मैकेनिकल सीलकई उद्योगों में रिसाव को रोकने में ये बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। समुद्री उद्योग में भी ये मौजूद हैं।पंप मैकेनिकल सीलघूर्णनशील शाफ्ट यांत्रिक सील। और तेल और गैस उद्योग में भी हैं।कार्ट्रिज मैकेनिकल सील,स्प्लिट मैकेनिकल सील या ड्राई गैस मैकेनिकल सील का उपयोग होता है। कार उद्योग में वाटर मैकेनिकल सील होती हैं। और रसायन उद्योग में मिक्सर मैकेनिकल सील (एजिटेटर मैकेनिकल सील) और कंप्रेसर मैकेनिकल सील होती हैं।
उपयोग की विभिन्न स्थितियों के आधार पर, इसके लिए अलग-अलग सामग्रियों से बने यांत्रिक सीलिंग समाधान की आवश्यकता होती है। इसमें कई प्रकार की सामग्रियां उपयोग की जाती हैं।मैकेनिकल शाफ्ट सील जैसे कि सिरेमिक मैकेनिकल सील, कार्बन मैकेनिकल सील, सिलिकॉन कार्बाइड मैकेनिकल सील,SSIC मैकेनिकल सील औरटीसी मैकेनिकल सील.
सिरेमिक यांत्रिक सील
सिरेमिक मैकेनिकल सील विभिन्न औद्योगिक अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण घटक हैं, जिन्हें दो सतहों, जैसे कि घूर्णनशील शाफ्ट और स्थिर आवरण के बीच तरल पदार्थों के रिसाव को रोकने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ये सील अपने असाधारण घिसाव प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध और अत्यधिक तापमान सहन करने की क्षमता के लिए अत्यधिक मूल्यवान हैं।
सिरेमिक मैकेनिकल सील का प्राथमिक कार्य तरल रिसाव या संदूषण को रोककर उपकरणों की अखंडता को बनाए रखना है। इनका उपयोग तेल और गैस, रासायनिक प्रसंस्करण, जल उपचार, फार्मास्यूटिकल्स और खाद्य प्रसंस्करण सहित कई उद्योगों में किया जाता है। इन सीलों का व्यापक उपयोग इनकी टिकाऊ संरचना के कारण है; ये उन्नत सिरेमिक सामग्रियों से बनी होती हैं जो अन्य सील सामग्रियों की तुलना में बेहतर प्रदर्शन प्रदान करती हैं।
सिरेमिक मैकेनिकल सील में दो मुख्य घटक होते हैं: एक स्थिर सतह (आमतौर पर सिरेमिक सामग्री से बनी) और दूसरी घूमने वाली सतह (आमतौर पर कार्बन ग्रेफाइट से निर्मित)। सीलिंग क्रिया तब होती है जब स्प्रिंग बल का उपयोग करके दोनों सतहों को एक साथ दबाया जाता है, जिससे तरल रिसाव के खिलाफ एक प्रभावी अवरोध बनता है। उपकरण के संचालन के दौरान, सीलिंग सतहों के बीच चिकनाई वाली परत घर्षण और टूट-फूट को कम करती है, साथ ही एक मजबूत सील बनाए रखती है।
सिरेमिक मैकेनिकल सील को अन्य प्रकार की सील से अलग करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक उनकी उत्कृष्ट घिसाव प्रतिरोधक क्षमता है। सिरेमिक सामग्री में उत्कृष्ट कठोरता गुण होते हैं जो उन्हें घर्षण की स्थिति में भी महत्वपूर्ण क्षति के बिना सहन करने में सक्षम बनाते हैं। इसके परिणामस्वरूप, नरम सामग्री से बनी सील की तुलना में ये अधिक समय तक चलती हैं और इन्हें कम बार बदलने या रखरखाव की आवश्यकता होती है।
