পাম্প হলো মেকানিক্যাল সিলের অন্যতম প্রধান ব্যবহারকারী। নাম থেকেই বোঝা যায়, মেকানিক্যাল সিল হলো সংস্পর্শ-ভিত্তিক সিল, যা অ্যারোডাইনামিক বা ল্যাবিরিন্থ অ-সংস্পর্শ সিল থেকে ভিন্ন।যান্ত্রিক সীলভারসাম্যপূর্ণ যান্ত্রিক সীল বা হিসাবেও চিহ্নিত করা হয়ভারসাম্যহীন যান্ত্রিক সীলএর দ্বারা বোঝানো হয় যে, প্রসেস প্রেসারের কত শতাংশ, বা আদৌ কোনো অংশ, স্থির সিল ফেসের পেছন দিয়ে আসতে পারে। যদি সিল ফেসটিকে ঘূর্ণায়মান ফেসের বিপরীতে ঠেলে না দেওয়া হয় (যেমন পুশার-টাইপ সিলের ক্ষেত্রে) অথবা যে চাপে সিল করা প্রয়োজন সেই চাপের প্রসেস ফ্লুইডকে সিল ফেসের পেছনে আসতে না দেওয়া হয়, তাহলে প্রসেস প্রেসার সিল ফেসটিকে ধাক্কা দিয়ে পেছনে সরিয়ে দেবে এবং খুলে দেবে। সিল ডিজাইনারকে সমস্ত অপারেটিং পরিস্থিতি বিবেচনা করে এমন একটি সিল ডিজাইন করতে হবে যাতে প্রয়োজনীয় ক্লোজিং ফোর্স থাকে, কিন্তু ফোর্স এত বেশি না হয় যে ডাইনামিক সিল ফেসে ইউনিট লোডিংয়ের কারণে অতিরিক্ত তাপ ও ক্ষয় সৃষ্টি হয়। এটি একটি সূক্ষ্ম ভারসাম্য যা পাম্পের নির্ভরযোগ্যতা নির্ধারণ করে।
ডাইনামিক সিল ফেসগুলি প্রচলিত পদ্ধতির পরিবর্তে একটি খোলার বল প্রয়োগ করে।
উপরে বর্ণিত পদ্ধতি অনুযায়ী বন্ধ করার বলের ভারসাম্য রক্ষা করা হয়। এটি প্রয়োজনীয় বন্ধ করার বলকে সম্পূর্ণরূপে দূর করে না, বরং পাম্পের নকশাকার এবং ব্যবহারকারীকে আরেকটি বিকল্প দেয়। এর মাধ্যমে প্রয়োজনীয় বন্ধ করার বল বজায় রেখে সিলের পৃষ্ঠতলগুলোকে ভারমুক্ত বা আনলোড করা যায়, যা তাপ ও ক্ষয় হ্রাস করার পাশাপাশি সম্ভাব্য কার্যপরিবেশের পরিধিও প্রসারিত করে।
ড্রাই গ্যাস সিল (ডিজিএস)কম্প্রেসারে প্রায়শই ব্যবহৃত এই যন্ত্রটি সিলের পৃষ্ঠতলে একটি উন্মোচনকারী বল প্রদান করে। এই বলটি একটি অ্যারোডাইনামিক বেয়ারিং নীতির মাধ্যমে তৈরি হয়, যেখানে সূক্ষ্ম পাম্পিং খাঁজগুলো সিলের উচ্চ-চাপযুক্ত প্রসেস সাইড থেকে গ্যাসকে ফাঁকের মধ্যে এবং সিলের পৃষ্ঠতল জুড়ে একটি অ-স্পর্শী ফ্লুইড ফিল্ম বেয়ারিং হিসেবে প্রবাহিত হতে সাহায্য করে।
একটি শুষ্ক গ্যাস সিল পৃষ্ঠের বায়ুগতিবিদ্যাগত বিয়ারিং খোলার বল। রেখাটির ঢাল একটি ফাঁকের দৃঢ়তার প্রতিনিধিত্ব করে। উল্লেখ্য যে, ফাঁকটি মাইক্রনে পরিমাপ করা হয়।
বেশিরভাগ বড় সেন্ট্রিফিউগাল কম্প্রেসার এবং পাম্প রোটরকে সাপোর্টকারী হাইড্রোডাইনামিক অয়েল বেয়ারিংগুলিতেও একই ঘটনা ঘটে এবং বেন্টলি দ্বারা প্রদর্শিত রোটর ডাইনামিক এক্সেন্ট্রিসিটি প্লটগুলিতে এটি দেখা যায়। এই প্রভাবটি একটি স্থিতিশীল ব্যাক স্টপ প্রদান করে এবং হাইড্রোডাইনামিক অয়েল বেয়ারিং ও ডিজিএস-এর সাফল্যের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। মেকানিক্যাল সিলগুলিতে সেই সূক্ষ্ম পাম্পিং খাঁজ থাকে না যা একটি অ্যারোডাইনামিক ডিজিএস-এর পৃষ্ঠে পাওয়া যেতে পারে। ক্লোজিং ফোর্সের ভার কমানোর জন্য বাহ্যিকভাবে চাপযুক্ত গ্যাস বেয়ারিং নীতি ব্যবহার করার একটি উপায় থাকতে পারে।যান্ত্রিক সীল মুখs.
