i pumps sò unu di i più grandi utilizatori di sigilli meccanichi. Cum'è u nome suggerisce, i sigilli meccanichi sò sigilli di tippu di cuntattu, differenziati da i sigilli senza cuntattu aerodinamicu o labirintu.Sigilli meccanichisò dinù carattarizatu cum'è sigillo meccanicu equilibratu otenuta meccanica sbilanciata. Questu si riferisce à quale percentuale di, s'ellu ci hè, a pressione di u prucessu pò vene in daretu à a faccia stazionaria di u sigillo. Se a faccia di u sigellu ùn hè micca imbuttata contr'à a faccia di filatura (cum'è in un sigillo di tippu pusher) o u fluidu di prucessu à a pressione chì deve esse sigillata ùn hè micca permessu di ghjunghje daretu à a faccia di sigillo, a pressione di u prucessu sbatterà a faccia di u sigillo. è apre. U disegnatore di sigilli hà bisognu di cunsiderà tutte e cundizioni di u funziunamentu per disignà un sigillo cù a forza di chiusura necessaria, ma micca tanta forza chì l'unità caricata à a faccia dinamica di u sigillo crea troppu calore è usura. Il s'agit d'un équilibre délicat qui rend ou rompt la fiabilité de la pompe.
u sigillo dinamicu face per permette una forza di apertura piuttostu cà u modu cunvinziunali di
equilibrendu a forza di chiusura, cum'è descrittu sopra. Ùn elimina micca a forza di chiusura necessaria, ma dà à u designer di a pompa è à l'utilizatori un altru pomellu per girà, permettendu l'unweighting o u scaricamentu di e facce di guarnizione, mantenendu a forza di chiusura necessaria, riducendu cusì u calore è l'usura mentre allargendu e pussibuli cundizioni di operazione.
Sigelli di gas seccu (DGS), spessu usata in i compressori, furnisce una forza di apertura à e facce di sigilli. Questa forza hè creata da un principiu di cuscinettu aerodinamicu, induve i groove di pumping fine aiutanu à incuragisce u gasu da u latu di u prucessu d'alta pressione di u sigillu, in u spaziu è à traversu a faccia di u sigillo cum'è un cuscinettu di film fluidu senza cuntattu.
A forza d'apertura aerodinamica di u cuscinettu di una faccia di guarnizione di gas seccu. L'inclinazione di a linea hè rappresentativa di a rigidità in un spaziu. Nota chì u gap hè in microns.
U listessu fenomenu si verifica in i cuscinetti di l'oliu idrodinamicu chì supportanu a maiò parte di i grandi compressori centrifughi è i rotori di pompa è hè vistu in i trama di eccentricità dinamica di u rotore mostrata da Bently. . I sigilli meccanichi ùn anu micca i solchi di pumping fini chì ponu esse truvati in una faccia aerodinamica DGS. Ci pò esse una manera di aduprà principii di cuscinetti di gas pressurized esternamente à unweight la forza chjude da ufaccia di sigillatura meccanicas.
Trama qualitativa di paràmetri di cuscinetti di film fluidu versus rapportu di eccentricità di ghjurnale. Rigidità, K, è ammortizzamentu, D, sò minimi quandu u ghjurnale hè in u centru di u cuscinettu. Quandu u ghjurnale s'avvicina à a superficia di cuscinettu, a rigidità è l'ammortizazione aumentanu dramaticamente.
I cuscinetti di gas aerostaticu pressurizatu esternamente impieganu una fonte di gas pressurizatu, mentre chì i cuscinetti dinamichi utilizanu u muvimentu relativo trà e superfici per generà pressione di gap. A tecnulugia di pressurizazione esterna hà almenu dui vantaghji fundamentali. Prima, u gasu pressurizatu pò esse injectatu direttamente trà e facce di u sigillo in una manera cuntrullata piuttostu cà incuragisce u gasu in u gap di u sigillo cù groove di pumping superficiale chì necessitanu muvimentu. Questu permette di separà e facce di u sigellu prima di inizià a rotazione. Ancu s'è e facci sò strette inseme, s'aperteranu per a frizione zero principia è si ferma quandu a pressione hè injected direttamente trà elli. Inoltre, se u sigillu hè in calore, hè pussibule cun pressione esterna per aumentà a pressione à a faccia di u sigillo. U gap poi cresce proporzionalmente à a pressione, ma u calore da a cisura cascarà nantu à una funzione cubica di u gap. Questu dà à l'operatore una nova capacità per sfruttà a generazione di calore.