घिसाव प्रतिरोध के अलावा, सिरेमिक असाधारण तापीय स्थिरता भी प्रदर्शित करते हैं। ये उच्च तापमान को बिना किसी क्षरण या सीलिंग क्षमता में कमी के सहन कर सकते हैं। यही कारण है कि ये उच्च तापमान वाले अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए उपयुक्त हैं, जहाँ अन्य सील सामग्री समय से पहले खराब हो सकती हैं।
अंत में, सिरेमिक मैकेनिकल सील उत्कृष्ट रासायनिक अनुकूलता प्रदान करती हैं और विभिन्न संक्षारक पदार्थों के प्रति प्रतिरोधक क्षमता रखती हैं। यही कारण है कि ये उन उद्योगों के लिए एक आकर्षक विकल्प हैं जो नियमित रूप से कठोर रसायनों और आक्रामक तरल पदार्थों से निपटते हैं।
सिरेमिक मैकेनिकल सील आवश्यक हैंघटक सीलऔद्योगिक उपकरणों में तरल रिसाव को रोकने के लिए डिज़ाइन किए गए। घिसाव प्रतिरोध, ऊष्मीय स्थिरता और रासायनिक अनुकूलता जैसे उनके अद्वितीय गुण उन्हें विभिन्न उद्योगों में कई अनुप्रयोगों के लिए पसंदीदा विकल्प बनाते हैं।
| सिरेमिक भौतिक गुण | ||||
| तकनीकी मापदण्ड | इकाई | 95% | 99% | 99.50% |
| घनत्व | ग्राम/सेमी3 | 3.7 | 3.88 | 3.9 |
| कठोरता | एचआरए | 85 | 88 | 90 |
| सरंध्रता दर | % | 0.4 | 0.2 | 0.15 |
| फ्रैक्चरल ताकत | एमपीए | 250 | 310 | 350 |
| ऊष्मा प्रसार गुणांक | 10(-6)/के | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| ऊष्मीय चालकता | डब्ल्यू/एमके | 27.8 | 26.7 | 26 |
कार्बन मैकेनिकल सील
कार्बन यांत्रिक सील का लंबा इतिहास है। ग्रेफाइट, कार्बन तत्व का एक समरूप है। 1971 में, संयुक्त राज्य अमेरिका ने लचीले ग्रेफाइट यांत्रिक सीलिंग सामग्री का सफलतापूर्वक अध्ययन किया, जिससे परमाणु ऊर्जा वाल्व के रिसाव की समस्या का समाधान हुआ। गहन प्रसंस्करण के बाद, लचीला ग्रेफाइट एक उत्कृष्ट सीलिंग सामग्री बन जाता है, जिससे विभिन्न प्रकार के कार्बन यांत्रिक सील बनाए जाते हैं जो सीलिंग घटकों के समान प्रभाव रखते हैं। इन कार्बन यांत्रिक सीलों का उपयोग रसायन, पेट्रोलियम, विद्युत शक्ति जैसे उद्योगों में उच्च तापमान वाले तरल पदार्थों की सीलिंग के लिए किया जाता है।
क्योंकि लचीला ग्रेफाइट उच्च तापमान के बाद विस्तारित ग्रेफाइट के विस्तार से बनता है, इसलिए लचीले ग्रेफाइट में शेष अंतर्संयोजन एजेंट की मात्रा बहुत कम होती है, लेकिन पूरी तरह से नहीं, इसलिए अंतर्संयोजन एजेंट की उपस्थिति और संरचना उत्पाद की गुणवत्ता और प्रदर्शन पर बहुत प्रभाव डालती है।
कार्बन सील फेस सामग्री का चयन
