تجهیزات دوار در بسیاری از کاربردهای صنعتی، نیمه صنعتی، کشاورزی و خانگی استفاده می شوند. یکی از این تجهیزات، پمپ است. پمپ برای پمپاژ سیالات استفاده می شود و از اجزای دوار و ثابت تشکیل شده است. مشکل نشتی سیال در پمپ بین اجزا و قطعات ثابت و متحرک اتفاق می افتد و برای رفع چنین مشکلی از انواع سیستم آب بندی پمپ استفاده می شود. یکی از این انواع، قطعه ای به نام مکانیکال سیل یا سیل مکانیکی است و دیگری آب بند پمپ از نوع پکینگ است که در مقاله ای دیگر به آن پرداخته شده است. نوع مکانیکال سیل کارآمدتر و موثرتر است و می تواند نشتی احتمالی از پمپ را به کمترین میزان ممکن برساند. سیل های مکانیکی به دلیل دقت بالایی که در جلوگیری از نشتی در تجهیزات دوار دارند در مواردی که سیال فرآیند از نوع خورنده خطرناک، سمی و اسیدی است، کاربرد بیشتری دارند. در ادامه قصد داریم به اجزا تشکیل دهنده سیل مکانیکی، اصول و مبانی کارکرد آنها، انواع، مزایا و معایب و در انتها به پارامترهای انتخاب آنها بپردازیم؛ پس با این مقاله کالاصنعتی همراه باشید. همچنین می توانید در پادکست زیر با مکانیکال سیل آشنا شوید.

مکانیکال سیل یا سیل مکانیکی چیست؟
مکانیکال سیل یا سیل مکانیکی، از جمله آب بندهای پمپ است که جهت جلوگیری از نشتی سیال در انواع پمپ مورد استفاده قرار می گیرد. مکانیکال سیل وظیفه مهمی را در پمپ ایفا می کند مخصوصا در زمان هایی که سیال فرآیند از نوع سمی، اسیدی و خورنده است و نشتی آن به بیرون می تواند صدمات و زیان های بدی برای محیط ایجاد کند. این قطعه مهم از اجزایی تشکیل شده است که در ادامه به آن پرداخته خواهد شد.

طول عمر مکانیکال سیل
مکانیکال سیل، آب بندی می باشد که معمولا دوام و طول عمر بالایی دارند؛ طول عمر سیل مکانیکی به عوامل زیادی بستگی دارد. انتخاب درست مکانیکال سیل متناسب با شرایط عملکردی، نصب صحیح مکانیکال سیل و همچنین بازرسی های دوره ای از عواملی می باشد که در عمر سیل مکانیکی و مدت زمان تعویض آن موثر می باشد.

از آنجایی که سیل مکانیکی دارای قطعات و سطوح ظریفی می باشد یکی از علل اصلی خرابی پمپ ها به همین آب بند از نوع مکانیکال سیل مربوط می شود، به همین دلیل و همچنین کاربرد فراوان مکانیکال سیل در تجهیزات دوار و به طور خاص در پمپ ها، این امر مستلزم درک بهتر از این نوع آب بند می باشد.

اجزا تشکیل دهنده مکانیکال سیل
قسمت ثابت: سطحی صاف و صیقلی می باشد که در داخل پوسته پمپ نصب می شود.
قسمت متحرک: سطحی صاف و صیقلی می باشد که روی محور یا شفت پمپ قرار می گیرد.
فنر: معمولا از جنس فولاد ضد زنگ می باشد و توسط آن سطوح ثابت و متحرک به یکدیگر متصل می شوند تا فرآیند آب بندی به خوبی صورت گیرد.
حلقه الاستومری (اورینگ)

اصول و مبانی کارکرد سیل مکانیکی
قسمت ثابت (سطح ثابت) مکانیکال سیل در داخل پوسته و به آن متصل می شود و قسمت متحرک (سطح متحرک) روی محور یا شفت پمپ سوار می شود. عملکرد این اجزا به نحوی است که یک فضای آب بندی را در پمپ ایجاد می کنند که از نشت و خروج سیال داخل محفظه پمپ جلوگیری می کند.

مطابق با شکل در سمت چپ سیال تحت فشار پمپ قرار دارد و در سمت راست و فضای بیرون پمپ فشار آتمسفر می باشد. در بین قسمت ثابت و قسمت متحرک مکانیکال سیل، یک فیلم سیال محبوس شده و با چرخش قسمت متحرک مکانیکال سیل این فیلم سیال بخار شده و این بخار خود فضای آب بندی ایجاد می کند. ذکر این نکته خالی از لطف نیست که زمانیکه پمپ خاموش می باشد نیز چون پمپ فشاری ایجاد نمی کند بنابراین نشتی نیز وجود نخواهد داشت. اورینگ ها نیز آب بندی در پمپ ایجاد می کنند. بواسطه اورینگ هایی که قسمت متحرک را روی شفت و قسمت ثابت را روی پوسته سوار می کند، فضای بین قسمت متحرک و شفت و همچنین قسمت ثابت و پوسته آب بند می گردند.

