مکانیکال سیل چیست و چه کاربردی دارد؟

مکانیکال سیل: تعریف، نحوه عملکرد، انواع، کاربردها و راهنمای جامع

مکانیکال سیل (mechanical seal) یکی از مهم‌ترین اجزای آب‌ بندی در تجهیزات صنعتی به ویژه پمپ‌ها، کمپرسورها و دیگر دستگاه‌های دوار است. این قطعه که به آن سیل مکانیکی یا آب‌ بند مکانیکی نیز گفته می‌شود، نخستین‌بار در اوایل قرن بیستم معرفی شد. گفته می‌شود اولین “سیل مکانیکی” را شخصی به نام جورج کوک در سال 1905 اختراع کرد که به نام «کوک سیل» معروف گردید. با این‌حال، کاربرد صنعتی گسترده این فناوری از اواسط قرن بیستم آغاز شد؛ به طور مثال شرکت جان کرین (John Crane) در سال 1949 اولین سیل مکانیکی را برای خودروها به بازار عرضه کرد. از آن زمان تا کنون، طراحی و متریال مکانیکال سیل‌ها به‌طور چشمگیری بهبود یافته است. در گذشته برای آب‌بندی شفت‌های گردان پمپ‌ها و ماشین‌آلات، عمدتاً از نخ‌های آب‌ بندی یا همان پکینگ استفاده می‌شد که این روش قدمتی چندصدساله دارد، اما مکانیکال سیل به دلیل عملکرد مطمئن‌تر، نشت تقریباً صفر و عمر کاری بالاتر، به تدریج جایگزین روش‌های قدیمی شده است.

اهمیت استفاده از مکانیکال سیل زمانی بیشتر مشخص می‌شود که با سیالات خطرناک، سمی, قابل اشتعال یا گران‌ قیمت سروکار داریم. در چنین شرایطی هرگونه نشتی می‌تواند ایمنی کارکنان و تجهیزات را تهدید کند یا هزینه‌های زیادی در پی داشته باشد. مکانیکال سیل با طراحی دقیق خود می‌تواند تا حد امکان جلوی نشتی را بگیرد و در عین حال اصطکاک و سایش را در محل آب‌بندی کنترل کند. نتیجه این‌که تجهیزات صنعتی با اطمینان و بهره‌وری بالاتری کار می‌کنند و نیاز به تعمیرات مکرر کاهش می‌یابد. امروزه تقریباً در تمامی صنایع از مکانیکال سیل استفاده می‌شود؛ از نیروگاه‌ها و پالایشگاه‌ها گرفته تا کارخانه‌های شیمیایی، خطوط لوله انتقال، تأسیسات آب و فاضلاب، کارخانجات غذایی، دارویی، کشتی‌رانی و حتی خودروها، همگی برای جلوگیری از نشت سیالات متکی به این تکنولوژی هستند.

در این مقاله جامع، به زبانی ساده اما دقیق به بررسی همه جنبه‌های مهم مکانیکال سیل می‌پردازیم. ابتدا تعریف و نحوه عملکرد این آب‌بند مکانیکی و اجزای تشکیل‌دهنده آن شرح داده می‌شود. سپس انواع مختلف مکانیکال سیل از نظر طراحی و کاربرد را معرفی کرده و با یکدیگر مقایسه می‌کنیم. کاربردهای صنعتی مکانیکال سیل در تجهیزاتی مانند پمپ‌های سانتریفیوژ، کمپرسورهای گاز و مخازن و همزن‌های صنعتی مورد بحث قرار خواهد گرفت. همچنین مزایا و معایب استفاده از این نوع آب‌ بند نسبت به روش‌های قدیمی‌تر بیان می‌شود. در ادامه راهنمای انتخاب یک مکانیکال سیل مناسب بر اساس شرایط کاری ارائه شده و نکات مهم در نصب، نگهداری و عیب‌یابی آن شرح داده می‌شود. در پایان نیز بخشی شامل پرسش‌های متداول پیرامون مکانیکال سیل آورده شده است تا به رایج‌ ترین سوالات در این زمینه پاسخ دهد.