জার্নাল উৎকেন্দ্রিকতা অনুপাতের সাপেক্ষে ফ্লুইড-ফিল্ম বেয়ারিং প্যারামিটারগুলোর গুণগত লেখচিত্র। যখন জার্নালটি বেয়ারিংয়ের কেন্দ্রে থাকে, তখন দৃঢ়তা, K, এবং অবমন্দন, D, সর্বনিম্ন হয়। জার্নালটি বেয়ারিং পৃষ্ঠের কাছাকাছি আসার সাথে সাথে দৃঢ়তা এবং অবমন্দন নাটকীয়ভাবে বৃদ্ধি পায়।
বাহ্যিকভাবে চাপযুক্ত অ্যারোস্ট্যাটিক গ্যাস বিয়ারিংগুলিতে চাপযুক্ত গ্যাসের একটি উৎস ব্যবহার করা হয়, যেখানে ডাইনামিক বিয়ারিংগুলি গ্যাপ প্রেশার তৈরি করার জন্য পৃষ্ঠতলগুলির মধ্যে আপেক্ষিক গতি ব্যবহার করে। বাহ্যিকভাবে চাপযুক্ত প্রযুক্তির অন্তত দুটি মৌলিক সুবিধা রয়েছে। প্রথমত, চাপযুক্ত গ্যাসকে নিয়ন্ত্রিত উপায়ে সরাসরি সিলের পৃষ্ঠতলগুলির মধ্যে প্রবেশ করানো যেতে পারে, যা অগভীর পাম্পিং গ্রুভের মাধ্যমে সিলের ফাঁকে গ্যাস প্রবেশ করানোর চেয়ে ভালো, যেখানে গতি প্রয়োজন হয়। এটি ঘূর্ণন শুরু হওয়ার আগেই সিলের পৃষ্ঠতলগুলিকে আলাদা করতে সক্ষম করে। এমনকি যদি পৃষ্ঠতলগুলি একসাথে চেপেও ধরা হয়, তাদের মধ্যে সরাসরি চাপ প্রবেশ করালে শূন্য ঘর্ষণে চালু ও বন্ধ করার জন্য সেগুলি খুলে যাবে। উপরন্তু, যদি সিলটি গরম অবস্থায় চলে, তবে বাহ্যিক চাপ প্রয়োগ করে সিলের পৃষ্ঠতলে চাপ বাড়ানো সম্ভব। তখন ফাঁকটি চাপের সাথে সমানুপাতিকভাবে বাড়বে, কিন্তু শিয়ার থেকে উৎপন্ন তাপ ফাঁকের ঘন ফাংশনে পড়বে। এটি অপারেটরকে তাপ উৎপাদনের বিরুদ্ধে কাজ করার একটি নতুন ক্ষমতা প্রদান করে।
কম্প্রেসারে আরেকটি সুবিধা হলো, ডিজিএস (DGS)-এর মতো এর পৃষ্ঠতল জুড়ে কোনো প্রবাহ হয় না। এর পরিবর্তে, সর্বোচ্চ চাপ সিলের পৃষ্ঠতলগুলোর মধ্যে থাকে, এবং বাইরের চাপ একদিক দিয়ে বায়ুমণ্ডলে বা বাতাসে বেরিয়ে যায় এবং অন্যদিক দিয়ে কম্প্রেসারে প্রবেশ করে। এটি প্রসেসকে গ্যাপের বাইরে রেখে নির্ভরযোগ্যতা বাড়ায়। পাম্পের ক্ষেত্রে এটি সুবিধাজনক নাও হতে পারে, কারণ একটি সংকোচনযোগ্য গ্যাসকে জোর করে পাম্পের মধ্যে প্রবেশ করানো অনাকাঙ্ক্ষিত হতে পারে। পাম্পের ভিতরে সংকোচনযোগ্য গ্যাস ক্যাভিটেশন বা এয়ার হ্যামার সমস্যার কারণ হতে পারে। তবে, পাম্প প্রসেসে গ্যাস প্রবাহের অসুবিধা ছাড়াই পাম্পের জন্য একটি অ-স্পর্শকারী বা ঘর্ষণ-মুক্ত সিল থাকাটা আকর্ষণীয় হবে। শূন্য প্রবাহ সহ একটি বাহ্যিকভাবে চাপযুক্ত গ্যাস বিয়ারিং তৈরি করা কি সম্ভব?
