पंप के मैकेनिकल सील कैसे काम करते हैं?

मैकेनिकल सीलएक मजबूत के लिए आवश्यक हैंपंप सीलिंग तंत्रयह घूर्णनशील पंप शाफ्ट के आसपास द्रव रिसाव को प्रभावी ढंग से रोकता है। इसे समझनामैकेनिकल सील का कार्य सिद्धांतइसमें पहचानना शामिल हैपंप सील में ओ-रिंग का महत्वस्थैतिक सीलिंग और के लिएमैकेनिकल सील में स्प्रिंग की भूमिकाआमने-सामने का संपर्क बनाए रखने के लिए। यह व्यापक दृष्टिकोण स्पष्ट करता हैसेंट्रीफ्यूगल पंप की मैकेनिकल सील कैसे काम करती है2024 में, इन महत्वपूर्ण घटकों ने बाजार राजस्व में 2,004.26 मिलियन अमेरिकी डॉलर का योगदान दिया।

चाबी छीनना

• मैकेनिकल सीलपंप के घूमने वाले शाफ्ट के आसपास तरल रिसाव को रोकने के लिए, इनमें दो मुख्य भाग होते हैं: एक घूमने वाला सिरा और एक स्थिर सिरा, जो आपस में दबकर एक मजबूत सील बनाते हैं।
• इन सतहों के बीच एक पतली तरल परत बन जाती है, जिसे हाइड्रोडायनामिक फिल्म कहते हैं। यह परत एक स्नेहक की तरह काम करती है, जिससे घिसाव कम होता है और रिसाव रुकता है, जो सील की टिकाऊपन को बढ़ाता है।
• सही मैकेनिकल सील का चयन करनायह तरल पदार्थ के प्रकार, दबाव और गति जैसे कारकों पर निर्भर करता है। सही चयन और देखभाल से सील अच्छी तरह काम करती हैं और रखरखाव पर होने वाले खर्च में बचत होती है।

पंप के मैकेनिकल सील के प्रमुख घटक

समझनाएक मैकेनिकल सील के अलग-अलग भागइससे इसके समग्र कार्य को स्पष्ट करने में मदद मिलती है। रिसाव को रोकने और पंप के कुशल संचालन को सुनिश्चित करने में प्रत्येक घटक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

घूर्णनशील सील सतह

घूमने वाली सील सतह सीधे पंप शाफ्ट से जुड़ी होती है। यह शाफ्ट के साथ घूमती है और प्राथमिक सीलिंग इंटरफ़ेस का एक हिस्सा बनाती है। निर्माता इस घटक के लिए सामग्री का चयन द्रव के गुणों और परिचालन स्थितियों के आधार पर करते हैं।

रोटेटिंग सील फेस के लिए सामान्य सामग्रियों में निम्नलिखित शामिल हैं:

• कार्बन ग्रेफाइट मिश्रण, जिसका उपयोग अक्सर पहनने वाली सतह की सामग्री के रूप में किया जाता है।
• टंगस्टन कार्बाइड, एक कठोर सतह वाली सामग्री जो कोबाल्ट या निकेल से बंधी होती है।
• एल्यूमीनियम ऑक्साइड जैसी सिरेमिक सामग्री कम उपयोग वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होती है।
• कांस्य एक नरम और अधिक लचीली सामग्री है जिसमें सीमित चिकनाई गुण होते हैं।
• नी-रेसिस्ट, निकल युक्त एक ऑस्टेनिटिक कच्चा लोहा।
• स्टेलाइट®, एक कोबाल्ट-क्रोमियम मिश्र धातु।
• जीएफपीटीएफई (ग्लास फिल्ड पीटीएफई)।

रोटेटिंग सील सतहों के लिए सतह की फिनिश और समतलता दोनों ही महत्वपूर्ण हैं। सतह की फिनिश, जो खुरदरापन को दर्शाती है, को 'rms' (रूट मीन स्क्वायर) या CLA (सेंटर लाइन एवरेज) के रूप में मापा जाता है। दूसरी ओर, समतलता एक ऐसी सतह को दर्शाती है जिसमें कोई उभार या गड्ढा न हो। इंजीनियर अक्सर यांत्रिक सीलों में समतलता को लहरदारपन कहते हैं। वे आमतौर पर ऑप्टिकल फ्लैट और एक मोनोक्रोमैटिक प्रकाश स्रोत, जैसे कि हीलियम गैस प्रकाश स्रोत का उपयोग करके समतलता को मापते हैं। यह प्रकाश स्रोत प्रकाश बैंड उत्पन्न करता है। प्रत्येक हीलियम प्रकाश बैंड समतलता से 0.3 माइक्रोन (0.0000116 इंच) के विचलन को दर्शाता है। देखे गए प्रकाश बैंडों की संख्या समतलता की डिग्री को इंगित करती है, जिसमें कम बैंड अधिक समतलता को दर्शाते हैं।

