যান্ত্রিক সিলগুলিকে বল ভারসাম্য বজায় রাখার একটি নতুন উপায়

পাম্পগুলি যান্ত্রিক সিলের বৃহত্তম ব্যবহারকারীদের মধ্যে একটি। নাম থেকেই বোঝা যাচ্ছে, যান্ত্রিক সিলগুলি হল যোগাযোগ-ধরণের সিল, যা অ্যারোডাইনামিক বা ল্যাবিরিন্থ নন-কন্টাক্ট সিল থেকে আলাদা।যান্ত্রিক সীলসুষম যান্ত্রিক সীল হিসাবেও চিহ্নিত করা হয় অথবাভারসাম্যহীন যান্ত্রিক সীল। এটি স্থির সিল ফেসের পিছনে কত শতাংশ, যদি থাকে, প্রক্রিয়া চাপ আসতে পারে তা নির্দেশ করে। যদি সিল ফেসটি স্পিনিং ফেসের বিরুদ্ধে ঠেলে না দেওয়া হয় (যেমন একটি পুশার-টাইপ সিলের ক্ষেত্রে) অথবা সিল করার প্রয়োজন এমন চাপে প্রক্রিয়া তরলকে সিল ফেসের পিছনে যেতে না দেওয়া হয়, তাহলে প্রক্রিয়া চাপ সিল ফেসটিকে পিছনে ঠেলে খুলে দেবে। সিল ডিজাইনারকে প্রয়োজনীয় ক্লোজিং ফোর্স সহ একটি সিল ডিজাইন করার জন্য সমস্ত অপারেটিং শর্ত বিবেচনা করতে হবে, কিন্তু এত বেশি বল নয় যে গতিশীল সিল ফেসে ইউনিট লোডিং অত্যধিক তাপ এবং ক্ষয় তৈরি করে। এটি একটি সূক্ষ্ম ভারসাম্য যা পাম্পের নির্ভরযোগ্যতা তৈরি করে বা ভেঙে দেয়।

গতিশীল সীলটি প্রচলিত পদ্ধতির পরিবর্তে একটি খোলার বল সক্ষম করে মুখ করে
উপরে বর্ণিত ক্লোজিং ফোর্সের ভারসাম্য বজায় রাখা। এটি প্রয়োজনীয় ক্লোজিং ফোর্সকে বাদ দেয় না বরং পাম্প ডিজাইনার এবং ব্যবহারকারীকে সিলের মুখগুলি ওজন কমাতে বা আনলোড করার অনুমতি দিয়ে ঘুরতে আরেকটি নব দেয়, একই সাথে প্রয়োজনীয় ক্লোজিং ফোর্স বজায় রাখে, ফলে তাপ এবং ক্ষয় হ্রাস পায় এবং সম্ভাব্য অপারেটিং অবস্থা প্রশস্ত হয়।

শুকনো গ্যাস সিল (ডিজিএস)কম্প্রেসারে ব্যবহৃত, সিলের মুখগুলিতে একটি খোলার বল প্রদান করে। এই বলটি একটি অ্যারোডাইনামিক বিয়ারিং নীতি দ্বারা তৈরি করা হয়, যেখানে সূক্ষ্ম পাম্পিং খাঁজগুলি সিলের উচ্চ-চাপ প্রক্রিয়ার দিক থেকে, ফাঁকে এবং সিলের মুখ জুড়ে একটি অ-যোগাযোগ তরল ফিল্ম বিয়ারিং হিসাবে গ্যাসকে উৎসাহিত করতে সাহায্য করে।

