي كند.

به هنگام گردش پروانه در مايع، تكان ناگهاني و شديد شفت ايجاد مي شود كه باعث حركت شعاعيشفت نيز مي شود. همچنان كه در شكل A نشان داده شده است، پكينگ به ثابت نگه داشتن شفت كمك مي كند و همچنين  به عنوان ياتاقان نگهدارنده  نيز عمل مي كند.

 

 
  

حركت شفت به وسيله عوامل زير تشديد مي شود:

  • اگر سطح مايع در مخزن خيلي پايين باشد باعث ايجاد "گرداب" مي شود. براي جلوگيري از تشكيل گرداب بايد قطر تيغه مخلوط كننده را اندازه گرفته و سپس مطمئن شد كه سطح سيال حداقل يك و يا يك و نيم بار از فاصله بالاي تيغه گردشي قرار گرفته باشد.
  • در بسياري از موارد تركيب مايع و جامد با هم مخلوط مي شود. طبق معمول اول جامدات اضافه مي شوند كه باعث لغزيدن تيغه به هنگام حركت آن بر روي مواد جامد مي شود.
  • طول شفت نسبت به قطر خيلي زياد مي باشد.

مي توان پكينگ مخلوط كننده را به آب بند مكانيكي تبديل كرد در اين صورت با مشكل حركت بيش از حد شفت مواجه خواهيد شد. بسياري از مصرف كننده ها تلاش مي كنند تا با نصب ياتاقان ضد اصطكاك در نزديكي آب بند مكانيكي اين مشكل را حل كنند.

يك روش براي حل مشكل، حالت B در شكل 6-2-مي باشد. مخلوط كننده در داخل "شفت توخالي" قرار گرفته است كه اين شفت توخالي نيز به وسيله ياتاقانهايي نگه داشته شده است و سپس شفت توخالي به شفت مخلوط كننده وصل مي شود. اين نوع طرح به سازندگان امكان مي دهد تا ياتاقان دوم شفت را نزديك محوطه محفظه آب بند قرار دهند، در واقع جائي كه اين ياتاقان دراولين محل قرار مي گيرد.

شكل زير آب بند جفتي را نشان مي دهد كه به صورت "پشتبه پشت" قرار گرفته است.

آب بند داخلي به هنگام سايش سطوح ر سعي مي كند به طرف جلو حركت كند و بر روي مواد جامدي كه در قسمت جلوئي سطح گردشي داخلي جمع شده است، به حالت معلق قرار گيرد.

نيروي سانتريفوژ مواد جامد را به سمت داخلي سطوح مي برد و در مدت زمان كوتاه باعث ايجاد سائيدگي شديد مي شود. بهترين و كم خرج ترين  راه حل، نصب آب بند حركتي در داخل محفظه آب بند مي باشد. با اين روش همه مشكلات نيز حل مي شود.

آب بندهاي شكاف دار تكي كه بر روي غلاف شكاف دار ثابت شده اند براي كاربرد در نوعي مخلوط  كننده خيلي متداول ميباشند.

حركت شفت را مي توان با نصب ياتاقان شكاف دار داراي غلاف، در درون كاسه نمد، به صورت محدودي ثابت نگه داشت. مواد گوناگوني براي ياتاقان شكاف دار در دسترس مي باشند. آب بند شكاف دار براي مخلوط كننده هاي بهترين انتخاب مي باشد كه شفت قابل حركتي دارند كه مي توان رينگ تفلون را در مقابل ديواره مخزن، آب بندي كند و اين امكان را نيز فراهم اورد كه بدون خالي كردن مخلوط كننده ر را بتوان تعويض كرد.

شفتهايي كه ورودي انها از قسمت پايين مي باشد، مشكلات مختلفي را ايجاد مي كنند. به شكل زير توجه كنيد:

در اين حالت مواد زايد و جامد در داخلمحفظه آب بند قرار مي گيرند و به وسيله سانتريفوژ نيز بيرون ريخته نمي شوند. مايع جريان شونده ازميان مواد جامد عبور مي كند و در واقع با اين كار از بين بردن مواد جامد از محفظه آب بند كار بيهوده اي مي باشد.

در اين مورد دو راه حل وجود دارد:

1. محفظه اب بند را جدا كرده و آب بند را داخل مخزن حركت دهيد، در نتيجه نيروي سانتريفوژ مواد جامد را  قطعات خمشي آب بند دور مي كند.

2. در درون محفظه آب بند از سيالي كه دانسيته بالايي دارد استفاده كنيد تا از جاذبه هاي كه مواد جامد را به درون محوطه آب بند مي كشد، جلوگيري كند. در اين مورد روغني كه غلظت زيادي دارد مناسب مي باشد.-