इसे सील करने के लिए प्रति वर्ग इंच दस लाखवें हिस्से के बराबर समतलता की आवश्यकता होती है।

रोटेटिंग सील फेसेस से जुड़े अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए, आदर्श सतह खुरदरापन आमतौर पर 1 से 3 माइक्रोइंच (0.025 से 0.076 माइक्रोमीटर) के आसपास होता है। समतलता की सहनशीलता भी बहुत सख्त होती है, जिसके लिए अक्सर इंच के कुछ दस लाखवें हिस्से तक की सटीकता की आवश्यकता होती है। मामूली टेढ़ापन या असमानता भी रिसाव का कारण बन सकती है। नीचे दी गई तालिका में समतलता और सतह की फिनिश संबंधी विशिष्ट आवश्यकताएं दर्शाई गई हैं:

स्थिर सील फेस

स्थिर सील सतह पंप हाउसिंग से जुड़ी रहती है। यह प्राथमिक सीलिंग इंटरफ़ेस का दूसरा भाग प्रदान करती है। यह घटक घूमता नहीं है। इसके पदार्थ में उच्च कठोरता और घिसाव प्रतिरोध होना चाहिए ताकि यह घूमने वाली सतह के साथ निरंतर संपर्क को सहन कर सके।

कार्बन सील सतहों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और विभिन्न घर्षण प्रतिरोध के लिए इन्हें मिश्रित किया जा सकता है। ये आमतौर पर रासायनिक रूप से निष्क्रिय होते हैं। टंगस्टन कार्बाइड कार्बन की तुलना में बेहतर रासायनिक, ट्राइबोलॉजिकल और थर्मल प्रतिरोध प्रदान करता है। सिलिकॉन कार्बाइड उच्च तापमान पर भी अपनी मजबूती बनाए रखता है, इसमें उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध होता है और इसका तापीय विस्तार कम होता है। यह इसे अपघर्षक, संक्षारक और उच्च दबाव वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है। एल्युमीनियम ऑक्साइड अपनी कठोरता के कारण उत्कृष्ट घिसाव प्रतिरोधकता प्रदान करता है।

यहां कुछ सामान्य सामग्रियां और उनके गुण दिए गए हैं:

• टंगस्टन कार्बाइडयह पदार्थ अत्यधिक लचीला है। यह कणों और प्रभावों के प्रति असाधारण प्रतिरोध प्रदान करता है, हालांकि सिलिकॉन कार्बाइड की तुलना में इसका ट्राइबोलॉजिकल प्रदर्शन कम है। इसकी मोह्स कठोरता 9 है।
• कार्बनकठोर पदार्थ के साथ प्रयोग करने पर कार्बन सबसे प्रभावी होता है, इसलिए व्यावसायिक दृष्टि से यह आकर्षक है। हालांकि, यह नरम और भंगुर होता है, जिससे ठोस कणों वाले माध्यमों के लिए अनुपयुक्त हो जाता है। ट्रिपल फेनोलिक रेज़िन युक्त कार्बन ग्रेफाइट कम स्नेहन या आक्रामक रसायनों वाले कठिन अनुप्रयोगों के लिए बेहतर घिसाव प्रतिरोध प्रदान करता है।
• एल्यूमिना सिरेमिक (99.5% शुद्धता)यह उच्च कठोरता के कारण असाधारण रासायनिक और घिसाव प्रतिरोध क्षमता वाला एक किफायती विकल्प है। इसकी मोह्स कठोरता 9-10 है। हालांकि, यह भौतिक और ऊष्मीय आघात से टूटने के प्रति संवेदनशील है। इस कारण यह ठोस कणों वाले, कम स्नेहन वाले या अचानक तापमान परिवर्तन वाले माध्यमों के लिए अनुपयुक्त है।
• सिलिकन कार्बाइडकार्बन के साथ प्रयोग करने पर यह सामग्री सबसे अधिक त्रिविमीय रूप से प्रभावी मानी जाती है। यह सबसे कठोर और सबसे अधिक घिसाव-प्रतिरोधी सील सतह सामग्री है, जो असाधारण रासायनिक क्षमता प्रदान करती है। उच्च ठोस कणों वाले चिकनाई माध्यमों के लिए, दो सिलिकॉन कार्बाइड सील सतहों का संयोजन अनुशंसित है। इसकी मोह्स कठोरता 9-10 है।