একটি শুষ্ক গ্যাস সিল ফেসের বায়ুগতিগত বিয়ারিং খোলার বল। লাইনের ঢাল একটি ফাঁকে কঠোরতার প্রতিনিধিত্ব করে। মনে রাখবেন যে ফাঁকটি মাইক্রনে।
একই ঘটনা হাইড্রোডাইনামিক তেল বিয়ারিংগুলিতে ঘটে যা বেশিরভাগ বৃহৎ কেন্দ্রাতিগ কম্প্রেসার এবং পাম্প রোটারগুলিকে সমর্থন করে এবং বেন্টলি দ্বারা দেখানো রটার ডায়নামিক এক্সেন্ট্রিসিটি প্লটে দেখা যায়। এই প্রভাবটি একটি স্থিতিশীল ব্যাক স্টপ প্রদান করে এবং হাইড্রোডাইনামিক তেল বিয়ারিং এবং ডিজিএসের সাফল্যের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। যান্ত্রিক সিলগুলিতে একটি অ্যারোডাইনামিক ডিজিএস মুখের মতো সূক্ষ্ম পাম্পিং খাঁজ থাকে না। ক্লোজিং বল থেকে ওজন কমানোর জন্য বহিরাগত চাপযুক্ত গ্যাস বিয়ারিং নীতিগুলি ব্যবহার করার একটি উপায় থাকতে পারে।যান্ত্রিক সীল মুখs.

তরল-ফিল্ম বিয়ারিং প্যারামিটারের গুণগত প্লট বনাম জার্নাল এক্সেন্ট্রিসিটি অনুপাত। জার্নালটি বিয়ারিংয়ের কেন্দ্রে থাকলে কঠোরতা, K, এবং স্যাঁতসেঁতে, D, সর্বনিম্ন হয়। জার্নালটি বিয়ারিং পৃষ্ঠের কাছাকাছি আসার সাথে সাথে, কঠোরতা এবং স্যাঁতসেঁতে নাটকীয়ভাবে বৃদ্ধি পায়।

বাহ্যিকভাবে চাপযুক্ত অ্যারোস্ট্যাটিক গ্যাস বিয়ারিংগুলি চাপযুক্ত গ্যাসের উৎস ব্যবহার করে, যেখানে গতিশীল বিয়ারিংগুলি ফাঁক চাপ তৈরি করতে পৃষ্ঠের মধ্যে আপেক্ষিক গতি ব্যবহার করে। বাহ্যিকভাবে চাপযুক্ত প্রযুক্তির কমপক্ষে দুটি মৌলিক সুবিধা রয়েছে। প্রথমত, চাপযুক্ত গ্যাসটি সিল ফাঁকে গ্যাসকে অগভীর পাম্পিং খাঁজ দিয়ে উৎসাহিত করার পরিবর্তে নিয়ন্ত্রিত পদ্ধতিতে সিল মুখগুলির মধ্যে সরাসরি ইনজেক্ট করা যেতে পারে যার জন্য গতি প্রয়োজন। এটি ঘূর্ণন শুরু হওয়ার আগে সিল মুখগুলিকে আলাদা করতে সক্ষম করে। এমনকি যদি মুখগুলি একসাথে মুচড়ে দেওয়া হয়, তবে শূন্য ঘর্ষণ শুরু হওয়ার জন্য এগুলি খোলা থাকবে এবং সরাসরি তাদের মধ্যে চাপ ইনজেক্ট করা হলে বন্ধ হয়ে যাবে। অতিরিক্তভাবে, যদি সিলটি গরম থাকে, তবে বাহ্যিক চাপের মাধ্যমে সিলের মুখের উপর চাপ বাড়ানো সম্ভব। তখন ফাঁকটি চাপের সাথে আনুপাতিকভাবে বৃদ্ধি পাবে, তবে শিয়ার থেকে তাপ ফাঁকের ঘনক ফাংশনের উপর পড়বে। এটি অপারেটরকে তাপ উৎপাদনের বিরুদ্ধে লিভারেজ করার জন্য একটি নতুন ক্ষমতা দেয়।