مکانیکال سیل چیست و چه وظیفه‌ای دارد؟

مکانیکال سیل (mechanical seal) یک دستگاه آب‌ بندی محور دوار است که از دو سطح بسیار صاف و صیقلی تشکیل شده و با قرار گرفتن این دو سطح بر روی یکدیگر، جلوی نشتی سیال را می‌گیرد. به بیان ساده، مکانیکال سیل در محل اتصال شفت چرخان دستگاه (مثل شفت پمپ یا کمپرسور) به بدنه ثابت آن نصب می‌شود تا فضایی کاملاً آب‌ بند بین داخل و خارج دستگاه ایجاد کند. یکی از این دو سطح آب‌ بند به بدنه ثابت (مثلاً محفظه پمپ) متصل است و ثابت می‌ماند و سطح دیگر بر روی شفت یا محور سوار شده و همراه با آن می‌چرخد. این دو سطح که اغلب از جنس مواد بسیار سخت و صاف هستند، با نیروی فنرها یا فشار هیدرولیکی سیال به طور مداوم به هم فشرده می‌شوند و یک مانع تقریبا غیرقابل نفوذ برای سیال ایجاد می‌کنند.

وظیفه اصلی مکانیکال سیل جلوگیری از خروج سیال فرآیندی به محیط بیرون و نیز جلوگیری از ورود هوا یا آلودگی از بیرون به داخل دستگاه است. برای مثال در یک پمپ، سیال (آب، نفت، اسید و…) داخل محفظه پمپ نباید از ناحیه محور به بیرون نشت کند؛ در عین حال نباید هوا یا آلاینده‌های محیط بیرون از همان ناحیه وارد پمپ شوند. مکانیکال سیل با ایجاد یک «مرز» آب‌ بند در اطراف محور این امکان را فراهم می‌کند. در نتیجه پمپ یا دستگاه دوار می‌تواند بدون نشتی قابل توجه به کار خود ادامه دهد.

نکته مهم در عملکرد مکانیکال سیل آن است که علیرغم فشردگی بسیار نزدیک دو سطح آب‌ بند، همیشه یک لایه بسیار نازک از سیال (به ضخامت میکرون) بین این دو سطح وجود دارد. این لایه سیال نقش روانکار را برای سطوح ایفا می‌کند و از سایش و خراشیده شدن آنها جلوگیری می‌کند. در واقع مکانیکال سیل‌ها یک میزان نشتی بسیار جزئی و کنترل‌ شده را به صورت بخار یا قطرات بسیار ریز مجاز می‌دانند تا همان سیال خودش وظیفه روانکاری و خنک‌کاری سطوح سیل را انجام دهد. این میزان اندک نشتی معمولاً تبخیر شده و به چشم نمی‌آید، اما وجودش برای سلامت و دوام مکانیکال سیل حیاتی است. اگر این لایه روانکار وجود نداشته باشد (مثلاً در شرایط خشک کار کردن پمپ)، اصطکاک بین دو سطح آب‌بند به شدت بالا رفته و در مدت کوتاهی سبب داغ شدن، آسیب دیدن یا شکستگی سطوح سیل مکانیکی خواهد شد.

اجزای تشکیل‌ دهنده مکانیکال سیل

برای درک بهتر عملکرد سیل مکانیکی، خوب است با اجزا تشکیل‌دهنده آن آشنا شویم. یک مکانیکال سیل معمولاً از چند جزء اصلی تشکیل شده است:

• حلقه آب‌ بند ثابت (Seat یا Ring ثابت): یک سطح حلقوی صاف که داخل محفظه ثابت دستگاه (مثلاً بدنه پمپ) قرار می‌گیرد و ثابت نگه داشته می‌شود. این قطعه معمولاً از جنس سخت (مانند سرامیک، کاربید سیلیکون یا تنگستن کارباید) ساخته می‌شود و سطحی بسیار صیقلی دارد.
• حلقه آب‌ بند متحرک (Seat یا Ring متحرک): یک سطح حلقوی صاف مشابه که روی شفت یا آستین شفت نصب شده و همراه با آن می‌چرخد. این سطح متحرک معمولاً از جنسی مکمل نسبت به سطح ثابت ساخته می‌شود (برای مثال اگر یکی فلزی سخت است، دیگری از کربن گرافیتی یا برعکس) تا سطوح به نرمی روی هم بلغزند. حلقه متحرک توسط اتصالاتی به شفت قفل می‌شود تا با آن دوران کند.
• فنرها یا المان‌های فنربندی: مجموعه‌ای از فنر(ها) که وظیفه اعمال نیروی محوری برای نگه‌داشتن دو حلقه آب‌بند ثابت و متحرک بر روی هم را بر عهده دارند. این فنر می‌تواند یک فنر بزرگ منفرد، چند فنر کوچکتر، فنر موجی شکل یا حتی یک دیافراگم فلزی (بلوز) باشد. با فشردن دو سطح آب‌ بند به هم، فنرها اطمینان می‌دهند که حتی در حالت توقف و فشار صفر نیز تماس بین سطوح حفظ شود.
• آب‌ بندهای ثانویه (اورینگ و واشرها): این‌ها قطعاتی از جنس الاستومر (لاستیک‌های صنعتی مانند وایتون، نیتریل، EPDM و…) یا گاهاً گرافیت و تفلون هستند که وظیفه آب‌بندی بخش‌های دیگر را بر عهده دارند. به عنوان مثال یک اورینگ دور شفت مانع نشت سیال از فاصله بین حلقه متحرک و شفت می‌شود و اورینگ یا واشر دیگری بین حلقه ثابت و پوسته پمپ را آب‌بندی می‌کند. این آب‌بندهای کمکی هرگونه فضای خالی که می‌تواند باعث نشتی شود را می‌بندند.