द्वितीयक सीलिंग तत्व

द्वितीयक सीलिंग तत्व सील घटकों और पंप हाउसिंग या शाफ्ट के बीच स्थिर सीलिंग प्रदान करते हैं। ये सील सतहों की अक्षीय गति की भी अनुमति देते हैं। ये तत्व प्राथमिक सतहों के मामूली रूप से हिलने पर भी एक मजबूत सील सुनिश्चित करते हैं।

विभिन्न प्रकार के द्वितीयक सीलिंग तत्वों में निम्नलिखित शामिल हैं:

1. ओ-रिंगइनका अनुप्रस्थ काट वृत्ताकार होता है। ये लगाने में आसान, बहुमुखी और सबसे आम प्रकार के होते हैं। विभिन्न तापमान और रासायनिक अनुकूलता आवश्यकताओं के लिए ओ-रिंग विभिन्न लोचदार यौगिकों और स्थायित्व में उपलब्ध हैं।
2. इलास्टोमर या थर्मोप्लास्टिक धौंकनीइनका उपयोग उन जगहों पर किया जाता है जहाँ स्लाइडिंग डायनेमिक सील उपयुक्त नहीं होती हैं। ये बिना फिसले गति की अनुमति देने के लिए विक्षेपित होती हैं और विभिन्न सामग्रियों में उपलब्ध होती हैं। इन्हें 'बूट' के नाम से भी जाना जाता है।
3. वेजेज (पीटीएफई या कार्बन/ग्रेफाइट)अपने अनुप्रस्थ काट के आकार के कारण इन्हें वेजेज नाम दिया गया है। इनका उपयोग तब किया जाता है जब तापमान या रासायनिक संपर्क के कारण ओ-रिंग उपयुक्त नहीं होते। इन्हें बाहरी ऊर्जा की आवश्यकता होती है, लेकिन ये किफायती हो सकते हैं। इनकी सीमाओं में गंदी सतहों में अटकने और घिसावट की संभावना शामिल है।
4. धातु की धौंकनीइनका उपयोग उच्च तापमान, निर्वात या स्वच्छता संबंधी अनुप्रयोगों में किया जाता है। ये धातु के एक ही टुकड़े से निर्मित होते हैं या वेल्डिंग द्वारा जोड़े जाते हैं। ये द्वितीयक सीलिंग और अक्षीय गति के लिए स्प्रिंग लोड दोनों प्रदान करते हैं।
5. फ्लैट गैसकेटइनका उपयोग स्थिर सीलिंग के लिए किया जाता है, जैसे कि मैकेनिकल सील के ग्लैंड को माउंटिंग फ्लैंज या असेंबली के भीतर अन्य स्थिर इंटरफेस से सील करना। इनमें हिलने-डुलने की क्षमता नहीं होती और ये संपीड़न प्रकार की सील होती हैं, जिनका आमतौर पर एक बार ही उपयोग किया जाता है।
6. यू-कप और वी-रिंगइनके अनुप्रस्थ काट के आधार पर इन्हें ये नाम दिए गए हैं। ये लोचदार या थर्मोप्लास्टिक पदार्थों से बने होते हैं। इनका उपयोग कम तापमान, उच्च दबाव वाले अनुप्रयोगों में और उन स्थानों पर किया जाता है जहाँ विशिष्ट रासायनिक अनुकूलता की आवश्यकता होती है।