কম্প্রেসারের আরেকটি সুবিধা হলো, ডিজিএসের মতো মুখের উপর দিয়ে প্রবাহিত হয় না। পরিবর্তে, সিলের মুখের মধ্যে সর্বোচ্চ চাপ থাকে এবং বাহ্যিক চাপ বায়ুমণ্ডলে প্রবাহিত হয় বা একদিকে প্রবাহিত হয় এবং অন্য দিক থেকে কম্প্রেসারে প্রবেশ করে। এটি প্রক্রিয়াটিকে ফাঁক থেকে দূরে রেখে নির্ভরযোগ্যতা বৃদ্ধি করে। পাম্পগুলিতে এটি কোনও সুবিধা নাও হতে পারে কারণ একটি সংকোচনযোগ্য গ্যাসকে পাম্পে জোর করে প্রবেশ করানো অবাঞ্ছিত হতে পারে। পাম্পের ভিতরে সংকোচনযোগ্য গ্যাসগুলি গহ্বর বা বায়ু হাতুড়ির সমস্যা সৃষ্টি করতে পারে। তবে, পাম্প প্রক্রিয়ায় গ্যাস প্রবাহের অসুবিধা ছাড়াই পাম্পগুলির জন্য একটি অ-সংযোগকারী বা ঘর্ষণ-মুক্ত সিল থাকা আকর্ষণীয় হবে। শূন্য প্রবাহ সহ একটি বাহ্যিক চাপযুক্ত গ্যাস বিয়ারিং থাকা কি সম্ভব?

ক্ষতিপূরণ
সকল বাহ্যিক চাপযুক্ত বিয়ারিং-এরই কিছু না কিছু ক্ষতিপূরণ থাকে। ক্ষতিপূরণ হল এক ধরণের সীমাবদ্ধতা যা চাপকে সংরক্ষিত অবস্থায় রাখে। ক্ষতিপূরণের সবচেয়ে সাধারণ রূপ হল ছিদ্র ব্যবহার, তবে খাঁজ, ধাপ এবং ছিদ্রযুক্ত ক্ষতিপূরণ কৌশলও রয়েছে। ক্ষতিপূরণ বিয়ারিং বা সিল ফেসগুলিকে স্পর্শ না করেই একে অপরের কাছাকাছি চলতে সক্ষম করে, কারণ তারা যত কাছে আসে, তাদের মধ্যে গ্যাসের চাপ তত বেশি হয়, যার ফলে ফেসগুলি আলাদা হয়ে যায়।

উদাহরণস্বরূপ, একটি সমতল ছিদ্রের ক্ষতিপূরণপ্রাপ্ত গ্যাস বিয়ারিংয়ের নীচে (চিত্র 3), গড়
ফাঁকের চাপ বিয়ারিংয়ের মোট লোডকে ফেস এরিয়া দিয়ে ভাগ করলে সমান হবে, এটি ইউনিট লোডিং। যদি এই উৎস গ্যাসের চাপ প্রতি বর্গ ইঞ্চিতে 60 পাউন্ড (psi) হয় এবং ফেসটিতে 10 বর্গ ইঞ্চি ক্ষেত্রফল থাকে এবং 300 পাউন্ড লোড থাকে, তাহলে বিয়ারিং গ্যাপে গড়ে 30 psi থাকবে। সাধারণত, ফাঁকটি প্রায় 0.0003 ইঞ্চি হবে, এবং ফাঁকটি এত ছোট হওয়ায়, প্রবাহটি প্রতি মিনিটে প্রায় 0.2 স্ট্যান্ডার্ড ঘনফুট (scfm) হবে। কারণ ফাঁকের ঠিক আগে একটি অরিফিস রেস্ট্রিক্টর থাকে যা চাপকে রিজার্ভ অবস্থায় ধরে রাখে, যদি লোড 400 পাউন্ডে বৃদ্ধি পায় তবে বিয়ারিং গ্যাপটি প্রায় 0.0002 ইঞ্চিতে কমে যায়, যা ফাঁকের মধ্য দিয়ে প্রবাহকে 0.1 scfm কমিয়ে দেয়। দ্বিতীয় সীমাবদ্ধতার এই বৃদ্ধি অরিফিস রেস্ট্রিক্টরকে পর্যাপ্ত প্রবাহ দেয় যাতে ফাঁকের গড় চাপ 40 psi পর্যন্ত বৃদ্ধি পায় এবং বর্ধিত লোডকে সমর্থন করে।