मूल आविष्कारक ने ऑक्सीकारक और अंतर्संयोजन कारक के रूप में सांद्र सल्फ्यूरिक अम्ल का उपयोग किया था। हालांकि, धातु के घटक की सील पर लगाने के बाद, लचीले ग्रेफाइट में बची थोड़ी मात्रा में सल्फर लंबे समय तक उपयोग के बाद संपर्क धातु को संक्षारित करने लगी। इस बात को ध्यान में रखते हुए, कुछ घरेलू विद्वानों ने इसमें सुधार करने का प्रयास किया, जैसे कि सोंग केमिन जिन्होंने सल्फ्यूरिक अम्ल के स्थान पर एसिटिक अम्ल और कार्बनिक अम्ल का चयन किया। उन्होंने नाइट्रिक अम्ल में धीरे-धीरे एसिटिक अम्ल मिलाकर और तापमान को कमरे के तापमान तक कम करके नाइट्रिक अम्ल और एसिटिक अम्ल के मिश्रण से एक यौगिक बनाया। नाइट्रिक अम्ल और एसिटिक अम्ल के मिश्रण को अंतर्संयोजन कारक के रूप में उपयोग करके, पोटेशियम परमैंगनेट को ऑक्सीकारक के रूप में लेकर सल्फर रहित विस्तारित ग्रेफाइट तैयार किया गया। फिर धीरे-धीरे एसिटिक अम्ल को नाइट्रिक अम्ल में मिलाया गया। तापमान को कमरे के तापमान तक कम करके नाइट्रिक अम्ल और एसिटिक अम्ल का मिश्रण तैयार किया गया। इसके बाद प्राकृतिक परतदार ग्रेफाइट और पोटेशियम परमैंगनेट को इस मिश्रण में मिलाया गया। निरंतर हिलाते हुए, तापमान 30 डिग्री सेल्सियस पर रखा जाता है। 40 मिनट की अभिक्रिया के बाद, पानी को उदासीन होने तक धोया जाता है और 50-60 डिग्री सेल्सियस पर सुखाया जाता है, जिससे उच्च तापमान पर विस्तार के बाद विस्तारित ग्रेफाइट प्राप्त होता है। यह विधि उत्पाद के एक निश्चित आयतन तक विस्तार होने की स्थिति में वल्कनीकरण को रोकती है, जिससे सीलिंग सामग्री की अपेक्षाकृत स्थिर प्रकृति सुनिश्चित होती है।
| प्रकार | एम106एच | एम120एच | एम106के | एम120के | एम106एफ | एम120एफ | एम106डी | एम120डी | एम254डी |
| ब्रांड | गर्भवती | गर्भवती | संसेचित फिनोल | एंटीमनी कार्बन(ए) | |||||
| घनत्व | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| फ्रैक्चरल स्ट्रेंथ | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| सम्पीडक क्षमता | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| कठोरता | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| सरंध्रता | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1.5 | <1.5 | <1.5 |
| तापमान | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
सिलिकॉन कार्बाइड यांत्रिक सील
सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) को कार्बोरंडम के नाम से भी जाना जाता है, जो क्वार्ट्ज रेत, पेट्रोलियम कोक (या कोयला कोक), लकड़ी के चिप्स (जिन्हें हरे सिलिकॉन कार्बाइड के उत्पादन के समय मिलाना आवश्यक होता है) आदि से बनता है। सिलिकॉन कार्बाइड प्रकृति में पाए जाने वाले एक दुर्लभ खनिज, शहतूत में भी पाया जाता है। समकालीन कार्बन, नाइट्रोजन, कार्बन और अन्य गैर-ऑक्साइड उच्च प्रौद्योगिकी दुर्दम्य कच्चे माल में, सिलिकॉन कार्बाइड सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले और किफायती पदार्थों में से एक है, जिसे स्वर्ण इस्पात रेत या दुर्दम्य रेत कहा जा सकता है। वर्तमान में, चीन में सिलिकॉन कार्बाइड का औद्योगिक उत्पादन काले सिलिकॉन कार्बाइड और हरे सिलिकॉन कार्बाइड में विभाजित है, ये दोनों ही षट्कोणीय क्रिस्टल हैं जिनका अनुपात 3.20 ~ 3.25 है और सूक्ष्म कठोरता 2840 ~ 3320 किलोग्राम/मीटर² है।