علاوه بر اجزای فوق، مکانیکال سیل دارای قطعات نگهدارنده و فلزی نیز هست. یک پوشش یا محفظه‌ی نگه‌دارنده (گلند) معمولاً روی پوسته پمپ پیچ می‌شود تا حلقه ثابت را در جای خود نگه دارد. پیچ‌ها و پین‌های کوچکی نیز برای وصل کردن حلقه‌ها به فنر و شفت به کار می‌روند تا همه اجزا به درستی در کنار هم کار کنند. جنس قطعات فلزی سازنده سیل (مانند فنر و بدنه‌ها) معمولاً از فولاد ضدزنگ یا آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی انتخاب می‌شود تا در تماس با سیال دچار زنگ‌ زدگی یا آسیب نشوند.

اصول عملکرد و طراحی مکانیکال سیل

طراحی مکانیکال سیل مبتنی بر چند اصل مهندسی مهم است که رعایت همزمان آنها منجر به یک آب‌بندی موفق می‌شود:

• اعمال نیروی پایدار بین سطوح آب‌بند: برای اینکه دو سطح آب‌بند همیشه در تماس مؤثر باشند، از مکانیزم‌های فنری یا بلوز استفاده می‌شود. این نیرو باید به قدری باشد که در شرایط مختلف کاری (از توقف تا ماکزیمم فشار) تماس سطوح حفظ شود، اما نه آنقدر زیاد که سایش و حرارت بیش از حد تولید کند. طراحی فنرها و مکانیزم فشار سیال به گونه‌ای است که این تعادل برقرار شود.
• تعادل فشار (بالانس) سیل: در فشارهای کاری بالا، نیروی هیدرولیکی سیال تمایل دارد سطوح آب‌بند را از هم باز کند یا برعکس بیش از حد به هم فشار دهد. مکانیکال سیل‌های پیشرفته با تغییر طراحی سطح مقطع حلقه‌ها، این نیروهای ناشی از فشار سیال را متعادل می‌کنند. به عبارتی سطح مؤثر تحت فشار را طوری تنظیم می‌کنند که نیروی بازکننده یا فشار آورنده اضافی خنثی شود. این مفهوم که به سیل متعادل مشهور است، اجازه می‌دهد سیل در فشارهای بالا نیز بدون نشتی عمل کند.
• انتخاب مواد مناسب برای سطوح آب‌بند: جنس و ترکیب دو سطح اصلی سیل بسیار مهم است. معمولاً یکی از سطوح از جنس کربن گرافیتی یا مواد نرم‌تر و خودلغزنده و سطح دیگر از جنس بسیار سخت (مثل سرامیک‌های صنعتی یا کاربیدها) انتخاب می‌شود. این ترکیب باعث می‌شود اصطکاک کاهش یافته و یک سطح کمی متخلخل‌ تر (کربنی) بتواند لایه نازک سیال را روی خود نگه دارد. همچنین مواد باید با سیال سازگار باشند (مثلاً در برابر خورندگی سیال مقاوم بوده یا در دمای کاری دچار تغییر خواص نشوند).
• آب‌بندهای ثانویه و طراحی آنها: اورینگ‌ها و واشرهای آب‌بندی ثانویه نیز بخشی از طراحی سیل هستند. مثلاً در سیل‌های “فشاری” یک اورینگ روی شفت حرکت لغزشی دارد که باید جنس و طراحی آن طوری باشد که تحت حرکت مداوم آسیب نبیند. در سیل‌های “غیرفشاری” این مشکل با استفاده از بلوز فلزی حذف شده است. طراحان سیل بسته به نوع سیال (دما، خورندگی) جنس الاستومر یا گرافیت مناسب را برای این آب‌بندها انتخاب می‌کنند تا دوام کافی داشته باشد.
• خنک‌ کاری و دفع حرارت: سطوح مکانیکال سیل در حین کار ممکن است گرما تولید کنند (بر اثر اصطکاک سیال روی سطوح). طراحی سیل باید طوری باشد که این گرما دفع شود و دمای سیل کنترل گردد. گاهی خود سیال پمپ نقش خنک‌کننده را ایفا می‌کند و از مجاورت سطوح عبور داده می‌شود. در شرایط سخت‌تر، از سیستم‌های کمکی مانند خطوط فلاش (تزریق سیال تمیز و خنک به محفظه سیل) یا گردش مایع در یک مخزن بیرونی برای خنک‌کاری استفاده می‌شود. بدون مدیریت حرارتی مناسب، سیل ممکن است در اثر حرارت بالا آسیب ببیند.

