سعياً وراء مضخة خالية من التسرب
أصبحت الحاجة إلى مضخة خالية من التسرب ملحة في العصر الحديث عندما بدأت المضخات الصناعية في التعامل مع السوائل الخطرة. في حالة وجود سائل سام أو قابل للاشتعال ، من الضروري حماية كل من الناس والبيئة من أي تسرب. أيضًا ، يعني كل تسرب ضياع المنتج ، والذي يصبح مهمًا عند ضخ الوسائط باهظة الثمن ، مثل المواد الصيدلانية.
الصورة 1. مضخة مع صندوق حشو (الصورة مقدمة من هنا جولدز مضخات)
لماذا تتسرب المضخات؟
ضع في اعتبارك سبب صعوبة منع تسرب المضخات. خذ مضخة الطرد المركزي الشائعة كمثال. في هذه المضخة ، يتم تدوير العمود والمكره بواسطة محرك ، لكن المحرك يقع خارج المضخة. إنه المكان الذي يخرج فيه العمود من المضخة ، وتحديداً عند نقاط التلامس بين الأجزاء الدوارة والثابتة ، يمكن أن تحدث التسريبات وتحدث بالفعل.
صندوق الحشو
في بعض المضخات ، يتم استخدام جهاز يسمى صندوق الحشو لحل مشكلة التسرب.
صندوق التعبئة عبارة عن حجرة تقع على الجزء الخارجي من علبة المضخة حيث يخرج العمود. فى خلال ذلك،
يتم وضع مادة مانعة للتسرب - مادة تعبئة ناعمة - حول العمود.
باستخدام جهاز خاص (الجوز في أبسط الحالات) ، يتم ضغط العبوة بعد ذلك ، مما يؤدي إلى الضغط على جدران الغرفة والعمود ، وبالتالي منع السائل من التدفق خارج المضخة.
ومع ذلك ، يجب أن يكون العمود على اتصال وثيق بمواد التعبئة حتى يكون الختم محكمًا. يمكن أن يؤدي ذلك إلى حدوث احتكاك ويؤدي إلى تقصير عمر الخدمة.
صورة 2. ختم ميكانيكي
الأختام الميكانيكية
العناصر الرئيسية لموانع التسرب الميكانيكية عبارة عن حلقتين: حلقة متحركة تدور مع العمود ، وأخرى ثابتة ، وهي متصلة بجسم المضخة بدبوس.
يتم إنشاء ضيق ضد التسربات عن طريق التلامس بين أسطح الحلقة ، والذي يشكل ما يسمى بزوج الاحتكاك. لتوفير جهة الاتصال ، يتم ضغط الحلقة المتحركة على الحلقة الثابتة بواسطة زنبرك أو وحدة زنبركية أو منفاخ - وهو عبارة عن غلاف مرن من طبقة واحدة أو متعدد الطبقات مموج مصنوع من مواد معدنية وغير معدنية ومركبة. لمزيد من الختم ، يتم استخدام أختام ثانوية ، وهي حلقات O مصنوعة من المطاط الصناعي.
عند العمل بشكل صحيح ، توجد طبقة رقيقة من السائل بين أسطح الاحتكاك لضمان التشحيم وتبديد الحرارة. الخلوص بين أسطحها يساوي ارتفاع خشونتها ، وكقاعدة عامة ، لا تتجاوز المليون من المتر. الأهم من ذلك ، أن الحلقة الثابتة لا تلمس العمود أبدًا ، وبالتالي تقلل من التآكل.
اختيار المواد المناسبة لحلقة الختم ليست مهمة تافهة. يجب أن تتمتع الحلقات بالقوة الكافية ومقاومة التآكل لتحمل تأثيرات تشغيل المضخة وتكون مقاومة كيميائيًا لوسط الضخ. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكونوا قادرين على تحمل درجات الحرارة المرتفعة التي تنشأ بسبب الاحتكاك. لهذه الأسباب ، تعتبر أزواج الاحتكاك تقنيات متطورة بشكل مدهش ، وتتطلب التخصصات النظرية والحسابية للميكانيكا والديناميكا الحرارية والهيدروليكا والترايبولوجي. بسبب الفجوة الصغيرة بين الحلقات ، فإن تصنيع الأختام الميكانيكية الحديثة يقع في الواقع ضمن فئة تكنولوجيا النانو.