सिलिकॉन कार्बाइड उत्पादों को विभिन्न अनुप्रयोग परिवेशों के अनुसार कई प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है। इसका उपयोग आमतौर पर यांत्रिक कार्यों में अधिक होता है। उदाहरण के लिए, सिलिकॉन कार्बाइड अपनी अच्छी रासायनिक संक्षारण प्रतिरोधकता, उच्च शक्ति, उच्च कठोरता, अच्छी घिसाव प्रतिरोधकता, कम घर्षण गुणांक और उच्च तापमान प्रतिरोधकता के कारण सिलिकॉन कार्बाइड यांत्रिक सील के लिए एक आदर्श सामग्री है।
एसआईसी सील रिंग को स्थिर रिंग, गतिशील रिंग, सपाट रिंग आदि में विभाजित किया जा सकता है। ग्राहकों की विशेष आवश्यकताओं के अनुसार, एसआईसी सिलिकॉन से विभिन्न कार्बाइड उत्पाद बनाए जा सकते हैं, जैसे सिलिकॉन कार्बाइड रोटरी रिंग, सिलिकॉन कार्बाइड स्टेशनरी सीट, सिलिकॉन कार्बाइड बुश आदि। इसका उपयोग ग्रेफाइट सामग्री के साथ संयोजन में भी किया जा सकता है, और इसका घर्षण गुणांक एल्यूमिना सिरेमिक और कठोर मिश्र धातु से कम होता है, इसलिए इसका उपयोग उच्च पीवी मान वाले वातावरण में, विशेष रूप से प्रबल अम्ल और प्रबल क्षार की स्थिति में किया जा सकता है।
यांत्रिक सीलों में SIC के उपयोग का एक प्रमुख लाभ इसकी कम घर्षण क्षमता है। इसलिए, SIC अन्य सामग्रियों की तुलना में टूट-फूट को बेहतर ढंग से सहन कर सकता है, जिससे सील का जीवनकाल बढ़ जाता है। इसके अतिरिक्त, SIC की कम घर्षण क्षमता स्नेहन की आवश्यकता को कम करती है। स्नेहन की कमी संदूषण और जंग की संभावना को कम करती है, जिससे दक्षता और विश्वसनीयता में सुधार होता है।
एसआईसी में घिसावट के प्रति भी उत्कृष्ट प्रतिरोध क्षमता होती है। इसका अर्थ है कि यह बिना खराब हुए या टूटे लगातार उपयोग को सहन कर सकता है। यही कारण है कि यह उन कार्यों के लिए आदर्श सामग्री है जिनमें उच्च स्तर की विश्वसनीयता और स्थायित्व की आवश्यकता होती है।
इसे दोबारा लैप और पॉलिश भी किया जा सकता है, जिससे सील को उसके जीवनकाल में कई बार नवीनीकृत किया जा सकता है। रासायनिक संक्षारण प्रतिरोध, उच्च शक्ति, उच्च कठोरता, घिसाव प्रतिरोध, कम घर्षण गुणांक और उच्च तापमान प्रतिरोध जैसी विशेषताओं के कारण इसका उपयोग आमतौर पर यांत्रिक सीलों में किया जाता है।
जब सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग यांत्रिक सील सतहों के लिए किया जाता है, तो यह टर्बाइन, कंप्रेसर और सेंट्रीफ्यूगल पंप जैसे घूर्णन उपकरणों के लिए बेहतर प्रदर्शन, बढ़ी हुई सील लाइफ, कम रखरखाव लागत और कम परिचालन लागत प्रदान करता है। सिलिकॉन कार्बाइड के गुण उसके निर्माण की विधि के आधार पर भिन्न हो सकते हैं। अभिक्रिया बंधित सिलिकॉन कार्बाइड का निर्माण सिलिकॉन कार्बाइड कणों को एक अभिक्रिया प्रक्रिया में आपस में जोड़कर किया जाता है।