انواع مکانیکال سیل

مکانیکال سیل‌ها را می‌توان بر اساس معیارهای گوناگونی دسته‌ بندی کرد. برخی از این دسته‌ بندی‌ها بر مبنای طراحی داخلی سیل است (مثلاً وجود یا عدم وجود قطعات متحرک فنری)، برخی بر اساس نحوه نصب و تعمیر (یکپارچه یا چند قطعه بودن)، و برخی دیگر بر مبنای شرایط کاری (مثلاً فشار عملیاتی). در ادامه، مهم‌ ترین انواع مکانیکال سیل را معرفی می‌کنیم و ویژگی‌های هر کدام را توضیح می‌دهیم:

مکانیکال سیل فشاری (Pusher)

سیل مکانیکی فشاری (Pusher) سیلی است که در آن برای اعمال فشار و جبران سایش یا حرکت شفت، از یک قطعه آب‌ بندی ثانویه متحرک (معمولاً یک اورینگ) استفاده می‌شود. این اورینگ روی شفت یا آستین شفت قرار گرفته و می‌تواند همراه فنر به صورت محوری حرکت کند. به عبارت دیگر، در طراحی فشاری یک اورینگ یا واشر آب‌بند روی شفت می‌لغزد تا همیشه حلقه‌های آب‌بند را با کمک فنر در تماس نگه دارد. اغلب سیل‌های فنردار سنتی (چه تک‌ فنر چه چند فنر) در این دسته قرار می‌گیرند.

مزیت: مکانیکال سیل‌های فشاری ساختار نسبتاً ساده‌ تری دارند و معمولاً قیمت کمتری نسبت به انواع پیشرفته‌ تر دارند. وجود قطعه لغزنده (اورینگ) اجازه می‌دهد تا فنر بتواند هرگونه سایش سطح سیل یا لقی و ناهماهنگی جزئی شفت را جبران کند. بنابراین تنظیم بودن سیل در طول زمان حفظ می‌شود.

عیب: عیب اصلی این طرح، حضور همان اورینگ متحرک روی شفت است. این آب‌ بند ثانویه در تماس و حرکت دائمی با شفت می‌تواند در اثر سیالات دارای ذرات جامد یا ساینده دچار سایش و خرابی شود. به عنوان مثال، اگر سیال حاوی شن، رسوبات یا ذرات معلق باشد، حرکت رفت‌ و برگشتی اورینگ ممکن است آن را ساییده و باعث نشتی شود. همچنین در دماهای بالا، حرکت الاستومر بر روی شفت می‌تواند با سخت شدن یا چسبندگی آن مختل گردد. به همین دلیل، در کاربردهای با سیالات بسیار کثیف یا دماهای خیلی بالا، ممکن است سیل فشاری گزینه ایدئالی نباشد.

