Pompelen sinn ee vun de gréisste Benotzer vu mechanesche Dichtungen. Wéi den Numm et scho seet, sinn mechanesch Dichtungen Kontaktdichtungen, déi sech vun aerodynameschen oder Labyrinth-Kontaktlose Dichtungen ënnerscheeden.Mechanesch Dichtungenginn och als ausgeglach mechanesch Dichtung oder charakteriséiertonbalancéiert mechanesch Dichtung. Dëst bezitt sech op, wéi vill Prozent vum Prozessdrock, wann iwwerhaapt, hannert der stationärer Dichtungsfläch ka kommen. Wann d'Dichtungsfläch net géint d'Dréifläch gedréckt gëtt (wéi bei enger Dichtung vum Drocktyp) oder Prozessflëssegkeet mat dem Drock, deen ofgedicht muss ginn, net hannert d'Dichtungsfläch kënnt, géif den Prozessdrock d'Dichtungsfläch zréckblosen an opmaachen. Den Dichtungsdesigner muss all Betribsbedingunge berécksiichtegen, fir eng Dichtung mat der erfuerderlecher Schliesskraaft ze designen, awer net sou vill Kraaft, datt d'Eenheetsbelaaschtung op der dynamescher Dichtungsfläch ze vill Hëtzt a Verschleiung verursaacht. Dëst ass e delikate Gläichgewiicht, deen d'Zouverlässegkeet vun der Pompel mécht oder brécht.
déi dynamesch Dichtungsflächen andeems se eng Ëffnungskraaft erméiglechen anstatt déi konventionell Aart a Weis vun
Ausbalancéiere vun der Schliesskraaft, wéi uewe beschriwwen. Et eliminéiert net déi néideg Schliesskraaft, awer gëtt dem Pompelkonstruktor an dem Benotzer en anere Knäppche fir ze dréien, andeems et d'Entlastung oder d'Entlastung vun den Dichtungsflächen erméiglecht, wärend déi néideg Schliesskraaft bäibehale gëtt, wouduerch Hëtzt a Verschleiung reduzéiert ginn an déi méiglech Betribsbedingungen erweidert ginn.
Dréche Gasdichtungen (DGS), déi dacks a Kompressoren agesat ginn, bidden eng Ëffnungskraaft op den Dichtungsflächen. Dës Kraaft gëtt duerch e aerodynamescht Lagerprinzip erstallt, wou fein Pompelrillen hëllefen, Gas vun der Héichdrockprozesssäit vun der Dichtung an d'Lück an iwwer d'Uewerfläch vun der Dichtung als kontaktlos Flëssegkeetsfilmlager ze fërderen.
Déi aerodynamesch Lageröffnungskraaft vun enger dréchener Gasdichtfläch. D'Steigung vun der Linn ass representativ fir d'Steifheet an enger Spalt. Bedenkt datt d'Spalt a Mikrometer ass.
Dat selwecht Phänomen trëtt och bei den hydrodynameschen Ueleglager op, déi déi meescht grouss Zentrifugalkompressoren a Pompelrotoren ënnerstëtzen, a gëtt a Rotordynamik-Exzentrizitéitsdiagrammer vum Bently gesinn. Dësen Effekt suergt fir e stabile Réckschlag an ass e wichtegt Element fir den Erfolleg vun hydrodynameschen Ueleglager an DGS. Mechanesch Dichtungen hunn net déi fein Pompelrillen, déi een an enger aerodynamescher DGS-Uewerfläch fënnt. Et kéint e Wee ginn, fir extern ënner Drock gesate Gaslagerprinzipien ze benotzen, fir d'Schliesskraaft vun der ... ze entlaaschten.mechanesch Dichtungsflächs.
Qualitativ Diagrammer vun de Parameter vum Flëssegkeetsfilmlager géint d'Exzentrizitéitsverhältnis vum Lager. Steifheet, K, an Dämpfung, D, si minimal wann d'Lagerlag am Zentrum vum Lager ass. Wann d'Lagerlag sech der Lageruewerfläch méi no kënnt, huelen d'Steifheet an d'Dämpfung dramatesch zou.