انواع سیل مکانیکی
سیل های مکانیکی دسته بندی های مختلفی دارند که بطور کلی می توان آنها را به انواع زیر تقسیم کرد:

مکانیکال سیل فشاری
مکانیکال سیل غیر فشاری
مکانیکال سیل متعادل
مکانیکال سیل نامتعادل
مکانیکال سیل کارتریج
مکانیکال سیل فشاری
سیل مکانیکی فشاری از یک یا چند فنر و همچنین یک سیل ثانویه تشکیل شده است، سیل ثانویه بصورت محوری در امتداد شفت یا بوش شفت حرکت می کند تا فشار روی سطوح را حفظ کند. این آب بندی اجازه می دهد تا سایش و هرگونه ناترازی شفت را جبران کند. مزیت سیل مکانیکی فشاری ارزان بودن آن است اما عیب اصلی آن وجود سیل ثانویه می باشد که روی شفت قرار می گیرد و زمانی که سیال ساینده در پمپ وجود دارد، امکان ساییدگی و خرابی آن وجود دارد.

مکانیکال سیل غیرفشاری
سیل مکانیکی غیر فشاری از یک واشر الاستومری یا دم فلزی برای حفظ نیروی بسته شدن روی شفت استفاده می کند. در این نوع سیل مکانیکی به دلیل نبود سیل ثانویه، مشکل ساییدگی و خرابی آن وجود ندارد و بنابراین برای سیالات ساینده مناسب می باشند. همچنین در کاربردهای با آلایندگی زیاد و دماهای بالا از این نوع مکانیکال سیل استفاده می شود. البته عیب این نوع آب بند در این است که در مواردی که سیال خورنده می باشد باید از سیل های بزرگتر استفاده کرد.

کانیکال سیل متعادل و نامتعادل
در سیل مکانیکی متعادل نیروهای اعمالی بر سطوح آن بصورت یکنواخت و متعادل وارد می شود. مزیت این نوع سیل مکانیکی اعمال فشار همسان بر سطوح ثابت و متحرک، روغن کاری یکنواخت سطوح آن و در نتیجه طول عمر بیشتر آن می باشد. مکانیکال سیل متعادل برای کاربردهای با فشار بالای Psig 250 مناسب هستند. سیل مکانیکی نامتعادل برای فشارهای پایین تر مناسب هستند و همچنین قیمت مناسب تری نسبت به نوع متعادل دارند.

مکانیکال سیل کارتریج
سیل مکانیکی کارتریجی بصورت پیش نصب طراحی و ساخته می شوند و تمام قطعات و متعلقات آن بر روی یک بوش قرار می گیرد و جهت نصب، کل مجموعه روی شفت قرار می گیرد به همین دلیل نصب مکانیکال سیل کارتریجی آسان و راحت تر می باشد. سیل مکانیکی کارتریجی مشکل عدم کارکرد درست و در پی آن طول عمر پایین به دلیل نصب ناصحیح بر روی شفت را ندارد. همچنین مکانیکال سیل کارتریجی در مقایسه با انواع دیگر گران قیمت تر بوده و هزینه تعمیر و نگهداری کمتری دارد.

مزایا مکانیکال سیل
دوام و طول عمر بالا
نشتی بسیار کم و قابل صرف نظر
امکان نشتی گیری در کاربردهای سیالات خورنده، سمی و گران قیمت
آب بندی جهت کاربردهای با فشارهای بالا
عدم حساسیت نسبت به ارتعاش و حرکت غیربالانس شفت چرخان
معایب مکانیکال سیل
نصب و راه اندازی سخت
هزینه بالا
تعمیر و تعویض دشوار
داشتن قطعات داخلی زیاد و ظریف
پارامترهای انتخاب مکانیکال سیل
سایز شفت: اندازه قطر شفت پمپ
دور پمپ: مقدار rpm محور پمپ
دما و فشار کاری پمپ: حداکثر دما و فشار عملکردی سیال قابل پمپاژ
نوع فنر: تک فنر، چند فنر، فنر موجی، فنر مارپیچی
نوع المان آب بندی: اورینگ، گسکت، کاپ الاستومری
جنس سطوح آب بندی: فولاد ضد زنگ، کربن، تنگستن کارباید، سیلیکون کارباید، برنز، تفلون، پلاستیک، سرامیک، چدن خاکستری آستنیتی (Ni-resist)
جمع بندی

یکی از تجهیزات کاربردی و موثر که در انواع پمپ مورد استفاده قرار می گیرد، مکانیکال سیل است. این قطعه جزیی از ساختار پمپ ها مخصوصا پمپ سانتریفیوژ می باشد که برای جلوگیری از نشتی سیال از پمپ به بیرون و همچنین نشتی سیال از قسمت مکانیکی پمپ به قسمت موتور استفاده می شود. آب بند پمپ از نوع مکانیکال قابلیت به حداقل رساندن نشتی در پمپ را دارد و از این جهت بسیار کارآمد است. سیل مکانیکی دارای انواع مختلفی است که در این مقاله به آن پرداخته شد. با توجه به پارامترهایی نظیر سایز شفت، دور موتور، دمای کاری سیال و ... و تنوع مکانیکال سیل، انتخاب نوع آن انجام می شود که در این مقاله بطور خلاصه به آن پرداخته شد. جهت کسب اطلاعات بیشتر درباره سیستم های آب بندی پمپ و خرید پمپ می توانید با کارشناسان ما تماس گیرید.

منبع: https://www.kalasanati.com/%D8%A7%D8%AE%D8%A8%D8%A7%D8%B1-%D9%88-%D9%85%D9%82%D8%A7%D9%84%D8%A7%D8%AA/%D9%85%D9%82%D8%A7%D9%84%D8%A7%D8%AA-%D9%BE%D9%85%D9%BE/115/%D8%B4%D9%86%D8%A7%D8%AE%D8%AA-%D8%A7%D9%86%D9%88%D8%A7%D8%B9-%D8%B3%DB%8C%D9%84-%D9%85%DA%A9%D8%A7%D9%86%DB%8C%DA%A9%DB%8C