Pompat janë një nga përdoruesit më të mëdhenj të guarnicioneve mekanike. Siç sugjeron edhe emri, guarnicionet mekanike janë guarnicione të tipit kontakt, të dallueshme nga guarnicionet aerodinamike ose labirintike pa kontakt.Vula mekanikekarakterizohen gjithashtu si vulë mekanike e balancuar osevulë mekanike e pabalancuarKjo i referohet përqindjes së presionit të procesit, nëse ka, që mund të vijë pas sipërfaqes së vulosjes stacionare. Nëse sipërfaqja e vulosjes nuk shtyhet kundër sipërfaqes rrotulluese (si në një vulë të tipit shtytës) ose lëngu i procesit në presionin që duhet të vuloset nuk lejohet të shkojë pas sipërfaqes së vulosjes, presioni i procesit do ta fryjë sipërfaqen e vulosjes prapa dhe do ta hapë. Projektuesi i vulosjes duhet të marrë në konsideratë të gjitha kushtet e funksionimit për të projektuar një vulosje me forcën e nevojshme të mbylljes, por jo aq shumë forcë sa ngarkesa e njësisë në sipërfaqen dinamike të vulosjes të krijojë shumë nxehtësi dhe konsumim. Ky është një ekuilibër delikat që ndikon ose prish besueshmërinë e pompës.
sipërfaqet dinamike të vulosjes duke mundësuar një forcë hapjeje në vend të mënyrës konvencionale të
balancimi i forcës së mbylljes, siç përshkruhet më sipër. Kjo nuk eliminon forcën e nevojshme të mbylljes, por i jep projektuesit dhe përdoruesit të pompës një çelës tjetër për të rrotulluar duke lejuar heqjen e peshës ose shkarkimin e sipërfaqeve të guarnicionit, duke ruajtur njëkohësisht forcën e nevojshme të mbylljes, duke zvogëluar kështu nxehtësinë dhe konsumimin ndërsa zgjerojnë kushtet e mundshme të funksionimit.
Vulosje me gaz të thatë (DGS), të përdorura shpesh në kompresorë, sigurojnë një forcë hapjeje në sipërfaqet e guarnicionit. Kjo forcë krijohet nga një parim aerodinamik i kushinetës, ku kanalet e holla të pompimit ndihmojnë në nxitjen e gazit nga ana e procesit me presion të lartë të guarnicionit, në boshllëk dhe përgjatë sipërfaqes së guarnicionit si një kushinetë filmi fluide pa kontakt.
Forca hapëse aerodinamike e kushinetës së një sipërfaqeje të vulosjes me gaz të thatë. Pjerrësia e vijës është përfaqësuese e ngurtësisë në një boshllëk. Vini re se boshllëku është në mikronë.
I njëjti fenomen ndodh në kushinetat hidrodinamike të vajit që mbështesin shumicën e kompresorëve të mëdhenj centrifugale dhe rotorëve të pompës dhe shihet në grafikët e ekscentricitetit dinamik të rotorit të treguar nga Bently. Ky efekt siguron një ndalesë të qëndrueshme dhe është një element i rëndësishëm në suksesin e kushinetave hidrodinamike të vajit dhe DGS-së. Vulosjet mekanike nuk kanë kanalet e imëta të pompimit që mund të gjenden në një sipërfaqe aerodinamike DGS. Mund të ketë një mënyrë për të përdorur parimet e kushinetës së gazit të presionuar nga jashtë për të lehtësuar forcën e mbylljes ngasipërfaqe vulosjeje mekanikes.
Grafikët cilësorë të parametrave të kushinetës së filmit fluid kundrejt raportit të ekscentricitetit të boshtit të rrotullimit. Ngurtësia, K, dhe amortizimi, D, janë minimale kur boshti i rrotullimit është në qendër të kushinetës. Ndërsa boshti i rrotullimit i afrohet sipërfaqes së kushinetës, ngurtësia dhe amortizimi rriten ndjeshëm.