Extern ënner Drock gesate aerostatesch Gaslager benotzen eng Quell vu gesatem Gas, während dynamesch Lager déi relativ Bewegung tëscht den Uewerfläche benotzen, fir Spaltdrock ze generéieren. Déi extern ënner Drock gesate Technologie huet mindestens zwee fundamental Virdeeler. Éischtens kann dat gesat Gas direkt kontrolléiert tëscht den Dichtungsflächen injizéiert ginn, anstatt datt de Gas mat flaache Pompelrillen, déi Bewegung erfuerderen, an d'Dichtungsspalt gedriwwe gëtt. Dëst erméiglecht et, d'Dichtungsflächen ze trennen, ier d'Rotatioun ufänkt. Och wann d'Flächen zesummegedréckt sinn, sprangen se op fir Null-Reibungsstarts an -stopps, wann direkt Drock tëscht hinnen injizéiert gëtt. Zousätzlech, wann d'Dichtung waarm leeft, ass et méiglech mat externem Drock den Drock op d'Uewerfläch vun der Dichtung ze erhéijen. D'Spalt géif dann proportional mam Drock eropgoen, awer d'Hëtzt vum Schéier géif op eng Kubusfunktioun vum Spalt falen. Dëst gëtt dem Bedreiwer eng nei Fäegkeet, géint d'Hëtztgeneratioun ze profitéieren.
Et gëtt en anere Virdeel bei Kompressoren, nämlech datt et kee Floss iwwer d'Fläch gëtt, wéi et bei engem DGS de Fall ass. Amplaz ass den héchsten Drock tëscht den Dichtungsflächen, an den externen Drock fléisst an d'Atmosphär oder entléisst sech op eng Säit an an de Kompressor vun der anerer Säit. Dëst erhéicht d'Zouverlässegkeet andeems de Prozess aus der Spalt erausgehale gëtt. Bei Pompelen ass dat vläicht kee Virdeel, well et ongewollt ka sinn, e kompriméierbart Gas an eng Pompel ze zwéngen. Kompresséierbar Gaser a Pompelen kënne Kavitatiouns- oder Lofthammerproblemer verursaachen. Et wier awer interessant, eng kontaktlos oder reibungsfräi Dichtung fir Pompelen ze hunn, ouni den Nodeel vum Gasfloss an de Pompelprozess. Wier et méiglech, e Gaslager mat externem Drock a Nullfloss ze hunn?
Kompensatioun
All Lager, déi vun baussen ënner Drock stinn, hunn eng Zort Kompensatioun. D'Kompensatioun ass eng Form vu Restriktioun, déi den Drock zréckhält. Déi heefegst Form vu Kompensatioun ass d'Benotzung vun Öffnungen, awer et gëtt och Nuten-, Stufen- a porös Kompensatiounstechniken. D'Kompensatioun erméiglecht et Lager oder Dichtungsflächen, enk beieneen ze lafen, ouni sech ze beréieren, well wat se méi no kommen, wat den Gasdrock tëscht hinnen méi héich gëtt, wouduerch d'Flächen auserneegedréckt ginn.
Als Beispill, ënner engem kompenséierte Gaslager mat flaacher Öffnung (Bild 3), ass den Duerchschnëtt
Wann den Drock an der Spalt gläich ass mat der Gesamtlaascht um Lager gedeelt duerch d'Fläch vun der Lagerfläch, dann ass dat d'Eenheetsbelaaschtung. Wann dësen Drock vum Quellgas 60 Pond pro Quadratzoll (psi) ass an d'Fläch vun der Lagerfläch 10 Quadratzoll huet an et 300 Pond Laascht gëtt, gëtt et am Duerchschnëtt 30 psi an der Lagerspalt. Typesch wier d'Spalt ongeféier 0,0003 Zoll, a well d'Spalt sou kleng ass, wier de Floss nëmmen ongeféier 0,2 Standardkubikféiss pro Minutt (scfm). Well et eng Öffnungsbegrenzerin just virum Spalt gëtt, déi den Drock a Reserve hält, gëtt d'Lagerspalt, wann d'Laascht op 400 Pond eropgeet, op ongeféier 0,0002 Zoll reduzéiert, wouduerch de Floss duerch d'Spalt ëm 0,1 scfm erofgeet. Dës Erhéijung vun der zweeter Begrenzerin gëtt dem Öffnungsbegrenzer genuch Floss, fir datt den duerchschnëttlechen Drock an der Spalt op 40 psi eropgeet an déi erhéicht Laascht ënnerstëtzen kann.
Dëst ass eng Säitenvue vun engem typesche Loftlager mat enger Öffnung, dat an enger Koordinatenmiessmaschinn (CMM) fonnt gëtt. Wann e pneumatescht System als "kompenséiert Lager" ugesi soll ginn, muss et eng Restriktioun virum Lagerspalt-Restriktioun hunn.