এটি একটি স্থানাঙ্ক পরিমাপ যন্ত্রে (CMM) পাওয়া একটি সাধারণ ছিদ্রযুক্ত বায়ু বিয়ারিংয়ের একটি কাটঅ্যাওয়ে পার্শ্ব দৃশ্য। যদি একটি বায়ুসংক্রান্ত সিস্টেমকে "ক্ষতিপূরণপ্রাপ্ত বিয়ারিং" হিসাবে বিবেচনা করা হয় তবে এটির বিয়ারিং গ্যাপ সীমাবদ্ধতার উপরে একটি সীমাবদ্ধতা থাকা প্রয়োজন।
ছিদ্র বনাম ছিদ্রযুক্ত ক্ষতিপূরণ
ছিদ্র ক্ষতিপূরণ হল ক্ষতিপূরণের সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত রূপ। একটি সাধারণ ছিদ্রের ব্যাস .010 ইঞ্চি হতে পারে, কিন্তু যেহেতু এটি কয়েক বর্গ ইঞ্চি এলাকা জুড়ে প্রবাহিত হচ্ছে, তাই এটি তার চেয়েও অনেক বেশি মাত্রার এলাকা জুড়ে প্রবাহিত হচ্ছে, তাই গ্যাসের বেগ বেশি হতে পারে। প্রায়শই, ছিদ্রের আকারের ক্ষয় এড়াতে এবং বিয়ারিংয়ের কর্মক্ষমতা পরিবর্তন এড়াতে ছিদ্রগুলিকে রুবি বা নীলকান্তমণি দিয়ে সঠিকভাবে কাটা হয়। আরেকটি সমস্যা হল যে 0.0002 ইঞ্চির কম ফাঁকে, ছিদ্রের চারপাশের অঞ্চলটি মুখের বাকি অংশে প্রবাহকে আটকে দিতে শুরু করে, এই সময়ে গ্যাস ফিল্মের পতন ঘটে। লিফট অফ করার সময়ও একই ঘটনা ঘটে, কারণ কেবল ছিদ্রের অঞ্চল এবং লিফট শুরু করার জন্য কোনও খাঁজ পাওয়া যায়। এটি সিল প্ল্যানে বাহ্যিকভাবে চাপযুক্ত বিয়ারিং দেখা না যাওয়ার একটি প্রধান কারণ।

ছিদ্রযুক্ত ক্ষতিপূরণপ্রাপ্ত বিয়ারিংয়ের ক্ষেত্রে এটি প্রযোজ্য নয়, বরং কঠোরতা অব্যাহত থাকে
লোড বৃদ্ধি এবং ব্যবধান হ্রাসের সাথে সাথে বৃদ্ধি পায়, ঠিক যেমনটি ডিজিএসের ক্ষেত্রে (চিত্র 1) এবং
হাইড্রোডায়নামিক তেল বিয়ারিং। বাহ্যিক চাপযুক্ত ছিদ্রযুক্ত বিয়ারিংয়ের ক্ষেত্রে, যখন ইনপুট চাপের গুণ ক্ষেত্রফল বিয়ারিংয়ের মোট লোডের সমান হয় তখন বিয়ারিংটি একটি সুষম বল মোডে থাকবে। এটি একটি আকর্ষণীয় ট্রাইবোলজিক্যাল কেস কারণ শূন্য লিফট বা বায়ু ফাঁক থাকে। শূন্য প্রবাহ থাকবে, কিন্তু বিয়ারিংয়ের মুখের নীচে পাল্টা পৃষ্ঠের বিরুদ্ধে বায়ুচাপের হাইড্রোস্ট্যাটিক বল এখনও মোট লোডকে ওজনহীন করে এবং ঘর্ষণ সহগের প্রায় শূন্যের দিকে নিয়ে যায় - যদিও মুখগুলি এখনও যোগাযোগে থাকে।