द्वितीयक सीलिंग तत्वों के लिए सामग्री की अनुकूलता अत्यंत महत्वपूर्ण है। आक्रामक तरल पदार्थ सील सामग्री के साथ प्रतिक्रिया कर सकते हैं, जिससे उनकी आणविक संरचना टूट जाती है। इससे सामग्री कमजोर, भंगुर या नरम हो जाती है। इसके परिणामस्वरूप सील घटकों, जिनमें द्वितीयक सीलिंग तत्व भी शामिल हैं, का पतला होना, उनमें गड्ढे पड़ना या उनका पूर्ण विघटन हो सकता है। हाइड्रोफ्लोरिक (HF) अम्ल जैसे अत्यधिक संक्षारक तरल पदार्थों के लिए, द्वितीयक सीलिंग तत्व के रूप में परफ्लोरोइलास्टोमर की अनुशंसा की जाती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ऐसे आक्रामक रसायनों की वाष्पशीलता और दबाव को सहन करने में सक्षम रासायनिक रूप से प्रतिरोधी सामग्रियों की आवश्यकता होती है। रासायनिक असंगतता के कारण द्वितीयक सीलिंग तत्वों सहित यांत्रिक सीलों में सामग्री का क्षरण और संक्षारण होता है। इससे सील घटक फूल सकते हैं, सिकुड़ सकते हैं, उनमें दरारें पड़ सकती हैं या वे संक्षारित हो सकते हैं। इस प्रकार की क्षति सील की अखंडता और यांत्रिक गुणों को प्रभावित करती है, जिसके परिणामस्वरूप रिसाव होता है और सेवा जीवन कम हो जाता है। असंगत तरल पदार्थों के कारण उच्च तापमान या ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रियाएं भी सील सामग्री को उनकी महत्वपूर्ण तापमान सीमा से अधिक तापमान तक पहुंचाकर नुकसान पहुंचा सकती हैं। इससे मजबूती और अखंडता में कमी आती है। अनुकूलता निर्धारित करने वाले प्रमुख रासायनिक गुणों में द्रव का परिचालन तापमान, पीएच स्तर, सिस्टम दबाव और रासायनिक सांद्रता शामिल हैं। ये कारक किसी पदार्थ के क्षरण के प्रति प्रतिरोध को निर्धारित करते हैं।

स्प्रिंग तंत्र

स्प्रिंग तंत्र घूमने वाली और स्थिर सील सतहों को एक दूसरे के संपर्क में रखने के लिए निरंतर और एकसमान बल लगाते हैं। इससे सतहों के घिसने या दबाव में उतार-चढ़ाव होने पर भी एक मजबूत सील सुनिश्चित होती है।

स्प्रिंग तंत्र के विभिन्न प्रकारों में शामिल हैं:

• शंक्वाकार स्प्रिंगयह स्प्रिंग शंकु के आकार की है। इसके खुले डिज़ाइन के कारण, जो कणों के जमाव को रोकता है, इसका उपयोग अक्सर गाढ़े या गंदे माध्यमों में किया जाता है। यह एकसमान दबाव और सुचारू गति प्रदान करती है।
• सिंगल कॉइल स्प्रिंगयह एक साधारण पेचदार स्प्रिंग है। इसका उपयोग मुख्य रूप से पानी या तेल जैसे स्वच्छ तरल पदार्थों के लिए पुशर-टाइप सील में किया जाता है। इसे असेंबल करना आसान है, यह कम लागत वाली है और लगातार सीलिंग बल प्रदान करती है।
• वेव स्प्रिंगयह स्प्रिंग चपटी और लहरदार है। यह उन कॉम्पैक्ट सीलों के लिए आदर्श है जहां अक्षीय स्थान सीमित होता है। यह छोटे स्थानों में समान दबाव सुनिश्चित करती है, सील की कुल लंबाई कम करती है और स्थिर सतह संपर्क को बढ़ावा देती है। इससे घर्षण कम होता है और सील का जीवनकाल लंबा होता है।
• एकाधिक कॉइल स्प्रिंग्सइनमें सील के चारों ओर कई छोटी स्प्रिंग लगी होती हैं। ये आमतौर पर इनमें पाई जाती हैं।संतुलित यांत्रिक सीलऔर हाई-स्पीड पंप। ये सभी तरफ से समान दबाव डालते हैं, सतह की टूट-फूट को कम करते हैं और उच्च दबाव या आरपीएम पर सुचारू रूप से काम करते हैं। एक स्प्रिंग के खराब होने पर भी ये विश्वसनीयता प्रदान करते हैं।

स्प्रिंग तंत्र के अन्य रूप भी मौजूद हैं, जैसे लीफ स्प्रिंग, मेटल बेल्लो और इलास्टोमेरिक बेल्लो।

ग्रंथि प्लेट असेंबली

ग्लैंड प्लेट असेंबली पंप हाउसिंग में मैकेनिकल सील के माउंटिंग पॉइंट के रूप में कार्य करती है। यह स्थिर सील सतह को मजबूती से अपनी जगह पर रखती है। यह असेंबली पंप के भीतर सील घटकों के उचित संरेखण को सुनिश्चित करती है।