Ouverture vs. poréis Kompensatioun
D'Öffnungskompensatioun ass déi am meeschte verbreet Form vu Kompensatioun. Eng typesch Öffnung kann en Lachduerchmiesser vun 0,010 Zoll hunn, awer well se e puer Quadratzentimeter Fläch fiddert, fiddert se e puer Gréisstenuerdnungen méi Fläch wéi se selwer, sou datt d'Geschwindegkeet vum Gas héich ka sinn. Dacks ginn Öffnungen präzis aus Rubinen oder Saphiren geschnidden, fir eng Erosioun vun der Öffnungsgréisst an domat Ännerungen an der Leeschtung vum Lager ze vermeiden. En anert Problem ass, datt bei Spalten ënner 0,0002 Zoll d'Géigend ronderëm d'Öffnung ufänkt de Floss an de Rescht vun der Fläch ze erdrücken, wouduerch den Zesummebroch vum Gasfilm geschitt. Datselwecht geschitt beim Lift-off, well nëmmen d'Géigend vun der Öffnung an all Nuten verfügbar sinn, fir de Lift ze initiéieren. Dëst ass ee vun den Haaptgrënn, firwat extern ënner Drock gesate Lager net a Dichtungspläng ze gesi sinn.
Dëst ass net de Fall fir dat poröst kompenséiert Lager, amplaz geet d'Steifheet weider.
zouhuelen, wann d'Laascht eropgeet an d'Spalt reduzéiert gëtt, genee wéi de Fall mat DGS (Bild 1) an
hydrodynamesch Ueleglager. Am Fall vu porösen Lager ënner externem Drock ass d'Lager an engem ausgeglachene Kraaftmodus, wann den Inputdrock multiplizéiert mat der Fläch gläich ass mat der Gesamtlaascht um Lager. Dëst ass en interessanten tribologesche Fall, well et kee Lift oder Loftspalt gëtt. Et gëtt kee Stroum, awer déi hydrostatesch Kraaft vum Loftdrock géint d'Géigenuewerfläch ënner der Lagerfläch entlaascht ëmmer nach d'Gesamtlaascht a resultéiert an engem bal null Reibungskoeffizient - och wann d'Flächen ëmmer nach a Kontakt sinn.
Zum Beispill, wann eng Graphit-Dichtungsfläch eng Fläch vun 10 Quadratzoll an 1.000 Pond Zoumaachkraaft huet an de Graphit e Reibungskoeffizient vun 0,1 huet, géif et 100 Pond Kraaft brauchen fir d'Bewegung auszeléisen. Awer mat enger externer Drockquell vun 100 psi, déi duerch de poröse Graphit op seng Fläch geleet gëtt, wier am Fong keng Kraaft néideg fir d'Bewegung auszeléisen. Dëst ass trotz der Tatsaach, datt et ëmmer nach 1.000 Pond Zoumaachkraaft gëtt, déi déi zwou Flächen zesummedréckt an datt d'Flächen a kierperlechem Kontakt sinn.
Eng Klass vu Gläichlagermaterialien wéi: Graphit, Kuelestoff a Keramik wéi Aluminiumoxid a Siliziumcarbid, déi an der Turboindustrie bekannt sinn a vun Natur aus poréis sinn, sou datt se als extern ënner Drock gesate Lager benotzt kënne ginn, déi kontaktlos Flëssegkeetsfilmlager sinn. Et gëtt eng Hybridfunktioun, wou externen Drock benotzt gëtt fir den Kontaktdrock oder d'Schliesskraaft vun der Dichtung vun der Tribologie ze entlaaschten, déi an de kontaktéierende Dichtungsflächen stattfënnt. Dëst erlaabt dem Pompelbedreiwer eppes ausserhalb vun der Pompel unzepassen, fir mat problemateschen Uwendungen a méi héije Geschwindegkeetsoperatiounen ëmzegoen, während mechanesch Dichtungen benotzt ginn.
Dëse Prinzip gëllt och fir Bürsten, Kommutatoren, Anräger oder all Kontaktleiter, déi benotzt kënne ginn, fir Daten oder elektresch Stréim op oder vun rotéierenden Objeten opzehuelen. Well d'Rotoren méi séier dréinen an zouhuelen, kann et schwéier sinn, dës Apparater a Kontakt mat der Well ze halen, an et ass dacks néideg, den Drock vun der Feder géint d'Well ze erhéijen. Leider, besonnesch am Fall vun engem Héichgeschwindegkeetsbetrib, féiert dës Erhéijung vun der Kontaktkraaft och zu méi Hëtzt a Verschleiung. Dee selwechte Hybridprinzip, deen op mechanesch Dichtungsflächen ugewannt gëtt, deen uewe beschriwwe gouf, kann och hei ugewannt ginn, wou kierperleche Kontakt fir d'elektresch Leetfäegkeet tëscht de stationären an de rotéierenden Deeler erfuerderlech ass. Den externen Drock kann wéi den Drock vun engem hydraulesche Zylinder benotzt ginn, fir d'Reibung op der dynamescher Grenzfläch ze reduzéieren, wärend d'Federkraaft oder d'Schliesskraaft ëmmer nach erhéicht gëtt, déi néideg ass, fir d'Bürsten oder d'Dichtungsfläch a Kontakt mat der rotéierender Well ze halen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 21. Oktober 2023