مکانیکال سیل غیرفشاری (Non-Pusher یا بلوز)

سیل مکانیکی غیرفشاری (Non-Pusher) به نوعی از سیل اطلاق می‌شود که در آن هیچ قطعه آب‌ بند ثانویه‌ای به صورت لغزشی روی شفت حرکت نمی‌کند. در این طراحی، به جای اورینگ متحرک، معمولاً از یک دم‌ فلزی (بلوز) یا یک دیافراگم انعطاف‌ پذیر استفاده می‌شود که فنر و حلقه متحرک را به شفت متصل می‌کند. بلوز فلزی هنگام حرکت شفت منبسط و منقبض می‌شود و نیروی فنری لازم را تامین می‌کند، بدون آن‌که نیاز به لغزش اورینگ روی شفت باشد. برخی طرح‌های غیرفشاری نیز از یک واشر الاستومری یا دم‌ فلزی استفاده می‌کنند که نقش مشابهی دارد.

مزیت: بزرگ‌ ترین مزیت مکانیکال سیل غیرفشاری حذف اورینگ لغزنده روی شفت است. بنابراین مشکل سایش و خراب شدن آب‌ بند ثانویه روی شفت (که در سیل فشاری وجود داشت) برطرف می‌شود. این ویژگی باعث می‌شود سیل‌های بلوزی برای سیالات حاوی ذرات ساینده یا کاربردهای با آلودگی زیاد بسیار مناسب باشند. همچنین در دماهای بالا که الاستومرها قادر به کار نیستند، بلوز فلزی می‌تواند جایگزین شود و آب‌بندی را حفظ کند. در نتیجه سیل‌های غیرفشاری در محیط‌های با دمای خیلی بالا یا سیالاتی که الاستومرها را خراب می‌کنند (مانند روغن‌های داغ، حلال‌های قوی یا مایعات خورنده) عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهند.

عیب: نقطه ضعف این طرح، پیچیدگی و هزینه بالاتر آن نسبت به سیل‌های ساده فنردار است. بلوزهای فلزی قطعات دقیقی هستند که ساخت آنها هزینه‌ بر بوده و نسبت به تنش‌های مکانیکی حساس‌اند. در برخی کاربردهای با سیالات بسیار خورنده، ممکن است نیاز به استفاده از آلیاژهای ویژه برای بلوز باشد که قیمت سیل را افزایش می‌دهد. همچنین سیل‌های بلوزی معمولاً ظرفیت جابجایی محوری محدودی دارند؛ یعنی اگر لقی یا حرکت محوری شفت بسیار زیاد باشد، بلوز تنها تا حد مشخصی می‌تواند کشیده یا فشرده شود. با این وجود، در مجموع در شرایطی که سیل فشاری دوام نمی‌آورد، نوع غیرفشاری بهترین گزینه است.

مکانیکال سیل متعادل (Balanced)

اصطلاح متعادل (Balanced) در مکانیکال سیل اشاره به طرحی دارد که در آن نیروی وارد بر سطوح آب‌ بند در اثر فشار سیال کاهش یافته و متعادل می‌شود. به طور معمول در یک سیل نامتعادل، فشار سیال تمایل دارد حلقه‌های سیل را با نیروی زیادی به هم فشار دهد که می‌تواند موجب سایش و گرمای زیاد یا حتی از هم باز شدن سیل در فشارهای بالا شود. سیل متعادل با تغییر در طراحی ابعاد حلقه‌ها (کاهش سطح موثر فشار روی حلقه متحرک)، بخشی از این نیروی هیدرولیکی را خنثی می‌کند. به زبان ساده‌تر، در یک سیل متعادل فشار سیال “اهرم” کمتری برای باز کردن سطوح یا تحت فشار گذاشتن آنها دارد.

مزیت: مکانیکال سیل‌های متعادل می‌توانند در فشارهای کاری بالاتری نسبت به سیل‌های عادی (نامتعادل) عمل کنند، بدون آنکه نشتی یا خرابی پیش آید. توزیع یکنواخت‌ تر فشار روی سطوح باعث روانکاری بهتر (تشکیل فیلم یکنواخت‌تر) و کاهش سایش می‌شود؛ بنابراین عمر کاری سیل افزایش می‌یابد. معمولاً برای فشارهای عملیاتی بالاتر از حدود ۱۵ الی ۲۰ بار (حدود ۲۰۰-۳۰۰ Psi)، استفاده از سیل متعادل توصیه می‌شود تا عملکرد مطمئن بماند. این نوع طراحی به ویژه در سیالات با فشار بخار بالا یا دماهای زیاد (که خطر تبخیر سیال در سطح سیل وجود دارد) مزیت دارد، چون با نیروی کمتر روی سطوح، حرارت اصطکاکی نیز کمتر تولید می‌شود.