मैकेनिकल सील का कार्य सिद्धांत

सीलिंग अवरोध बनाना

मैकेनिकल सीलघूर्णनशील शाफ्ट और स्थिर आवरण के बीच एक गतिशील सील बनाकर द्रव रिसाव को रोका जा सकता है। दो सटीक रूप से निर्मित सतहें, जिनमें से एक शाफ्ट के साथ घूमती है और दूसरी पंप आवरण से जुड़ी होती है, प्राथमिक सीलिंग अवरोध बनाती हैं। ये सतहें एक-दूसरे पर दबाव डालती हैं, जिससे एक बहुत ही संकीर्ण अंतराल बनता है। गैस सील के लिए, यह अंतराल आमतौर पर 2 से 4 माइक्रोमीटर (µm) होता है। यह दूरी दबाव, अनुप्रयोग गति और सील की जाने वाली गैस के प्रकार के आधार पर बदल सकती है। जलीय द्रवों के साथ काम करने वाली यांत्रिक सील में, सील सतहों के बीच का अंतराल 0.3 माइक्रोमीटर (µm) जितना कम हो सकता है। यह अत्यंत कम दूरी प्रभावी सीलिंग के लिए महत्वपूर्ण है। सील सतहों के बीच द्रव फिल्म की मोटाई कुछ माइक्रोमीटर से लेकर कई सौ माइक्रोमीटर तक हो सकती है, जो विभिन्न परिचालन कारकों से प्रभावित होती है। एक माइक्रोमीटर एक मीटर का दस लाखवां हिस्सा या 0.001 मिमी होता है।

हाइड्रोडायनामिक फिल्म

घूमने वाली और स्थिर सील सतहों के बीच एक पतली तरल परत बनती है, जिसे हाइड्रोडायनामिक फिल्म कहा जाता है। यह फिल्म सील के संचालन और स्थायित्व के लिए आवश्यक है। यह एक स्नेहक के रूप में कार्य करती है, जिससे सील सतहों के बीच घर्षण और टूट-फूट काफी कम हो जाती है। यह फिल्म एक अवरोधक के रूप में भी कार्य करती है, जिससे तरल रिसाव को रोका जा सकता है। यह हाइड्रोडायनामिक फिल्म अधिकतम हाइड्रोडायनामिक भार वहन क्षमता प्रदान करती है, जिससे टूट-फूट काफी कम हो जाती है और सील की यांत्रिक सतह का जीवनकाल बढ़ जाता है। एक सतह पर परिधि के अनुरूप भिन्न-भिन्न तरंगीयता हाइड्रोडायनामिक स्नेहन का कारण बन सकती है।

हाइड्रोडायनामिक फिल्म कई हाइड्रोस्टैटिक डिज़ाइनों की तुलना में अधिक कठोरता प्रदान करती है और कम रिसाव सुनिश्चित करती है। साथ ही, इसकी लिफ्ट-ऑफ (या स्पिन-अप) गति भी कम होती है। खांचे सक्रिय रूप से तरल को इंटरफ़ेस में पंप करते हैं, जिससे हाइड्रोडायनामिक दबाव बनता है। यह दबाव भार को सहारा देता है और सीधे संपर्क को कम करता है। फ्लैट क्रॉस-सेक्शन स्पाइरल खांचों की तुलना में डिफ्यूज़र खांचे समान रिसाव के लिए अधिक ओपनिंग फोर्स प्राप्त कर सकते हैं।

विभिन्न स्नेहन प्रणालियाँ फिल्म के व्यवहार का वर्णन करती हैं:

द्रव श्यानता इस फिल्म के निर्माण और स्थिरता में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। पतली, श्यान, न्यूटोनियन द्रव फिल्मों पर किए गए एक अध्ययन से पता चला कि विषम श्यानता प्रवाह के दाब प्रवणता में नए पद जोड़ती है। यह फिल्म की मोटाई के लिए अरैखिक विकास समीकरण को काफी हद तक संशोधित करता है। रैखिक विश्लेषण से पता चलता है कि विषम श्यानता प्रवाह क्षेत्र पर लगातार स्थिरीकरण प्रभाव डालती है। ऊर्ध्वाधर प्लेट की गति भी स्थिरता को प्रभावित करती है; नीचे की ओर गति स्थिरता को बढ़ाती है, जबकि ऊपर की ओर गति इसे कम करती है। संख्यात्मक समाधान समतापी वातावरण में विभिन्न प्लेट गतियों के तहत पतली फिल्म प्रवाह में विषम श्यानता की भूमिका को और स्पष्ट करते हैं, जिससे प्रवाह स्थिरता पर इसका प्रभाव स्पष्ट रूप से प्रदर्शित होता है।