Kushinetat aerostatike të gazit me presion të jashtëm përdorin një burim gazi të presionuar, ndërsa kushinetat dinamike përdorin lëvizjen relative midis sipërfaqeve për të gjeneruar presion në boshllëk. Teknologjia me presion të jashtëm ka të paktën dy avantazhe themelore. Së pari, gazi i presionuar mund të injektohet direkt midis sipërfaqeve të guarnicionit në një mënyrë të kontrolluar në vend që të inkurajojë gazin në boshllëkun e guarnicionit me kanale të cekëta pompimi që kërkojnë lëvizje. Kjo mundëson ndarjen e sipërfaqeve të guarnicionit para se të fillojë rrotullimi. Edhe nëse sipërfaqet janë të shtrydhura së bashku, ato do të hapen për fillime dhe ndalesa pa fërkim kur presioni injektohet direkt midis tyre. Përveç kësaj, nëse guarnicioni është i nxehtë, është e mundur që me presion të jashtëm të rritet presioni në sipërfaqen e guarnicionit. Hapësira atëherë do të rritet në mënyrë proporcionale me presionin, por nxehtësia nga prerja do të bjerë në një funksion kubik të boshllëkut. Kjo i jep operatorit një aftësi të re për të shfrytëzuar gjenerimin e nxehtësisë.
Ekziston një avantazh tjetër te kompresorët, pasi nuk ka rrjedhje nëpër sipërfaqe siç ndodh te një DGS. Në vend të kësaj, presioni më i lartë është midis sipërfaqeve të vulosjes, dhe presioni i jashtëm do të rrjedhë në atmosferë ose do të shfryhet në njërën anë dhe në kompresor nga ana tjetër. Kjo rrit besueshmërinë duke e mbajtur procesin larg boshllëkut. Te pompat, kjo mund të mos jetë një avantazh pasi mund të jetë e padëshirueshme të detyrosh një gaz të kompresueshëm në një pompë. Gazrat e kompresueshëm brenda pompave mund të shkaktojnë kavitacion ose probleme me goditjen me ajër. Megjithatë, do të ishte interesante të kishim një vulë pa kontakt ose pa fërkim për pompat pa disavantazhin e rrjedhjes së gazit në procesin e pompës. A mund të jetë e mundur të kemi një kushinetë gazi të presionuar nga jashtë me rrjedhje zero?
Kompensimi
Të gjitha kushinetat e presionuara nga jashtë kanë një lloj kompensimi. Kompensimi është një formë kufizimi që mban presionin në rezervë. Forma më e zakonshme e kompensimit është përdorimi i vrimave, por ekzistojnë edhe teknika kompensimi me brazda, hapa dhe porozitete. Kompensimi u mundëson kushinetave ose sipërfaqeve të guarnicionit të afrohen njëra-tjetrës pa u prekur, sepse sa më afër që të jenë, aq më i lartë bëhet presioni i gazit midis tyre, duke i larguar sipërfaqet nga njëra-tjetra.
Si shembull, nën një kushinetë gazi të kompensuar me grykë të sheshtë (Figura 3), mesatarja
Presioni në boshllëk do të jetë i barabartë me ngarkesën totale në kushinetë të pjesëtuar me sipërfaqen e sipërfaqes, kjo është ngarkesë njësie. Nëse ky presion i gazit burimor është 60 paund për inç katror (psi) dhe sipërfaqja ka 10 inç katror sipërfaqe dhe ka 300 paund ngarkesë, do të ketë një mesatare prej 30 psi në boshllëkun e kushinetës. Në mënyrë tipike, boshllëku do të ishte rreth 0.0003 inç, dhe për shkak se boshllëku është kaq i vogël, rrjedha do të ishte vetëm rreth 0.2 këmbë kub standarde në minutë (scfm). Për shkak se ekziston një kufizues gryke pak para boshllëkut që mban presionin në rezervë, nëse ngarkesa rritet në 400 paund, boshllëku i kushinetës zvogëlohet në rreth 0.0002 inç, duke kufizuar rrjedhën përmes boshllëkut deri në 0.1 scfm. Kjo rritje në kufizimin e dytë i jep kufizuesit të grykës rrjedhë të mjaftueshme për të lejuar që presioni mesatar në boshllëk të rritet në 40 psi dhe të mbështesë ngarkesën e rritur.
Kjo është një pamje anësore e prerë e një kushinete tipike ajri me vrimë që gjendet në një makinë matëse koordinatash (CMM). Nëse një sistem pneumatik duhet të konsiderohet si një "kushinetë e kompensuar", ai duhet të ketë një kufizim në rrjedhën e sipërme të kufizimit të boshllëkut të kushinetës.