यह प्रक्रिया पदार्थ के अधिकांश भौतिक और ऊष्मीय गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित नहीं करती है, हालांकि यह पदार्थ के रासायनिक प्रतिरोध को सीमित कर देती है। समस्या पैदा करने वाले सबसे आम रसायन कास्टिक (और अन्य उच्च पीएच वाले रसायन) और प्रबल अम्ल हैं, इसलिए इन अनुप्रयोगों में प्रतिक्रिया-बंधित सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग नहीं किया जाना चाहिए।
प्रतिक्रिया-सिंटर्ड घुसपैठसिलिकॉन कार्बाइड। इस पदार्थ में, मूल सिलिकॉन कार्बाइड पदार्थ के छिद्र, धात्विक सिलिकॉन के जलने से भर जाते हैं, जिससे द्वितीयक सिलिकॉन कार्बाइड बनता है और पदार्थ में असाधारण यांत्रिक गुण आ जाते हैं, जो इसे घिसाव-प्रतिरोधी बनाते हैं। इसके न्यूनतम संकुचन के कारण, इसका उपयोग बड़े और जटिल पुर्जों के निर्माण में किया जा सकता है, जिनमें सटीक माप की आवश्यकता होती है। हालांकि, सिलिकॉन की मात्रा के कारण अधिकतम परिचालन तापमान 1,350 डिग्री सेल्सियस तक सीमित है, और रासायनिक प्रतिरोध भी लगभग pH 10 तक ही सीमित है। इस पदार्थ का उपयोग आक्रामक क्षारीय वातावरण में करने की सलाह नहीं दी जाती है।
निसादितसिलिकॉन कार्बाइड को पूर्व-संपीड़ित अत्यंत महीन सिलिकॉन कार्बाइड के कणों को 2000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर सिंटरिंग करके प्राप्त किया जाता है, जिससे सामग्री के कणों के बीच मजबूत बंधन बनते हैं।
सबसे पहले, जाली मोटी होती है, फिर सरंध्रता कम होती है, और अंत में कणों के बीच के बंधन मजबूत हो जाते हैं। इस प्रक्रिया में, उत्पाद में लगभग 20% तक महत्वपूर्ण संकुचन होता है।
एसएसआईसी सील रिंग यह सभी रसायनों के प्रति प्रतिरोधी है। इसकी संरचना में धात्विक सिलिकॉन मौजूद न होने के कारण, इसे 1600 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर भी इसकी मजबूती को प्रभावित किए बिना उपयोग किया जा सकता है।
| गुण | आर-एसआईसी | एस-एसआईसी |
| सरंध्रता (%) | ≤0.3 | ≤0.2 |
| घनत्व (ग्राम/सेमी³) | 3.05 | 3.1~3.15 |
| कठोरता | 110~125 (एचएस) | 2800 (किग्रा/मिमी²) |
| प्रत्यास्थ मापांक (जीपीए) | ≥400 | ≥410 |
| SiC सामग्री (%) | ≥85% | ≥99% |
| सिलिकॉन की मात्रा (%) | ≤15% | 0.10% |
| बेंड स्ट्रेंथ (एमपीए) | ≥350 | 450 |
| संपीडन सामर्थ्य (किलोग्राम/मिमी²) | ≥2200 | 3900 |
| ऊष्मा प्रसार गुणांक (1/℃) | 4.5×10-6 | 4.3×10-6 |
| वायुमंडल में ऊष्मा प्रतिरोध (℃) | 1300 | 1600 |
टीसी मैकेनिकल सील
टंगस्टन कार्बाइड (टीसी) सामग्री में उच्च कठोरता, मजबूती, घिसाव प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध जैसे गुण होते हैं। इसे "औद्योगिक दांत" के नाम से जाना जाता है। इसके उत्कृष्ट प्रदर्शन के कारण, इसका व्यापक रूप से सैन्य उद्योग, अंतरिक्ष, यांत्रिक प्रसंस्करण, धातु विज्ञान, तेल शोधन, इलेक्ट्रॉनिक संचार, वास्तुकला और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, पंप, कंप्रेसर और एजिटेटर में टंगस्टन कार्बाइड रिंग का उपयोग यांत्रिक सील के रूप में किया जाता है। इसका अच्छा घिसाव प्रतिरोध और उच्च कठोरता इसे उच्च तापमान, घर्षण और संक्षारण के प्रति प्रतिरोधी पुर्जों के निर्माण के लिए उपयुक्त बनाती है।
