توضیحات

مکانیکال سیل‌ها (Mechanical Seals)

تعریف:

مکانیکال سیل یک سیستم آب‌بندی مکانیکی است که برای جلوگیری از نشت سیال (مایع یا گاز) بین دو قسمت در حال حرکت (معمولاً شفت دوار و محفظه ثابت) در تجهیزات صنعتی مانند پمپ‌ها، کمپرسورها، میکسرها و توربین‌ها استفاده می‌شود. مکانیکال سیل‌ها به عنوان جایگزینی برای روش‌های سنتی آب‌بندی مانند پکینگ‌ها (Packing) به کار می‌روند، زیرا کارایی بهتر، طول عمر بیشتر و کاهش نشتی را فراهم می‌کنند.

اجزای اصلی مکانیکال سیل:

مکانیکال سیل‌ها از چند بخش اصلی تشکیل شده‌اند که کارکرد آنها تضمین‌کننده آب‌بندی است:

1. سطوح آب‌بندی (Sealing Faces):

   • دو سطح اصلی که یکی ثابت (Stationary Face) و دیگری متحرک (Rotary Face) است.
   • این سطوح معمولاً از مواد مقاوم مانند کربن، سرامیک، سیلیکون کاربید یا تنگستن کاربید ساخته می‌شوند.
   • تماس این دو سطح، مانع از نشت سیال می‌شود.

2. فنر یا مکانیسم فشاری (Spring Mechanism):

   • این قسمت فشار لازم را بر روی سطوح آب‌بندی وارد می‌کند تا تماس میان آنها حفظ شود.
   • انواع مختلف فنرها شامل تک‌فنر، چندفنر یا مکانیزم‌های بلوز (Bellows) هستند.

3. اورینگ‌ها یا واشرهای آب‌بندی (Secondary Seals):

   • این قسمت‌ها از نشت سیال در اطراف شفت یا محفظه جلوگیری می‌کنند.
   • معمولاً از موادی مانند لاستیک (Nitrile، EPDM، Viton) یا تفلون ساخته می‌شوند.

4. محفظه نگهدارنده (Seal Housing):

   • قاب یا نگهدارنده‌ای که اجزای مکانیکال سیل را در جای خود نگه می‌دارد و به شفت یا محفظه متصل است.

5. شفت یا آستین شفت (Shaft/Sleeve):

   • قسمتی که مکانیکال سیل روی آن نصب می‌شود و معمولاً در حال چرخش است.

نحوه عملکرد مکانیکال سیل:

• مکانیکال سیل با ایجاد یک لایه بسیار نازک از سیال (فیلم سیال) بین سطوح آب‌بندی، مانع از نشت سیال می‌شود. این فیلم سیال به کاهش اصطکاک و انتقال حرارت کمک می‌کند.
• فنر یا بلوز مکانیکی، فشار لازم را بر روی سطوح آب‌بندی فراهم می‌کند تا آنها در تماس نزدیک باقی بمانند.
• در صورت وجود فشار سیال در سیستم، این فشار به بهبود عملکرد آب‌بندی کمک می‌کند.

انواع مکانیکال سیل‌ها:

مکانیکال سیل‌ها در انواع مختلفی طراحی می‌شوند که هر کدام برای کاربردهای خاص مناسب هستند:

1. مکانیکال سیل تک‌مرحله‌ای (Single Mechanical Seal):

• متداول‌ترین نوع سیل.
• مناسب برای کاربردهایی با فشار و دمای متوسط.
• دارای یک سطح آب‌بندی اصلی است.

2. مکانیکال سیل دو‌مرحله‌ای (Double Mechanical Seal):

• از دو مجموعه سطح آب‌بندی استفاده می‌کند.
• برای محیط‌های با فشار بالا یا سیالات خطرناک که نباید نشت کنند، به کار می‌رود.
• معمولاً از یک سیال حائل (Barrier Fluid) بین دو سیل استفاده می‌شود.