ক্ষতিপূরণ
বাহ্যিকভাবে চাপযুক্ত সমস্ত বিয়ারিং-এ কোনো না কোনো ধরনের ক্ষতিপূরণ ব্যবস্থা থাকে। ক্ষতিপূরণ হলো এক ধরনের প্রতিবন্ধকতা যা চাপকে সংরক্ষিত রাখে। ক্ষতিপূরণের সবচেয়ে সাধারণ রূপ হলো ছিদ্রপথের ব্যবহার, তবে খাঁজ, ধাপ এবং ছিদ্রযুক্ত ক্ষতিপূরণ কৌশলও রয়েছে। ক্ষতিপূরণ বিয়ারিং বা সিলের পৃষ্ঠতলগুলোকে স্পর্শ না করে একে অপরের কাছাকাছি চলতে সক্ষম করে, কারণ তারা যত কাছাকাছি আসে, তাদের মধ্যে গ্যাসের চাপ তত বেড়ে যায়, যা পৃষ্ঠতলগুলোকে একে অপরের থেকে দূরে ঠেলে দেয়।
উদাহরণস্বরূপ, একটি ফ্ল্যাট অরিফিস কম্পেনসেটেড গ্যাস বেয়ারিং-এর ক্ষেত্রে (চিত্র ৩), গড়
গ্যাপের ভেতরের চাপ হবে বেয়ারিংয়ের ওপর থাকা মোট লোডকে এর পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল দিয়ে ভাগ করার সমান, একে ইউনিট লোডিং বলা হয়। যদি এই উৎস গ্যাসের চাপ প্রতি বর্গ ইঞ্চিতে ৬০ পাউন্ড (psi) হয়, পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল ১০ বর্গ ইঞ্চি হয় এবং লোড ৩০০ পাউন্ড থাকে, তাহলে বেয়ারিং গ্যাপে গড়ে ৩০ psi চাপ থাকবে। সাধারণত, গ্যাপটি প্রায় ০.০০০৩ ইঞ্চি হয় এবং গ্যাপটি খুব ছোট হওয়ার কারণে এর মধ্য দিয়ে প্রবাহ হবে মাত্র প্রায় ০.২ স্ট্যান্ডার্ড কিউবিক ফুট প্রতি মিনিট (scfm)। যেহেতু গ্যাপের ঠিক আগে একটি অরিফিস রেস্ট্রিক্টর থাকে যা চাপকে রিজার্ভে ধরে রাখে, তাই লোড বেড়ে ৪০০ পাউন্ড হলে বেয়ারিং গ্যাপটি কমে প্রায় ০.০০০২ ইঞ্চি হয়ে যায়, যা গ্যাপের মধ্য দিয়ে প্রবাহকে ০.১ scfm কমিয়ে দেয়। এই দ্বিতীয় প্রতিবন্ধকতার বৃদ্ধি অরিফিস রেস্ট্রিক্টরকে যথেষ্ট প্রবাহ সরবরাহ করে, যা গ্যাপের গড় চাপকে ৪০ psi পর্যন্ত বাড়াতে এবং বর্ধিত লোড বহন করতে সাহায্য করে।
এটি একটি কোঅর্ডিনেট মেজারিং মেশিন (CMM)-এ ব্যবহৃত একটি সাধারণ অরিফিস এয়ার বিয়ারিং-এর কাটা পাশের দৃশ্য। যদি একটি নিউম্যাটিক সিস্টেমকে “কম্পেনসেটেড বিয়ারিং” হিসেবে বিবেচনা করতে হয়, তবে বিয়ারিং গ্যাপ রেস্ট্রিকশনের আপস্ট্রিমে এর একটি রেস্ট্রিকশন থাকা প্রয়োজন।
ছিদ্র বনাম ছিদ্রযুক্ত ক্ষতিপূরণ