इसकी रासायनिक संरचना और उपयोग विशेषताओं के अनुसार, टीसी को चार श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: टंगस्टन कोबाल्ट (वाईजी), टंगस्टन-टाइटेनियम (वाईटी), टंगस्टन टाइटेनियम टैंटलम (वाईडब्ल्यू), और टाइटेनियम कार्बाइड (वाईएन)।
टंगस्टन कोबाल्ट (वाईजी) कठोर मिश्र धातु डब्ल्यूसी और कोबाल्ट से मिलकर बनी होती है। यह कच्चा लोहा, अलौह धातु और अधात्विक पदार्थों जैसे भंगुर पदार्थों के प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त है।
स्टेलाइट (YT) WC, TiC और Co से मिलकर बना होता है। मिश्र धातु में TiC मिलाने से इसकी घिसाव प्रतिरोधकता बढ़ जाती है, लेकिन इसकी बेंडिंग स्ट्रेंथ, ग्राइंडिंग परफॉर्मेंस और थर्मल कंडक्टिविटी कम हो जाती है। कम तापमान पर भंगुरता के कारण, यह केवल सामान्य सामग्रियों की उच्च गति से कटाई के लिए उपयुक्त है, भंगुर सामग्रियों के प्रसंस्करण के लिए नहीं।
टंगस्टन टाइटेनियम टैंटलम (नायोबियम) कोबाल्ट (YW) मिश्रधातु में उचित मात्रा में टैंटलम कार्बाइड या नायोबियम कार्बाइड मिलाकर उच्च तापमान कठोरता, मजबूती और घर्षण प्रतिरोध को बढ़ाया जाता है। साथ ही, इसकी मजबूती में भी सुधार होता है और काटने की क्षमता भी बेहतर होती है। इसका उपयोग मुख्य रूप से कठोर पदार्थों को काटने और रुक-रुक कर काटने के लिए किया जाता है।
कार्बनीकृत टाइटेनियम बेस क्लास (YN) एक कठोर मिश्र धातु है जिसमें TiC, निकेल और मोलिब्डेनम के कठोर चरण होते हैं। इसके लाभ उच्च कठोरता, बंधन-रोधी क्षमता, अपघर्षण-रोधी और ऑक्सीकरण-रोधी क्षमता हैं। 1000 डिग्री से अधिक तापमान पर भी इसकी मशीनिंग की जा सकती है। यह मिश्र धातु इस्पात और शमन इस्पात की निरंतर परिष्करण के लिए उपयुक्त है।
| नमूना | निकल की मात्रा (वजन%) | घनत्व (ग्राम/सेमी²) | कठोरता (एचआरए) | झुकने की क्षमता (≥N/mm²) |
| वाईएन6 | 5.7-6.2 | 14.5-14.9 | 88.5-91.0 | 1800 |
| वाईएन8 | 7.7-8.2 | 14.4-14.8 | 87.5-90.0 | 2000 |
| नमूना | कोबाल्ट की मात्रा (वजन%) | घनत्व (ग्राम/सेमी²) | कठोरता (एचआरए) | झुकने की क्षमता (≥N/mm²) |
| वाईजी6 | 5.8-6.2 | 14.6-15.0 | 89.5-91.0 | 1800 |
| वाईजी8 | 7.8-8.2 | 14.5-14.9 | 88.0-90.5 | 1980 |
| वाईजी12 | 11.7-12.2 | 13.9-14.5 | 87.5-89.5 | 2400 |
| वाईजी15 | 14.6-15.2 | 13.9-14.2 | 87.5-89.0 | 2480 |
| वाईजी20 | 19.6-20.2 | 13.4-13.7 | 85.5-88.0 | 2650 |
| वाईजी25 | 24.5-25.2 | 12.9-13.2 | 84.5-87.5 | 2850 |