Ci hè un altru vantaghju in i compressori chì ùn ci hè micca flussu attraversu a faccia cum'è in un DGS. Invece, a pressione più altu hè trà e facce di u sigillo, è a pressione esterna scorri in l'atmosfera o venti in una parte è in u compressore da l'altra parte. Questu aumenta l'affidabilità mantenendu u prucessu fora di u spaziu. In i pumps, questu pò esse micca un vantaghju perchè pò esse indesevule per furzà un gas comprimibile in una pompa. I gasi cumpressivi ind'è e pompe ponu causà cavitazione o prublemi di martellu d'aria. Saria interessante, però, per avè un segellu senza contactu o senza attritu per pompe senza u svantaghju di u flussu di gasu in u prucessu di pompa. Puderia esse pussibile avè un cuscinettu di gas pressurizatu esternamente cù flussu zero?
Cumpensazione
Tutti i cuscinetti pressurizzati esternamente anu una sorta di compensazione. A compensazione hè una forma di restrizzione chì mantene a pressione in riserva. A forma più cumuna di compensazione hè l'usu di l'orifizii, ma ci sò ancu tecniche di compensazione di groove, step è porous. A compensazione permette à i cuscinetti o facci di sigilli di scorri vicinu senza toccu, perchè più si avvicinanu, più a pressione di gas trà elli hè più alta, respingendu e facce.
Cum'è un esempiu, sottu un orifiziu pianu cuscinettu gasu cumpensu (Image 3), u mediu
pressione in u gap sarà uguali a carica tutali nant'à u cuscinettu divisu da l 'area faccia, chistu è unità di carica. Sè sta prissioni di gas surghjente hè 60 libbra per inch square (psi) è a faccia hà 10 inch square di area è ci hè 300 libbra di carica, ci sarà una media di 30 psi in u gap bearing. Di genere, u distaccu seria di circa 0,0003 inch, è perchè u spaziu hè cusì chjucu, u flussu seria solu circa 0,2 piedi cúbichi standard per minutu (scfm). Perchè ci hè un limitatore di l'orifiziu ghjustu prima di u gap chì mantene a pressione in riserva, se a carica aumenta à 400 liri, u gap di cuscinetti hè ridutta à circa 0,0002 inch, restringendu u flussu à traversu u gap down 0,1 scfm. Questu aumentu di a seconda restrizzione dà à u restrittore di l'orifiziu abbastanza flussu per permette à a pressione media in u gap per aumentà à 40 psi è sustene a carica aumentata.
Questa hè una vista laterale cutaway di un cuscinettu d'aria di orifiziu tipicu chì si trova in una macchina di misurazione di coordenate (CMM). Se un sistema pneumaticu hè da esse cunsideratu un "cuscinettu compensatu" hà bisognu à avè una restrizzione upstream di a restrizione di gap bearing.
Orifiziu versus Compensazione Porosa
A compensazione di l'orifiziu hè a forma più usata di cumpensazione Un orifiziu tipicu pò avè un diametru di u pirtusu di 0,010 inch, ma cum'è alimenta uni pochi centimetri quadrati di area, hè alimentatu parechji ordini di grandezza più spaziu di ellu stessu, cusì a velocità. di u gasu pò esse altu. Spessu, l'orifizii sò precisamente tagliati da rubini o zaffiri per evità l'erosione di a dimensione di l'orifiziu è cusì cambiamenti in u rendiment di u cuscinettu. Un altru prublema hè chì à i spazii sottu 0,0002 inch, l'area intornu à l'orifiziu cumencia à suffucà u flussu à u restu di a faccia, à quale puntu si trova u colapsu di u film di gas. l'orifiziu è qualsiasi solchi sò dispunibili per inizià l'elevazione. Questu hè unu di i mutivi principali chì i cuscinetti pressurizzati esternamente ùn sò micca vistu in i piani di sigilli.