عیب: پیچیدگی طراحی و ساخت بالاتر در سیل‌های متعادل معمولاً به معنی قیمت بیشتر آنها است. همچنین در شرایط فشار پایین، نیروی کم‌تر روی سطوح ممکن است باعث نشت مختصر شود، چون این سیل‌ها برای فشارهای بالا بهینه شده‌اند. به عبارت دیگر، سیل متعادل در فشار پایین‌تر مقداری “کم‌فشاری” بین سطوح دارد که البته معمولاً مشکلی ایجاد نمی‌کند. برای کاربردهای معمولی با فشار کم تا متوسط، اغلب از سیل نامتعادل (ساده‌تر) استفاده می‌شود که ارزان‌تر است و به خوبی نیز پاسخگوست.

مکانیکال سیل نامتعادل (Unbalanced)

سیل‌های نامتعادل (Unbalanced) در واقع همان طراحی‌های استاندارد و ساده‌تر مکانیکال سیل هستند که هیچ تدبیری برای کاهش نیروی حاصل از فشار سیال در آنها اتخاذ نشده است. در این سیل‌ها، کل فشار سیال بر سطح حلقه‌ها اثر می‌گذارد و بنابراین نیروی زیادی برای فشردن آنها به هم یا باز کردنشان ایجاد می‌شود. این امر در فشارهای پایین مشکلی ایجاد نمی‌کند و حتی کمک می‌کند سیل کاملاً محکم بسته بماند، اما در فشارهای بالا می‌تواند مشکل‌ ساز شود.

مزیت: سادگی و ارزانی مهم‌ترین مزیت سیل نامتعادل است. به دلیل کمتر بودن قطعات و عدم نیاز به ماشین‌کاری‌های خاص برای متعادل‌سازی، این نوع سیل هزینه ساخت پایین‌تری دارد. برای بسیاری از کاربردهای معمولی (مثلاً پمپ‌های آب، سیستم‌های HVAC و…) که فشار سیال نسبتاً کم است، یک سیل نامتعادل به خوبی کار می‌کند و نیروی قوی‌تر روی سطوح حتی می‌تواند نشتی را به حداقل برساند.

عیب: نقطه ضعف سیل نامتعادل زمانی آشکار می‌شود که فشار سیال از حد مشخصی بالاتر رود. در فشارهای زیاد، نیروی هیدرولیکی بزرگ می‌تواند باعث وارد آمدن فشار بیش از حد بر سطوح سیل و افزایش اصطکاک شود که به معنی تولید گرمای زیاد و فرسودگی سریع‌تر است. حتی ممکن است فشار سیال آنقدر زیاد شود که فیلم نازک روانکاری تبخیر گشته و سطوح به صورت خشک با هم تماس پیدا کنند یا فنر نتواند در برابر نیروی بازکننده مقاومت کند و سیل نشتی دهد. به همین دلیل سیل‌های نامتعادل معمولاً حداکثر تا محدوده فشار متوسط (چند ده بار) استفاده می‌شوند و برای فشارهای بالاتر از سیل متعادل یا طرح‌های دوتایی بهره می‌گیرند.

مکانیکال سیل کامپوننت (قطعه‌ای)

منظور از سیل کامپوننت (Component Seal) سیل مکانیکی‌ای است که اجزای آن به صورت جداگانه عرضه شده و هنگام نصب، باید قطعات روی پمپ یا تجهیز سرهم شوند. برخلاف سیل کارتریجی که یک مجموعه یکپارچه است, در سیل کامپوننت حلقه ثابت، حلقه متحرک، اورینگ‌ها، فنرها و سایر قطعات به طور جداگانه در اختیار هستند.

مزیت: این نوع سیل معمولاً قیمت پایین‌ تری دارد زیرا فاقد اجزای اضافی (مثل بوش یکپارچه یا قاب نگهدارنده خاص) است. همچنین برای فضاها و طراحی‌های غیر استاندارد می‌تواند انعطاف بیشتری داشته باشد چون نصاب می‌تواند هر قطعه را جداگانه تطبیق دهد. بسیاری از کاربردهای ساده‌تر (مثل پمپ‌های آب سبک) از سیل کامپوننت بهره می‌برند و عملکرد قابل قبولی نیز می‌گیرند.

