Dælur eru einn stærsti notandi vélrænna þétta. Eins og nafnið gefur til kynna eru vélrænir þéttar snertingarþéttar, aðgreindar frá loftaflfræðilegum eða völundarhúsþéttum snertilausum þéttum.Vélrænir þéttireru einnig einkennd sem jafnvægis vélræn þétti eðaójafnvægis vélræn þéttiÞetta vísar til þess hversu mikið hlutfall af ferlisþrýstingi, ef einhver, getur komið fyrir aftan kyrrstæða þéttifletinn. Ef þéttifleturinn er ekki þrýst á móti snúningsfletinum (eins og í þrýstiþétti) eða ef ferlisvökvinn við þann þrýsting sem þarf að þétta fær ekki að komast fyrir aftan þéttifletinn, mun ferlisþrýstingurinn blása þéttifletinum til baka og opnast. Þéttihönnuðurinn þarf að taka tillit til allra rekstrarskilyrða til að hanna þétti með nauðsynlegum lokunarkrafti en ekki svo miklum krafti að álagið á hreyfanlega þéttifletinn valdi of miklum hita og sliti. Þetta er viðkvæmt jafnvægi sem hefur áhrif á áreiðanleika dælunnar eða ekki.
kraftmiklar þéttifletir með því að virkja opnunarkraft frekar en hefðbundna aðferð til að
að jafna lokunarkraftinn, eins og lýst er hér að ofan. Það útilokar ekki nauðsynlegan lokunarkraft heldur gefur dæluhönnuðinum og notandanum annan hnapp til að snúa með því að leyfa afþyngd eða affermingu á þéttiflötunum, en viðhalda nauðsynlegum lokunarkrafti, sem dregur úr hita og sliti og víkkar mögulegar rekstraraðstæður.
Þurrgasþéttingar (DGS), sem oft eru notaðar í þjöppum, veita opnunarkraft á þéttifletinum. Þessi kraftur er búinn til með loftaflfræðilegri legureglu, þar sem fínar dælugrópar hjálpa til við að hvetja gas frá háþrýstingshlið þéttisins, inn í bilið og yfir yfirborð þéttisins sem snertilaus vökvafilmulegur.
Loftaflfræðilegur opnunarkraftur á þurru gasþéttiflöti. Halli línunnar er dæmigerður fyrir stífleika við bil. Athugið að bilið er í míkronum.
Sama fyrirbæri á sér stað í vatnsaflfræðilegum olíulegum sem styðja flestar stórar miðflóttaþjöppur og dælusnúninga og sést í sveiflukenndum sveiflumyndum snúninga sem Bently sýnir. Þessi áhrif veita stöðuga bakstopp og eru mikilvægur þáttur í velgengni vatnsaflfræðilegra olíulegra og DGS. Vélrænir þéttir hafa ekki fínu dælugrófin sem gætu fundist í loftaflfræðilegu DGS yfirborði. Það gæti verið leið til að nota meginreglur um utanaðkomandi þrýstingsgaslegur til að létta á lokunarkraftinum frá ...vélrænt þéttiflöts.
Eigindlegar línurit af breytum vökvafilmulegis á móti miðskekkjuhlutfalli legunnar. Stífleiki, K, og dempun, D, eru í lágmarki þegar legunnar er í miðju legunnar. Þegar legunnar nálgast yfirborð legunnar aukast stífleiki og dempun verulega.