मैकेनिकल सील को प्रभावित करने वाले बल

पंप के संचालन के दौरान सील सतहों पर कई बल कार्य करते हैं, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि वे आपस में संपर्क में रहें और सीलिंग अवरोध को बनाए रखें। इन बलों में यांत्रिक बल और हाइड्रोलिक बल शामिल हैं। यांत्रिक बल स्प्रिंग, धौंकनी या अन्य यांत्रिक तत्वों से उत्पन्न होता है। यह सील सतहों के बीच संपर्क बनाए रखता है। हाइड्रोलिक बल प्रक्रिया द्रव के दबाव से उत्पन्न होता है। यह बल सील सतहों को एक साथ धकेलता है, जिससे सीलिंग प्रभाव बढ़ता है। इन बलों का संयोजन एक संतुलित प्रणाली बनाता है जो सील को प्रभावी ढंग से कार्य करने में सक्षम बनाता है।

मैकेनिकल सीलों के लिए स्नेहन और ताप प्रबंधन

उचित स्नेहनयांत्रिक सीलों के विश्वसनीय संचालन और दीर्घायु के लिए प्रभावी ऊष्मा प्रबंधन अत्यंत महत्वपूर्ण है। हाइड्रोडायनामिक फिल्म चिकनाई प्रदान करती है, जिससे घर्षण और टूट-फूट कम होती है। हालांकि, घर्षण से सीलिंग सतह पर ऊष्मा उत्पन्न होती है। औद्योगिक सीलों के लिए, सामान्य ऊष्मा प्रवाह दर 10-100 kW/m² तक होती है। उच्च-प्रदर्शन अनुप्रयोगों के लिए, ऊष्मा प्रवाह दर 1000 kW/m² तक हो सकती है।

घर्षण के कारण ऊष्मा उत्पन्न होना इसका प्राथमिक स्रोत है। यह सीलिंग इंटरफ़ेस पर होता है। ऊष्मा उत्पादन दर (Q) की गणना μ × N × V × A के रूप में की जाती है (जहाँ μ घर्षण गुणांक है, N अभिलंब बल है, V वेग है और A संपर्क क्षेत्र है)। उत्पन्न ऊष्मा घूर्णनशील और स्थिर सतहों के बीच उनके ऊष्मीय गुणों के आधार पर वितरित होती है। श्यान अपरूपण ऊष्मा भी ऊष्मा उत्पन्न करती है। इस क्रियाविधि में पतली द्रव परतों में अपरूपण तनाव शामिल होता है। इसकी गणना Q = τ × γ × V (अपरूपण तनाव × अपरूपण दर × आयतन) के रूप में की जाती है और यह उच्च श्यानता वाले द्रवों या उच्च गति वाले अनुप्रयोगों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो जाती है।

शाफ्ट की गति बढ़ने पर ऊष्मा उत्पादन को कम करने के लिए अनुकूलित संतुलन अनुपात एक महत्वपूर्ण डिज़ाइन कारक है। यांत्रिक फेस सील पर किए गए एक प्रायोगिक अध्ययन से पता चला है कि संतुलन अनुपात और भाप के दबाव का संयोजन घिसाव दर और घर्षण हानि को काफी हद तक प्रभावित करता है। विशेष रूप से, उच्च संतुलन अनुपात की स्थिति में, सील सतहों के बीच घर्षण बल भाप के दबाव के सीधे समानुपाती होता है। अध्ययन में यह भी पाया गया कि कम संतुलन अनुपात के साथ घर्षण बल और घिसाव दर में काफी कमी लाई जा सकती है।

मैकेनिकल सील के प्रकार और चयन

यांत्रिक सीलों के सामान्य प्रकार

मैकेनिकल सील विभिन्न डिजाइनों में उपलब्ध हैं, जिनमें से प्रत्येक विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।पुशर सीलसंपर्क बनाए रखने के लिए शाफ्ट के साथ चलने वाले इलास्टोमर ओ-रिंग का उपयोग करें। इसके विपरीत,नॉन-पुशर सीलइसमें इलास्टोमर या धातु के धौंकनी का उपयोग किया जाता है, जो हिलने के बजाय विकृत हो जाते हैं। यह डिज़ाइन नॉन-पुशर सील को घर्षणकारी या गर्म तरल पदार्थों के साथ-साथ संक्षारक या उच्च तापमान वाले वातावरण के लिए आदर्श बनाता है, और अक्सर इनमें घिसाव की दर कम होती है।

