آب‌بند مکانیکی یا مکانیکال سیل(به انگلیسی: Mechanical Seal) وسیله‌ای است که به اتصال قطعات و تجهیزات مختلف به یکدیگر در یک سیستم یا مکانیزم کمک و از نشت سیال جاری بر اثر وجود اختلاف فشار در مرز قطعات جلوگیری می‌کند (برای مثال در سیستم‌های لوله‌کشی). کارایی یک جز آب‌بند به طور عمده به مقدار چسبندگی میان قطعات و واشرها و درزبندهای به کار رفته بستگی دارد.
هر پمپ سانترفیوژ باید با یک شفت دوار مطابقت داشته باشد در حالی که به طور مکانیکی از مایع یا گاز در انتهای مرطوب پمپ نگهداری می کند.
سیل های مکانیکی با مکانیسم چرخشی می باشند که با همان سرعت شفت پمپ می چرخد که به سطح آب بندی دوار متصل می شود و با استفاده از یک gland یا در بعضی از مدل های پمپ ، یک مجموعه تحت فشار که برای جلوگیری از آلودگی و نشت زمانی که پمپ کار نمی کند و نیز وقتی شفت پمپ در حال چرخش است ، سطح دوار را به طور محکم در مقابل سطح ثابت نگه می دارد.
انواع مکانیک سیل ها :
۱- مکانیکال سیل های با فنر موجی (Wave spring seal)
2– مکانیکال سیل های کارتریجی یک و دو مرحله ای (Single Stage and Double Stage Cartridge Seals)
3- مکانیکال سیل های آکارئونی (Bellows Seal)
4- سیستم های جانبی و تجهیزات کمکی مکانیکال سیل ها (Auxiliary systems)
5- مکانیکال سیل های یک فنره و چند فنره (Single and Multiple spring seals)
شاید اصطلاح مکانیکال سیل (Mechanical seals) یا آب بند مکانیکی را به تدریج شنیده باشید، این وسایل در بعضی از کمپرسورها و پمپ‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع قطعات از مهم‌ترین و حساس‌ترین اجزا پمپ‌های سانتریوفیوژ‌ها هستند. قیمت این قطعه با توجه به جنس و کاربردهای آن متفاوت است و برای انتخاب صحیح آن باید از یک فرد خبره کمک بگیرید. در ادامه به طور کلی با مکانیکال سیل آشنا خواهید شد.
مکانیکال سیل پمپ چیست؟
مکانیکال سیل یک قطعه بسیار مهم برای جلوگیری از نشت مایعات و مواد بسیار با ارزش کاربرد دارند، در صورتی که هدف، کم‌ترین میزان نشتی باشد؛ از این قطعه استفاده می‌شود. این قطعه با ارزش از ایمن‌ترین ابزارهای شناخته شده به منظور جلوگیری از نشتی سیالات و گازها به بیرون از دستگاه هستند. معمولاً از نشت بند مکانیکی یا همان مکانیکال سیل برای جابه جا کردن مایعات گران‌قیمت، سمی و با درجه حرارت بالا کاربرد دارد.
اجزای مکانیکال سیال
به طور کلی مکانیکال سیال از دو قسمت اصلی ثابت و متحرک تشکیل شده است که هرکدام وظیفه‌ای جداگانه بر عهده دارند برای مثال قسمت ثابت مکانیکال در روی کیسینگ و قسمت متحرک بر روی شفت قرار می‌گیرد. عملکرد این دو قسمت به صورتی است که یک فضای آب بند ایجاد شده و نمی‌گذارد مایع داخل پمپ نشتی پیدا کند.
شفت وقتی داخل فضای والود یا داخل پمپ به واسطه پمپ می‌چرخد و این چرخش لازمش این است که این فضا آب بند باشد؛ تا کار به درستی انجام شود. اگر این فضا آب بند نباشد، سیال پمپ شونده ما از این قسمت خارج می‌شود. برای اینکه با این موضوعات بهتر آشنا شوید باید با کار مکانیکال سیل برای پمپ آشنا شوید.
عملکرد مکانیکال سیل برای پمپ
دو طرف مکانیکال سیل را فشاری احاطه کرده است و یک طرف فشار اتمسفر و طرف دیگر فشار پمپ است. یک قسمتی از سیال بین قسمت ثابت و متحرک به وجود می‌آید و در اثر گردش قسمت متحرک این سیال بخار شده و این بخار برای ما فضای آب بندی ایجاد می‌کند. شاید برایتان سؤال شود که وقتی پمپ خارج است ما دیگر بخاری برای آب بندی نداریم پس باید چه کنیم؟ در جواب باید گفت هنگامی که پمپ خارج است فشار این محل آنقدر بالا نیست که بتواند از آن سیالات یا گازها نشت پیدا کنند.
سطح ثابت (صاف) امکانیکال سیل بر روی کاسه پمپ قرار گفته و سطح متحرک در اصل بر روی محور گردش پمپ قرار می‌گیرد. مکانیکال سیل‌ها نباید در شرایط خشک و بدون آب کار کنند در این صورت خراب شده و نیاز به تعمیر خواهند داشت. البته مکانیکال‌ها فقط برای پمپ‌ها ساخته نشده‌اند؛ در اصل مکانیکال سیل برای کمپرسور، برگمن و فولوسرور نیز ساخته شده‌اند.