অরিফিস কম্পেনসেশন হলো ক্ষতিপূরণের সবচেয়ে বহুল ব্যবহৃত রূপ। একটি সাধারণ অরিফিসের ছিদ্রের ব্যাস .010 ইঞ্চি হতে পারে, কিন্তু যেহেতু এটি কয়েক বর্গ ইঞ্চি এলাকা জুড়ে গ্যাস সরবরাহ করে, তাই এটি নিজের আকারের চেয়ে কয়েকগুণ বেশি এলাকা জুড়ে গ্যাস সরবরাহ করে, ফলে গ্যাসের বেগ বেশি হতে পারে। প্রায়শই, অরিফিসের আকারের ক্ষয় এবং এর ফলে বিয়ারিংয়ের কার্যক্ষমতার পরিবর্তন এড়াতে রুবি বা স্যাফায়ার থেকে অরিফিসগুলো নিখুঁতভাবে কাটা হয়। আরেকটি সমস্যা হলো, 0.0002 ইঞ্চির কম ফাঁকে, অরিফিসের চারপাশের এলাকা বিয়ারিংয়ের বাকি অংশের প্রবাহকে বাধাগ্রস্ত করতে শুরু করে, যে মুহূর্তে গ্যাস ফিল্মের পতন ঘটে। লিফট অফের সময়ও একই ঘটনা ঘটে, কারণ তখন লিফট শুরু করার জন্য শুধুমাত্র অরিফিসের এলাকা এবং যেকোনো খাঁজই উপলব্ধ থাকে। এটি অন্যতম প্রধান কারণ যার জন্য বাহ্যিকভাবে চাপযুক্ত বিয়ারিংগুলো সিল প্ল্যানে দেখা যায় না।
ছিদ্রযুক্ত ক্ষতিপূরণকৃত বিয়ারিংয়ের ক্ষেত্রে এমনটা হয় না, বরং দৃঢ়তা বাড়তে থাকে
লোড বাড়ার সাথে সাথে এবং ব্যবধান কমে আসার সাথে সাথে এটিও বাড়বে, ঠিক যেমনটা DGS-এর ক্ষেত্রে হয় (চিত্র ১) এবং
হাইড্রোডাইনামিক অয়েল বেয়ারিং। বাহ্যিকভাবে চাপযুক্ত ছিদ্রযুক্ত বেয়ারিংয়ের ক্ষেত্রে, যখন প্রদত্ত চাপ ও তার ক্ষেত্রফলের গুণফল বেয়ারিংয়ের উপর মোট ভারের সমান হয়, তখন বেয়ারিংটি একটি ভারসাম্যপূর্ণ বল মোডে থাকে। এটি একটি আকর্ষণীয় ট্রাইবোলোজিক্যাল পরিস্থিতি, কারণ এখানে কোনো লিফট বা এয়ার গ্যাপ থাকে না। এখানে প্রবাহ শূন্য থাকে, কিন্তু বেয়ারিংয়ের মুখের নিচের বিপরীত পৃষ্ঠের উপর বায়ুচাপের হাইড্রোস্ট্যাটিক বল মোট ভারকে হালকা করে দেয় এবং এর ফলে ঘর্ষণ সহগ প্রায় শূন্য হয়ে যায়—যদিও পৃষ্ঠগুলো তখনও একে অপরের সংস্পর্শে থাকে।
উদাহরণস্বরূপ, যদি একটি গ্রাফাইট সিলের তলের ক্ষেত্রফল ১০ বর্গ ইঞ্চি হয় এবং বন্ধ করার বল ১,০০০ পাউন্ড হয় ও গ্রাফাইটের ঘর্ষণ গুণাঙ্ক ০.১ হয়, তবে এটিকে গতিশীল করতে ১০০ পাউন্ড বলের প্রয়োজন হবে। কিন্তু ছিদ্রযুক্ত গ্রাফাইটের মধ্য দিয়ে এর তলে ১০০ পিএসআই-এর একটি বাহ্যিক চাপ প্রয়োগ করা হলে, এটিকে গতিশীল করতে কার্যত কোনো বলেরই প্রয়োজন হবে না। অথচ তখনও ১,০০০ পাউন্ড বন্ধ করার বল দুটি তলকে একসাথে চেপে ধরে রাখে এবং তল দুটি ভৌত সংস্পর্শে থাকে।