Questu ùn hè micca u casu per u cuscinettu compensatu poroso, invece a rigidità cuntinueghja
Aumenta cum'è a carica aumenta è a distanza hè ridutta, cum'è u casu cù DGS (Image 1) è
cuscinetti di oliu idrodinamicu. In u casu di cuscinetti porosi pressurizzati esternamente, u cuscinettu serà in un modu di forza equilibrata quandu a pressione di input volte l'area uguale à a carica tutale nantu à u cuscinettu. Questu hè un casu tribologicu interessante postu chì ci hè zero lifting o air gap. Ci serà u flussu zero, ma a forza idrostatica di a pressione di l'aria contr'à a superficia contr'à a superficia sottu à a faccia di u cuscinettu sempre unweights a carica tutale è risultati in un coefficient di attritu vicinu à zero, ancu s'è e facci sò sempre in cuntattu.
Per esempiu, se una faccia di segellu di grafite hà una superficie di 10 centimetri quadrati è 1 000 liri di forza di chjude è u grafite hà un coefficient di attritu di 0,1, averebbe bisognu di 100 liri di forza per inizià u muvimentu. Ma cù una fonte di pressione esterna di 100 psi purtata à traversu u grafite poroso à a so faccia, ci saria essenzialmente una forza zero necessaria per inizià u muvimentu. Questu hè malgradu u fattu chì ci hè ancu 1 000 liri di forza di chjude chì strinsenu e duie facce inseme è chì e facci sò in cuntattu fisicu.
Una classa di materiali di cuscinetti pianu cum'è: grafite, carboni è ceramiche cum'è l'alumina è i carburi di siliciu chì sò cunnisciuti da l'industrii turbo è sò naturalmente porosi cusì ponu esse aduprati cum'è cuscinetti pressurizzati esternamente chì sò cuscinetti di film fluidu senza cuntattu. Ci hè una funzione hibrida induve a pressione esterna hè aduprata per unweight a pressione di u cuntattu o a forza di chjude di u sigellu da a tribologia chì si passa in e facce di u sigellu di cuntattu. Questu permette à l'operatore di a pompa qualcosa di aghjustà fora di a pompa per trattà l'applicazioni problematiche è l'operazioni di velocità più alta mentre utilizanu sigilli meccanichi.
Stu principiu hè ancu applicà à spazzole, commutatori, eccitatori, o qualsiasi cunduttore di cuntattu chì pò esse usatu per piglià dati o correnti elettriche nantu o fora di l'uggetti rotanti. Cum'è i rotori spin più veloce è esce aumenta, pò esse difficiule di mantene sti dispusitivi in cuntattu cù l'arbulu, è hè spessu necessariu d'aumentà a pressione di primavera chì li tenite contr'à l'arbulu. Sfurtunatamente, soprattuttu in u casu di u funziunamentu d'alta veloce, questu aumentu di a forza di cuntattu hè ancu risultatu in più calore è usura. U listessu principiu hibridu applicatu à e facce di sigilli meccanichi descritti sopra pò ancu esse applicatu quì, induve u cuntattu fisicu hè necessariu per a conduttività elettrica trà e parti stazionarie è rotanti. A pressione esterna pò esse aduprata cum'è a pressione da un cilindru idraulicu per riduce l'attrito à l'interfaccia dinamica mentre aumentendu ancu a forza di primavera o a forza di chiusura necessaria per mantene a spazzola o a faccia di sigillatura in cuntattu cù l'arbre rotante.
Tempu di post: 21-oct-2023