উদাহরণস্বরূপ, যদি একটি গ্রাফাইট সিল ফেসের ক্ষেত্রফল ১০ বর্গ ইঞ্চি এবং ১,০০০ পাউন্ড ক্লোজিং বল থাকে এবং গ্রাফাইটের ঘর্ষণ সহগ ০.১ হয়, তাহলে গতি শুরু করতে ১০০ পাউন্ড বল প্রয়োজন হবে। কিন্তু ১০০ পিএসআই এর একটি বহিরাগত চাপ উৎস ছিদ্রযুক্ত গ্রাফাইটের মধ্য দিয়ে এর মুখের দিকে পোর্ট করা হলে, গতি শুরু করতে মূলত শূন্য বলের প্রয়োজন হবে। যদিও দুটি ফেস একসাথে চেপে ধরে এবং ফেসগুলি শারীরিক সংস্পর্শে থাকে, তবুও ১,০০০ পাউন্ড ক্লোজিং বল রয়েছে।

এক ধরণের প্লেইন বিয়ারিং উপকরণ যেমন: গ্রাফাইট, কার্বন এবং সিরামিক যেমন অ্যালুমিনা এবং সিলিকন-কার্বাইড যা টার্বো শিল্পে পরিচিত এবং প্রাকৃতিকভাবে ছিদ্রযুক্ত তাই এগুলিকে বাহ্যিকভাবে চাপযুক্ত বিয়ারিং হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে যা যোগাযোগহীন তরল ফিল্ম বিয়ারিং। একটি হাইব্রিড ফাংশন রয়েছে যেখানে যোগাযোগের চাপ বা সিলের ক্লোজিং বলকে যোগাযোগের সিলের মুখগুলিতে চলমান ট্রাইবোলজি থেকে ওজন কমাতে বাহ্যিক চাপ ব্যবহার করা হয়। এটি পাম্প অপারেটরকে যান্ত্রিক সিল ব্যবহার করার সময় সমস্যাযুক্ত অ্যাপ্লিকেশন এবং উচ্চ গতির ক্রিয়াকলাপ মোকাবেলা করার জন্য পাম্পের বাইরে কিছু সামঞ্জস্য করতে দেয়।

এই নীতিটি ব্রাশ, কমিউটেটর, এক্সাইটার, অথবা যেকোনো যোগাযোগ পরিবাহীর ক্ষেত্রেও প্রযোজ্য যা ঘূর্ণায়মান বস্তুর উপর বা বন্ধ করে তথ্য বা বৈদ্যুতিক প্রবাহ গ্রহণ করতে ব্যবহৃত হতে পারে। রোটরগুলি দ্রুত ঘোরে এবং রান আউট হয়ে যায়, তাই এই ডিভাইসগুলিকে শ্যাফটের সংস্পর্শে রাখা কঠিন হতে পারে এবং প্রায়শই শ্যাফটের বিরুদ্ধে তাদের ধরে রাখার জন্য স্প্রিং চাপ বৃদ্ধি করা প্রয়োজন। দুর্ভাগ্যবশত, বিশেষ করে উচ্চ-গতির অপারেশনের ক্ষেত্রে, যোগাযোগ বলের এই বৃদ্ধির ফলে আরও তাপ এবং ক্ষয় হয়। উপরে বর্ণিত যান্ত্রিক সিল ফেসের ক্ষেত্রে প্রয়োগ করা একই হাইব্রিড নীতি এখানেও প্রয়োগ করা যেতে পারে, যেখানে স্থির এবং ঘূর্ণায়মান অংশগুলির মধ্যে বৈদ্যুতিক পরিবাহিতার জন্য শারীরিক যোগাযোগ প্রয়োজন। গতিশীল ইন্টারফেসে ঘর্ষণ কমাতে হাইড্রোলিক সিলিন্ডারের চাপের মতো বাহ্যিক চাপ ব্যবহার করা যেতে পারে এবং ব্রাশ বা সিল ফেসকে ঘূর্ণায়মান শ্যাফটের সংস্পর্শে রাখার জন্য প্রয়োজনীয় স্প্রিং ফোর্স বা ক্লোজিং ফোর্স বৃদ্ধি করা যেতে পারে।