Ytri þrýstilager með loftstöðugasi nota þrýstigasgjafa, en kraftlegar legur nota hlutfallslega hreyfingu milli yfirborðanna til að mynda bilþrýsting. Tæknin sem er undir ytri þrýsti hefur að minnsta kosti tvo grundvallarkosti. Í fyrsta lagi er hægt að sprauta þrýstigasinu beint á milli þéttiflata á stýrðan hátt frekar en að hvetja gasið inn í bilið með grunnum dælugrófum sem krefjast hreyfingar. Þetta gerir kleift að aðskilja þéttiflata áður en snúningur hefst. Jafnvel þótt fletirnir séu vafðir saman, munu þeir opnast fyrir núllnúningsræsingu og stöðvun þegar þrýstingur er sprautaður beint á milli þeirra. Að auki, ef þéttið er heitt, er mögulegt með ytri þrýstingi að auka þrýstinginn á yfirborð þéttisins. Bilið myndi þá aukast í réttu hlutfalli við þrýsting, en hitinn frá skeringu myndi falla á teningafall bilsins. Þetta gefur rekstraraðilanum nýja möguleika til að nýta sér gegn hitamyndun.
Annar kostur er við þjöppur að það er ekkert flæði yfir yfirborðið eins og er í DGS (dreifðum dæluþrýstingi). Í staðinn er hæsti þrýstingurinn á milli þéttiflata og ytri þrýstingurinn mun flæða út í andrúmsloftið eða losna út í aðra hliðina og inn í þjöppuna frá hinni hliðinni. Þetta eykur áreiðanleika með því að halda ferlinu frá bilinu. Í dælum er þetta kannski ekki kostur þar sem það getur verið óæskilegt að þrýsta þjappanlegu gasi inn í dælu. Þjappanlegar lofttegundir inni í dælum geta valdið holum eða lofthöggi. Það væri þó áhugavert að hafa snertilausa eða núningslausa þétti fyrir dælur án þess að gasflæði inn í dæluferlið muni myndast. Gæti verið mögulegt að hafa ytri þrýstingslegagi með núllflæði?
Bætur
Allar legur sem eru undir ytri þrýstingi hafa einhvers konar þrýstingsbætur. Þrýstingsbætur eru tegund af takmörkun sem heldur þrýstingi til baka. Algengasta leiðin til að bæta þær er með opum, en það eru líka til grópa-, þrepa- og porous-bætur. Þrýstingsbætur gera legum eða þéttiflötum kleift að liggja þétt saman án þess að snertast, því því nær sem þær koma, því hærri verður gasþrýstingurinn á milli þeirra, sem hrindir þéttiflötunum frá hvor annarri.
Sem dæmi, undir flatri opnun með jöfnuðum gaslegum (mynd 3), meðaltalið
Þrýstingurinn í bilinu jafngildir heildarálagi á legunni deilt með flatarmáli yfirborðsins, þetta er einingarálag. Ef þessi gasþrýstingur er 60 pund á fertommu (psi) og yfirborðið hefur 10 fertommur að flatarmáli og það er 300 pund af álagi, þá verður að meðaltali 30 psi í bilinu milli leganna. Venjulega væri bilið um 0,0003 tommur, og vegna þess að bilið er svo lítið, væri flæðið aðeins um 0,2 staðalrúbífet á mínútu (scfm). Þar sem það er opþrýstibúnaður rétt fyrir framan bilið sem heldur þrýstingnum til baka, ef álagið eykst í 400 pund minnkar bilið milli leganna í um 0,0002 tommur, sem takmarkar flæði í gegnum bilið niður um 0,1 scfm. Þessi aukning á annarri þrýstibúnaðinum gefur opþrýstibúnaðinum nægilegt flæði til að leyfa meðalþrýstingnum í bilinu að aukast í 40 psi og styðja við aukið álag.
Þetta er skurðmynd af dæmigerðum loftlegu með opi sem finnst í hnitamælitæki (CMM). Ef loftkerfi á að teljast „jöfnuð legur“ þarf það að hafa takmörkun fyrir ofan takmörkunina á bilinu í legunni.