एक और अंतर निम्नलिखित के बीच निहित है:कारतूस सीलऔरघटक सीलकार्ट्रिज मैकेनिकल सील एक पूर्व-संयोजित इकाई होती है, जिसमें सील के सभी घटक एक ही आवरण में समाहित होते हैं। यह डिज़ाइन स्थापना को सरल बनाता है और त्रुटियों की संभावना को कम करता है। दूसरी ओर, घटक सील में अलग-अलग तत्व होते हैं जिन्हें क्षेत्र में संयोजित किया जाता है, जिससे स्थापना अधिक जटिल हो सकती है और त्रुटियों की संभावना बढ़ जाती है। कार्ट्रिज सील की प्रारंभिक लागत अधिक होती है, लेकिन अक्सर इनमें रखरखाव की लागत कम होती है और कार्य-संचालन में लगने वाला समय भी कम होता है।

सील को संतुलित या असंतुलित के रूप में भी वर्गीकृत किया जाता है। संतुलित यांत्रिक सील उच्च दबाव अंतर को सहन कर सकती हैं और सील सतहों की स्थिर स्थिति बनाए रखती हैं, जिससे वे महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों और उच्च गति वाले उपकरणों के लिए उपयुक्त होती हैं। वे बेहतर ऊर्जा दक्षता और उपकरणों का लंबा जीवनकाल प्रदान करती हैं। असंतुलित सील का डिज़ाइन सरल होता है और वे अधिक किफायती होती हैं। वे पानी के पंप और एचवीएसी सिस्टम जैसे कम मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए एक व्यावहारिक विकल्प हैं, जहां विश्वसनीयता महत्वपूर्ण है लेकिन उच्च दबाव कोई चिंता का विषय नहीं है।

मैकेनिकल सील के चयन के कारक

सही मैकेनिकल सील का चयन करने के लिए कई प्रमुख कारकों पर सावधानीपूर्वक विचार करना आवश्यक है।आवेदनस्वयं ही कई विकल्पों को निर्धारित करता है, जिनमें उपकरण सेटअप और संचालन प्रक्रियाएं शामिल हैं। उदाहरण के लिए, निरंतर संचालन वाले एएनएसआई प्रक्रिया पंप, एक ही तरल पदार्थ के साथ भी, आंतरायिक सेवा वाले सम्प पंपों से काफी भिन्न होते हैं।

मिडियासील के संपर्क में आने वाले द्रव को संदर्भित करता है। इंजीनियरों को द्रव के घटकों और प्रकृति का गहन मूल्यांकन करना चाहिए। वे यह जांचते हैं कि क्या पंप किए गए द्रव में ठोस पदार्थ या H2S या क्लोराइड जैसे संक्षारक संदूषक मौजूद हैं। यदि उत्पाद एक घोल है, तो वे उसकी सांद्रता पर भी विचार करते हैं, और यह भी देखते हैं कि क्या वह किसी भी स्थिति में जम जाता है। खतरनाक उत्पादों या उपयुक्त स्नेहन की कमी वाले उत्पादों के लिए, बाहरी फ्लश या दोहरे दबाव वाली सील अक्सर आवश्यक होती हैं।

दबावऔररफ़्तारये दो मूलभूत परिचालन पैरामीटर हैं। सील चैम्बर के भीतर का दबाव सील की स्थिर दबाव सीमा से अधिक नहीं होना चाहिए। यह सील सामग्री और द्रव गुणों के आधार पर गतिशील सीमा (PV) को भी प्रभावित करता है। गति सील के प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है, विशेष रूप से चरम स्थितियों में। उच्च वेग स्प्रिंग पर अपकेंद्री बल उत्पन्न करते हैं, इसलिए स्थिर स्प्रिंग डिज़ाइन बेहतर होते हैं।

तरल पदार्थ की विशेषताएं, परिचालन तापमान और दबाव सील के चयन को सीधे प्रभावित करते हैं। अपघर्षक तरल पदार्थ सील की सतहों पर घिसावट पैदा करते हैं, जबकि संक्षारक तरल पदार्थ सील सामग्री को नुकसान पहुंचाते हैं। उच्च तापमान के कारण सामग्री फैलती है, जिससे रिसाव की संभावना बढ़ जाती है। कम तापमान के कारण सामग्री भंगुर हो जाती है। उच्च दबाव सील की सतहों पर अतिरिक्त तनाव उत्पन्न करते हैं, जिसके लिए एक मजबूत सील डिजाइन की आवश्यकता होती है।