3. سیل با بلوز فلزی (Metal Bellows Seal):

• به جای فنر از بلوز فلزی استفاده می‌کند.
• مناسب برای دماهای بالا یا محیط‌های خورنده.
• طراحی ساده‌تر و بدون قطعات متحرک اضافی.

4. سیل کارتریجی (Cartridge Seal):

• یک واحد پیش‌مونتاژ شده که نصب آن بسیار آسان است.
• کاهش خطاهای نصب و افزایش طول عمر.

5. سیل خشک (Dry Gas Seal):

• برای گازها استفاده می‌شود.
• در کمپرسورهای گازی و توربین‌ها کاربرد دارد.

6. سیل تماس غیرمستقیم (Non-Contacting Seal):

• سطوح آب‌بندی به طور مستقیم با یکدیگر تماس ندارند و از یک لایه گاز برای آب‌بندی استفاده می‌کنند.
• مناسب برای کاربردهای با سرعت بالا.

مزایا و معایب مکانیکال سیل:

مزایا:

1. کاهش چشمگیر نشتی سیال.
2. افزایش عمر مفید تجهیزات.
3. کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری.
4. عملکرد مناسب در فشارهای بالا و دماهای متغیر.
5. کاهش اصطکاک و سایش در مقایسه با پکینگ‌ها.

معایب:

1. هزینه اولیه بالاتر نسبت به پکینگ‌ها.
2. نیاز به دقت بالا در نصب.
3. در صورت خرابی، ممکن است تعمیر آن پیچیده باشد.

کاربردهای مکانیکال سیل:

مکانیکال سیل‌ها در طیف گسترده‌ای از صنایع استفاده می‌شوند، از جمله:

1. صنعت نفت و گاز: برای آب‌بندی پمپ‌های انتقال سوخت، مایعات خورنده و گازها.
2. صنایع شیمیایی: برای سیالات خورنده و خطرناک.
3. صنایع غذایی و دارویی: برای سیالات بهداشتی و حساس.
4. صنعت برق: در توربین‌ها و ژنراتورها.
5. صنایع معدنی و فلزی: در پمپ‌های دوغاب و تجهیزات سنگین.

نکات مهم در نگهداری و نصب:

1. انتخاب درست: مکانیکال سیل باید بر اساس نوع سیال، دما، فشار و شرایط محیطی انتخاب شود.
2. نصب دقیق: نصب نادرست می‌تواند منجر به خرابی زودهنگام سیل شود.
3. تمیزی: سطوح آب‌بندی باید کاملاً تمیز باشند تا از آسیب و سایش جلوگیری شود.
4. بررسی دوره‌ای: به طور منظم مکانیکال سیل را از نظر نشتی یا سایش بررسی کنید.
5. خنک‌کاری مناسب: برای جلوگیری از حرارت زیاد و سایش، سیستم خنک‌کاری باید به درستی کار کند.

نتیجه‌گیری:

مکانیکال سیل‌ها یکی از مهم‌ترین اجزای تجهیزات دوار صنعتی هستند که نقش حیاتی در جلوگیری از نشت سیالات و حفظ عملکرد ایمن و پایدار سیستم ایفا می‌کنند. انتخاب درست نوع مکانیکال سیل، نصب صحیح و نگهداری منظم می‌تواند بهره‌وری سیستم را افزایش داده و هزینه‌های تعمیرات را کاهش دهد.

سرفصل ها:

• شناخت و آشنایی با انواع آب بندها
• آب بندهای متحرک
• آب بندهای ساکن
• آب بندهای مکانیکی
• انواع oil seal
• مزایای oil seal
• نصب صحیح oil seal
• خرابی های oil seal
• دلایل خرابی حین جازدن
• آب بندهای هیدولیکی
• آب بند مارپیچی
• آب بند دیافراگمی
• گسکتها
• واشرهای اسپریال
• واشر سرسیلندر
• آب بندهای خمیری
• سیل بیرینگ
• فاکتورهای مهم انتخاب آب بندهای مکانیکی
• قاعده کلی و پارامترهای آب بندها