Opnun vs. porous bætur
Opnunarbætur eru algengasta leiðin til bóta. Dæmigert op getur haft gatþvermál upp á 0,010 tommur, en þar sem það nærir nokkra fertommur af flatarmáli, nærir það nokkrum stærðargráðum stærra flatarmál en sjálft sig, þannig að hraði gassins getur verið mikill. Oft eru op nákvæmlega skorin úr rúbínum eða safírum til að forðast rof á stærð opsins og þar með breytingar á afköstum legunnar. Annað vandamál er að við bil undir 0,0002 tommur byrjar svæðið í kringum opið að kæfa flæðið til restarinnar af yfirborðinu, og þá á sér stað hrun gasfilmunnar. Hið sama gerist við lyftingu, þar sem aðeins svæðið við opið og allar raufar eru tiltækar til að hefja lyftingu. Þetta er ein af aðalástæðunum fyrir því að legur undir ytri þrýstingi sjást ekki í þéttiteikningum.
Þetta á ekki við um porous-bætt leguna, heldur heldur stífleikinn áfram að aukast.
aukast eftir því sem álagið eykst og bilið minnkar, rétt eins og raunin er með DGS (mynd 1) og
Vatnsfræðilegar olíulegur. Í tilviki legna með utanaðkomandi þrýstingi, sem eru porous, verður legan í jafnvægiskrafti þegar inntaksþrýstingur margfaldaður með flatarmálinu er jafn heildarálaginu á legunni. Þetta er áhugavert þrívíddartilvik þar sem lyfting eða loftbil er núll. Það verður núll flæði, en vatnsstöðukraftur loftþrýstingsins gegn mótflötinum undir yfirborði legunnar afléttir samt heildarálaginu og leiðir til nærri núll núningstuðuls - jafnvel þó að yfirborðin séu enn í snertingu.
Til dæmis, ef grafítþéttifletir eru 10 fertommur að stærð og lokunarkrafturinn er 1.000 pund og grafítið hefur núningstuðul upp á 0,1, þá þarf 100 pund af krafti til að hefja hreyfingu. En með ytri þrýstigjafa upp á 100 psi sem er fluttur í gegnum porous grafítið að yfirborðinu, þá þarf í raun ekkert afl til að hefja hreyfingu. Þetta er þrátt fyrir að það sé enn 1.000 pund af lokunarkrafti sem þrýstir yfirborðunum tveimur saman og að yfirborðin séu í líkamlegri snertingu.
Flokkur leguefna eins og grafít, kolefni og keramik eins og áloxíð og kísilkarbíð sem eru þekkt í túrbínuiðnaðinum og eru náttúrulega gegndræp svo þau er hægt að nota sem utanaðkomandi þrýstilegur sem eru snertilausar vökvafilmulegur. Það er til blendingsfall þar sem utanaðkomandi þrýstingur er notaður til að létta á snertiþrýstingnum eða lokunarkrafti þéttisins frá þrýstihreyfingunni sem á sér stað í snertiflötum þéttisins. Þetta gerir dælustjóranum kleift að stilla eitthvað utan dælunnar til að takast á við vandamál og hraðari notkun við notkun vélrænna þétta.
Þessi meginregla á einnig við um bursta, skiptingar, örvunartæki eða hvaða snertileiðara sem er sem má nota til að taka gögn eða rafstraum á eða frá snúningshlutum. Þegar snúningshraðar snúast og tæmist eykst getur verið erfitt að halda þessum tækjum í snertingu við ásinn og oft er nauðsynlegt að auka fjaðurþrýstinginn sem heldur þeim við ásinn. Því miður, sérstaklega við mikinn hraða, leiðir þessi aukning á snertikrafti einnig til meiri hita og slits. Sama blendingsreglan sem notuð er á vélrænar þéttifleti og lýst er hér að ofan er einnig hægt að nota hér, þar sem líkamleg snerting er nauðsynleg fyrir rafleiðni milli kyrrstæðra og snúningshluta. Ytri þrýstingurinn er hægt að nota eins og þrýstinginn frá vökvastrokka til að draga úr núningi á hreyfiviðmótinu en samt auka fjaðurkraftinn eða lokunarkraftinn sem þarf til að halda burstanum eða þéttifletinum í snertingu við snúningsásinn.
Birtingartími: 21. október 2023