मैकेनिकल सील के अनुप्रयोग

रिसाव को रोकने और परिचालन दक्षता सुनिश्चित करने में अपनी महत्वपूर्ण भूमिका के कारण यांत्रिक सील का उपयोग विभिन्न उद्योगों में व्यापक रूप से किया जाता है।

In तेल और गैस निष्कर्षणअत्यधिक कठिन परिस्थितियों में काम करने वाले पंपों में सीलें अत्यंत महत्वपूर्ण होती हैं। ये हाइड्रोकार्बन रिसाव को रोकती हैं, जिससे सुरक्षा और पर्यावरण अनुपालन सुनिश्चित होता है। समुद्र के नीचे लगे पंपों में विशेष प्रकार की सीलें उच्च दबाव और संक्षारक समुद्री जल का सामना कर सकती हैं, जिससे पर्यावरणीय जोखिम और पंपों के बंद होने का समय कम होता है।

रासायनिक प्रसंस्करण और भंडारणआक्रामक और संक्षारक पदार्थों के रिसाव को रोकने के लिए सील का उपयोग अनिवार्य है। इन रिसावों से सुरक्षा संबंधी खतरे या उत्पाद की हानि हो सकती है। रिएक्टरों और भंडारण टैंकों में सिरेमिक या कार्बन जैसी संक्षारण-प्रतिरोधी सामग्री से बनी उन्नत सील का उपयोग आम है। ये उपकरण के जीवनकाल को बढ़ाती हैं और उत्पाद की शुद्धता बनाए रखती हैं।

जल और अपशिष्ट जल उपचारविभिन्न संयंत्रों में पानी और रसायनों को रोकने के लिए पंपों और मिक्सरों में सील का उपयोग किया जाता है। ये सील निरंतर संचालन और जैव-संदूषण के प्रतिरोध के लिए डिज़ाइन की गई हैं। विलवणीकरण संयंत्रों में, सील को उच्च दबाव और खारे पानी की स्थितियों को सहन करना पड़ता है, इसलिए परिचालन विश्वसनीयता और पर्यावरणीय अनुपालन के लिए स्थायित्व को प्राथमिकता दी जाती है।

अपघर्षक घोल और संक्षारक तरल पदार्थ विशेष चुनौतियाँ पेश करते हैं। अपघर्षक कण सीलिंग सतहों पर घिसाव को तेज करते हैं। कुछ तरल पदार्थों की रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता सील सामग्री को खराब कर देती है। समाधानों में उन्नत इलास्टोमर और थर्मोप्लास्टिक शामिल हैं जिनमें बेहतर रासायनिक प्रतिरोध होता है। इनमें अवरोधक तरल प्रणाली या पर्यावरणीय नियंत्रण जैसी सुरक्षात्मक विशेषताएं भी शामिल हैं।

मैकेनिकल सील घूमने वाली और स्थिर सतहों के बीच एक गतिशील अवरोध बनाकर रिसाव को रोकती हैं। इनसे रखरखाव लागत में काफी बचत होती है और उपकरण का जीवनकाल बढ़ता है। सही चयन और रखरखाव से इनका जीवनकाल तीन साल से भी अधिक हो जाता है, जिससे पंप का संचालन विश्वसनीय बना रहता है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

मैकेनिकल सील का प्राथमिक कार्य क्या है?

मैकेनिकल सीलपंप के घूमने वाले शाफ्ट के आसपास तरल पदार्थ के रिसाव को रोकें। वे एक गतिशील अवरोध उत्पन्न करते हैं, जिससे पंप का कुशल और सुरक्षित संचालन सुनिश्चित होता है।

मैकेनिकल सील के मुख्य भाग कौन-कौन से हैं?

मुख्य भागों में घूर्णनशील और स्थिर सील सतहें, द्वितीयक सीलिंग तत्व शामिल हैं।स्प्रिंग तंत्रऔर ग्रंथि प्लेट संयोजन। प्रत्येक घटक एक महत्वपूर्ण कार्य करता है।

मैकेनिकल सील में हाइड्रोडायनामिक फिल्म का महत्व क्यों है?

हाइड्रोडायनामिक फिल्म सील की सतहों को चिकनाई प्रदान करती है, जिससे घर्षण और टूट-फूट कम होती है। यह एक अवरोधक के रूप में भी कार्य करती है, जिससे तरल पदार्थ का रिसाव रुकता है और सील का जीवनकाल बढ़ता है।