أختام ميكانيكية مزدوجة
قد تعمل الأختام الميكانيكية ذات الاحتكاك الفردي على تقليل التسربات فقط ، وليس القضاء عليها. لمزيد من محاولة القضاء على التسربات ، تم إنشاء أختام ميكانيكية مزدوجة. يقوم النظام الإضافي - المسمى بخطة التدفق أو خطة الأنابيب - بتغذية سائل خاص ، يسمى الحاجز ، إلى منطقة السداد بين حلقتين من زوج الاحتكاك. يتم الاحتفاظ بضغطها أعلى قليلاً من ضغط الوسط الذي يتم ضخه في منطقة الختم ، وبهذه الطريقة ، يتم تحقيق إحكام التثبيت. يقوم السائل الحاجز أيضًا بأداء المهام الضرورية لإزالة الحرارة والتشحيم في حالة افتقار الوسائط التي يتم ضخها إلى الخصائص اللازمة للقيام بذلك. يفقد الماء ، على سبيل المثال ، خصائص التزليق عند حوالي 176 فهرنهايت (80 درجة مئوية).
يمكن لموانع التسرب الميكانيكية المزدوجة أن تقضي على تسرب السائل الذي يتم ضخه في الغلاف الجوي. ومع ذلك ، يمكن أن تكون باهظة الثمن نسبيًا ويصعب صيانتها. بالإضافة إلى ذلك ، حتى أكثر أزواج الاحتكاك التي تم إنشاؤها بعناية ستفشل في الوقت المناسب بسبب التآكل ، لذا فهي تتطلب المراقبة المستمرة والاستبدال.
وصلات مغناطيسية
الصورة 3. الرسم المقطعي لمضخة محرك ماج. يقوم العمود المزود بمغناطيس قيادة بتدوير الخرطوشة ، والتي تتضمن مغناطيسًا مدفوعًا.
بسبب هذا النقل عن بعد للطاقة ، لا يحتاج العمود إلى المرور عبر الغلاف ، لذلك لا توجد ثقوب ولا يمكن أن يكون هناك تسرب. ومع ذلك ، فإن هذه المضخات تميل إلى أن تكون أغلى ثمناً ، بسبب تكلفة المغناطيسات الحديثة التي تتطلبها. عادةً ما تكون مصنوعة من سبائك غريبة من النيوديميوم والكوبالت والساماريوم ، لكن سبيكة نيوديميوم الحديد والبورون (ندفيب) تعتبر الآن أكثر فاعلية. يمكن أن تكون مدة خدمة هذه المغناطيسات عشرات ، أو حتى مئات ، من السنين - غالبًا ما تكون أطول من عمر خدمة المضخة نفسها.
مضخات موتور معلبة
كان التقدم الآخر الذي نتج عن تطور الميكانيكا الكهرومغناطيسية والنظرية الكهرومغناطيسية هو مضخة المحرك المعلبة. يجمع هذا الجهاز بين وظيفة المحرك الكهربائي ووظيفة مضخة الطرد المركزي الكلاسيكية. إنه مشابه لمضخة ذات مغناطيس&نبسب;اقتران، ولكن يتم تنفيذ دور المغناطيس بواسطة لفات الجزء الثابت (الجزء الثابت من المحرك الكهربائي) والدوار. يطلق عليه اسم "معلب" لأن المحرك محمي من الدوائر القصيرة بواسطة أسطوانة خاصة (غلاف) ويقع داخل غلاف المضخة في السائل الذي يتم ضخه ، والذي يقوم في نفس الوقت بتزييت المحامل وتبريدها.
صورة 4. مضخة موتور معلبة
يتم نقل عزم الدوران من اللفات "الجافة" للجزء الثابت من خلال غلاف محكم ، لذلك لا توجد إمكانية للتسرب.
نظرًا لأن مضخات المحركات المعلبة تستخدم عددًا أقل من الأجزاء ، فهي مضغوطة. ومع ذلك ، نظرًا لأن ملفات الجزء الثابت والدوار مفصولة بعدة أقسام ، يمكن أن تكون كفاءتها منخفضة نسبيًا. لذلك ، فإن هذه الأجهزة مفيدة للغاية ولكنها تستهلك المزيد من الطاقة.
أنتجت الجهود المستمرة على مدى سنوات عديدة الآن مجموعة متنوعة من الخيارات لتحقيق مضخة خالية من التسرب. لكل منها مزيجها الخاص من المزايا والعيوب. لتحديد الأفضل لعمليتك ، سيختار المتخصصون تصميمًا اعتمادًا على خصائص السوائل التي يتم ضخها وظروف التشغيل والقيود الاقتصادية.