Kompensimi i grykës kundrejt kompensimit poroz
Kompensimi i grykës është forma më e përdorur gjerësisht e kompensimit. Një grykë tipike mund të ketë një diametër vrime prej 0.010 inç, por meqenëse ushqen disa inç katrorë sipërfaqe, ajo ushqen disa urdhra madhësie më shumë sipërfaqe se vetvetja, kështu që shpejtësia e gazit mund të jetë e lartë. Shpesh, grykat priten me saktësi nga rubinët ose safirët për të shmangur erozionin e madhësisë së grykës dhe kështu ndryshimet në performancën e kushinetës. Një problem tjetër është se në boshllëqe nën 0.0002 inç, zona përreth grykës fillon të pengojë rrjedhën në pjesën tjetër të sipërfaqes, në të cilën pikë ndodh shembja e filmit të gazit. E njëjta gjë ndodh edhe gjatë ngritjes, pasi vetëm zona e grykës dhe çdo brazdë janë të disponueshme për të filluar ngritjen. Kjo është një nga arsyet kryesore pse kushinetat me presion të jashtëm nuk shihen në planet e guarnicioneve.
Ky nuk është rasti për kushinetën poroze të kompensuar, përkundrazi ngurtësia vazhdon të
rritet me rritjen e ngarkesës dhe zvogëlimin e boshllëkut, njësoj si në rastin e DGS (Figura 1) dhe
Kushineta hidrodinamike me vaj. Në rastin e kushinetave poroze me presion të jashtëm, kushineta do të jetë në një modalitet force të ekuilibruar kur presioni i hyrjes shumëzuar me sipërfaqen është i barabartë me ngarkesën totale në kushinetë. Ky është një rast tribologjik interesant pasi nuk ka ngritje ose boshllëk ajri zero. Do të ketë rrjedhje zero, por forca hidrostatike e presionit të ajrit kundër sipërfaqes së kundërt nën sipërfaqen e kushinetës ende e lehtëson ngarkesën totale dhe rezulton në një koeficient fërkimi pothuajse zero - edhe pse sipërfaqet janë ende në kontakt.
Për shembull, nëse një sipërfaqe vulosëse prej grafiti ka një sipërfaqe prej 10 inç katrorë dhe 1,000 paund forcë mbyllëse dhe grafiti ka një koeficient fërkimi prej 0.1, do të duheshin 100 paund forcë për të filluar lëvizjen. Por me një burim presioni të jashtëm prej 100 psi të portuar përmes grafitit poroz në sipërfaqen e tij, në thelb nuk do të kërkohej forcë për të filluar lëvizjen. Kjo pavarësisht faktit se ende ka 1,000 paund forcë mbyllëse që i shtrydh dy sipërfaqet së bashku dhe se sipërfaqet janë në kontakt fizik.
Një klasë materialesh për kushineta të thjeshta si: grafiti, karboni dhe qeramika si alumina dhe karbidet e silikonit që janë të njohura në industrinë e turbove dhe janë natyrshëm poroze, kështu që ato mund të përdoren si kushineta me presion të jashtëm që janë kushineta filmi fluide jo-kontaktuese. Ekziston një funksion hibrid ku presioni i jashtëm përdoret për të lehtësuar presionin e kontaktit ose forcën mbyllëse të guarnicionit nga tribologjia që po ndodh në sipërfaqet e guarnicionit kontaktues. Kjo i lejon operatorit të pompës diçka për të rregulluar jashtë pompës për t'u marrë me aplikime problematike dhe operacione me shpejtësi më të lartë gjatë përdorimit të guarnicioneve mekanike.
Ky parim vlen edhe për furçat, komutatorët, ngacmuesit ose çdo përçues kontakti që mund të përdoret për të marrë të dhëna ose rryma elektrike në ose jashtë objekteve rrotulluese. Ndërsa rotorët rrotullohen më shpejt dhe shterojnë, mund të jetë e vështirë të mbash këto pajisje në kontakt me boshtin, dhe shpesh është e nevojshme të rritet presioni i sustës që i mban ato kundër boshtit. Fatkeqësisht, veçanërisht në rastin e funksionimit me shpejtësi të lartë, kjo rritje e forcës së kontaktit rezulton gjithashtu në më shumë nxehtësi dhe konsumim. I njëjti parim hibrid i aplikuar në sipërfaqet e vulosjes mekanike të përshkruar më sipër mund të zbatohet edhe këtu, ku kërkohet kontakt fizik për përçueshmërinë elektrike midis pjesëve stacionare dhe rrotulluese. Presioni i jashtëm mund të përdoret si presioni nga një cilindër hidraulik për të zvogëluar fërkimin në ndërfaqen dinamike, ndërsa ende rritet forca e sustës ose forca e mbylljes e nevojshme për të mbajtur furçën ose sipërfaqen e vulosjes në kontakt me boshtin rrotullues.
Koha e postimit: 21 tetor 2023