البته نوع عملکرده مکانیکال سیال برای تمامی موارد بالا یکسان بوده در صورتی که شاید کمی تفاوت جزئی در ساختار مکانیکال سیال‌ها وجود داسته باشد برای مثال کار مکانیکال سیل برگمن نسبت به مکانیکال سیل پمپ متفاوت است.
انواع مکانیکال سیال
به دلیل اهمیت بالای استفاده از این وسیله باید قبل از خرید آن، با انواع مکانیکال سیال آشنا شوید؛ تا قطعه مورد نیاز کار خود را پیدا کنید. در قسمت بالا به اجزای مهم این قطعه یعنی قسمت ثابت، متحرک و فنر اشاره کردیم. انواع مکانیکال سیال با توجه به تعداد و نوع متفاوت بوده، در صورتی که کار همه آن‌ها جلوگیری از نشتی سیالات است. از انواع مکانیکال سیال به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:
- نوع آکارئونی (Bellows seal)
- یک فنره یا چند فنره (single and Multiple spring seals)
- کارتریجی یک الی دو مرحله‌ای ( single stage and Double stage cartridge seals)
- فنر موجی (Wave spring seal)
- مکانیکال سیال با سیستم و تجهیزات جانبی و کمکی ( Auxiliary systems)
البته مکانیکال سیل از نظر طرح و نوع بارگذاری به دو دسته فشاری و دنباله دار تقسیم بندی می‌شود. در ادامه با دو نوع آن‌ها آشنا خواهید شد.
مکانیکال سیل های فشاری (Pusher seals)
این نوع مکانیکال‌ها دو کفه سیل دارند؛ کفه سیل منعطف معمولاً از واشر دینامیک یا پویا برای حرکت محوری استفاده می‌کنند و معمولاً این نوع توسط فنرهای مکانیکی بارگذاری می‌شوند. مکانیکال سیل های فشاری از رایج‌ترین طرح آب بندها می‌باشند. مکانیکال سیل های فشاری کاربردهای بسیار زیادی دارند. شما می‌توانید هم در شرایط ساده و هم در طرح‌های پیچیده مهندسی شده از آن استفاده کنید.
مکانیکال سیل های دنباله دار (Bellows seals)
معمولاً این نوع مکانیکال‌ها برای حرکت محوری خود یک دنباله منعطف دارند؛ که خود دنباله از بار مکانیکی برای انجام این کار استفاده می‌کند. شاید برایتان سؤال شود که این دنباله چگونه به مکانیکال وصل شده است؟ در جواب این سؤال باید گفت برای اتصال این دنباله، آن را به لبه فلزی جوش می‌دهند؛ تا بتواند کار خود را انجام دهد.
در اصل برای ساخت دنباله‌ها از آلیاژهای بسیار مقاوم استفاده می‌کنند تا این وسیله در برابر خوردگی نیز مقاوم باشد و سریع خراب نشود. معمولاً از مکانیکال سیال‌ها در فضاهای سمی و شیمیایی استفاده می‌کنند به همین دلیل باید دنباله همراه واشرهای گرافیتی باشد؛ تا بتواند در دماهای بسیار بالا نیز کار کند.
کاربرد مکانیکال سیال ها
این دستگاه‌ها به گونه‌ای ساخته و طراحی می‌شوند که در شرایط عملیاتی مختلف و سخت به خوبی کار کنند. نمی‌توانید از یک طرح خاص مکانیکال در همه شرایط و در همه جا استفاده کنید برای مثال شما نمی‌توانید از مکانیکال سیل فولوسرور در پمپ آب استفاده کنید؛ بنابراین هر نوع مکانیکال سیل برای شرایط ویژه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند.
محدودیت‌های کاری مکانیکال سیل‌ها شامل محدودیت‌های متریالی و مکانیکی است و این بدان معنا است که هر نوع مکانیکال سیال با نوع خاص متریال، مناسب یک سری شرایط خاص مثل دمای خاص، فشار و غیره خواهد بود. برای مثال روغن روان کننده در دمای 90 درجه سانتی گراد رفتار کاملا متفاوتی با آب در این دما خواهد داشت به همین دلیل باید کاربرد مکانیکال سیل متناسب شرایط کاری و نوع سیال باشد. انتخاب و خرید مکانیکال سیال مناسب باید توسط فردی متخصص صورت بگیرد. نقش مکانیکال سیل در پمپ را در این مقاله مطالعه نمایید.
نقش مکانیکال سیل و پکینگ در پمپ
کلام آخر
در این مقاله سعی کردیم شما را با مکانیکال سیل و انواع آن آشنا کنیم. اگر شما قصد دارید؛ به هر دلیلی این وسیله را تهیه کنید باید قبل از هر چیزی به طور کامل با کار و انواع این وسیله آشنا شوید. خرید این قطعات به همین راحتی‌ها نخواهد بود و شما می‌توانید با خیال راحت قطعه مورد نظر خود را در صورت خرابی از سایت رایمون سورین با بهترین قیمت خریداری کنید.