এক শ্রেণীর প্লেইন বেয়ারিং উপাদান, যেমন: গ্রাফাইট, কার্বন এবং অ্যালুমিনা ও সিলিকন-কার্বাইডের মতো সিরামিক, যা টার্বো শিল্পে পরিচিত এবং প্রাকৃতিকভাবে ছিদ্রযুক্ত হওয়ায় এগুলিকে বাহ্যিকভাবে চাপযুক্ত নন-কন্টাক্টিং ফ্লুইড ফিল্ম বেয়ারিং হিসাবে ব্যবহার করা যায়। এখানে একটি হাইব্রিড ফাংশন রয়েছে যেখানে বাহ্যিক চাপ ব্যবহার করে সংস্পর্শকারী সিল পৃষ্ঠগুলিতে চলমান ট্রাইবোলোজি থেকে সংস্পর্শ চাপ বা সিলের বন্ধ করার বলকে ভারমুক্ত করা হয়। এটি পাম্প অপারেটরকে মেকানিক্যাল সিল ব্যবহার করার সময় সমস্যাযুক্ত অ্যাপ্লিকেশন এবং উচ্চ গতির অপারেশন মোকাবেলা করার জন্য পাম্পের বাইরে থেকে সমন্বয় করার সুযোগ দেয়।
এই নীতিটি ব্রাশ, কমিউটেটর, এক্সাইটার বা এমন যেকোনো কন্টাক্ট কন্ডাক্টরের ক্ষেত্রেও প্রযোজ্য যা ঘূর্ণায়মান বস্তুতে ডেটা বা বৈদ্যুতিক প্রবাহ আনা-নেওয়ার জন্য ব্যবহৃত হতে পারে। রোটর যত দ্রুত ঘোরে এবং এর রান আউট যত বাড়ে, এই ডিভাইসগুলোকে শ্যাফটের সংস্পর্শে রাখা তত কঠিন হয়ে পড়ে, এবং প্রায়শই শ্যাফটের সাথে এদের ধরে রাখার জন্য স্প্রিংয়ের চাপ বাড়ানোর প্রয়োজন হয়। দুর্ভাগ্যবশত, বিশেষ করে উচ্চ-গতির অপারেশনের ক্ষেত্রে, এই বর্ধিত সংস্পর্শ বলের ফলে আরও বেশি তাপ এবং ক্ষয় উৎপন্ন হয়। উপরে বর্ণিত মেকানিক্যাল সিল ফেসের ক্ষেত্রে প্রয়োগ করা একই হাইব্রিড নীতি এখানেও প্রয়োগ করা যেতে পারে, যেখানে স্থির এবং ঘূর্ণায়মান অংশগুলোর মধ্যে বৈদ্যুতিক পরিবাহিতার জন্য ভৌত সংস্পর্শ প্রয়োজন। ডায়নামিক ইন্টারফেসে ঘর্ষণ কমানোর জন্য বাহ্যিক চাপকে হাইড্রোলিক সিলিন্ডারের চাপের মতো ব্যবহার করা যেতে পারে, এবং একই সাথে ব্রাশ বা সিল ফেসকে ঘূর্ণায়মান শ্যাফটের সংস্পর্শে রাখার জন্য প্রয়োজনীয় স্প্রিং বল বা ক্লোজিং ফোর্স বাড়ানো যেতে পারে।
পোস্ট করার সময়: ২১-অক্টোবর-২০২৩