عیب: نقطه ضعف سیل کامپوننت، دشواری بیشتر در نصب صحیح است. چون تنظیم فاصله‌ها و جهت قرارگیری قطعات بر عهده تکنسین است، احتمال خطا یا نصب نادرست بالاتر می‌رود. کوچک‌ترین اشتباه (جا ننداختن صحیح اورینگ، اعمال نیروی بیش از حد به حلقه‌ها، یا عدم تنظیم طول فنر) می‌تواند منجر به نشتی یا خرابی سیل شود. به همین دلیل در کاربردهای حساس‌تر که توقف دستگاه هزینه‌بر است، بسیاری ترجیح می‌دهند به جای کامپوننت از سیل کارتریجی استفاده کنند تا ریسک خطای انسانی کاهش یابد.

مکانیکال سیل کارتریجی (Cartridge)

مکانیکال سیل کارتریجی (Cartridge) به نوعی از سیل گفته می‌شود که همه اجزا و قطعات آن به صورت یک مجموعه یکپارچه (کارتریج) سرهم‌ بندی شده‌اند. در سیل کارتریجی، حلقه‌های ثابت و متحرک، فنرها، اورینگ‌ها و گلند همگی روی یک آستین یا بوش نصب شده‌اند و سازنده فاصله‌ گذاری‌ها و تنظیمات لازم (مانند میزان پیش‌فشردگی فنر) را از قبل انجام داده است. هنگام نصب، تکنسین کافی است این کارتریج را به صورت کامل داخل محفظه قرار داده و روی شفت ببندد، بدون آن‌که نیاز به مونتاژ جداگانه تک‌تک قطعات باشد.

مزیت: مهم‌ترین مزیت سیل‌های کارتریجی، سهولت و سرعت نصب آنها است. چون همه چیز از پیش تنظیم شده، احتمال خطای انسانی در مونتاژ سیل به شدت کاهش می‌یابد. این موضوع به خصوص در محیط‌های صنعتی که توقف دستگاه هزینه‌ بر است، اهمیت دارد؛ چرا که با یک سیل کارتریجی می‌توان در زمان کوتاه‌ تری سیل را تعویض یا نصب کرد. علاوه بر این، سیل کارتریجی اغلب طراحی محکمتری دارد و آسیب‌ دیدگی یک قطعه در آن کمتر به سایر اجزا آسیب می‌رساند. بسیاری از سیل‌های دوبل (دوگانه) و پیشرفته به صورت کارتریجی عرضه می‌شوند تا کاربر به راحتی بتواند از آنها استفاده کند. همچنین با نصب صحیح و سریع، عمر کاری سیل بهینه باقی مانده و نیاز به تنظیمات مکرر نیست.

عیب: هزینه بالاتر تولید و خرید، اصلی‌ترین عیب مکانیکال سیل کارتریجی است. بدلیل اینکه یک واحد کامل و پیچیده‌ تری ارائه می‌شود، قیمت آن نسبت به سیل‌های معمولی بالاتر است. ضمن اینکه در صورت بروز خرابی، تعویض کارتریج کامل لازم است که می‌تواند هزینه‌ بر باشد (برخلاف سیل‌های معمولی که شاید بتوان تنها یک اورینگ یا فنر را تعویض کرد). با این حال، بسیاری از صنایع به خاطر مزایای عملکردی و کاهش ریسک، این هزینه را پذیرفته و از سیل‌های کارتریجی به ویژه در تجهیزات حیاتی استفاده می‌کنند.

مکانیکال سیل اسپلیت (دو تکه)

نوع ویژه‌ای از مکانیکال سیل‌ها با عنوان سیل اسپلیت (Split) یا دو تکه وجود دارد که برای تسهیل نصب و تعمیر در ماشین‌ آلات بزرگ طراحی شده‌اند. سیل اسپلیت به صورت دو نیمه مجزا ساخته می‌شود که می‌توان آنها را دور شفت (بدون نیاز به خارج کردن کامل شفت یا دمونتاژ کردن دستگاه) مونتاژ کرد. در واقع به جای یک حلقه یکپارچه، حلقه ثابت و متحرک هر کدام از دو نیم‌دایره تشکیل شده‌اند که روی شفت به هم می‌رسند و یک حلقه کامل را تشکیل می‌دهند.

مزیت: مزیت اصلی سیل‌های اسپلیت این است که برای نصب یا تعویض آنها نیازی به باز کردن کامل دستگاه نیست. در تجهیزاتی که باز و بسته کردن شفت یا جدا کردن کوپلینگ‌ها بسیار زمان‌بر و پرهزینه است (مثلاً پمپ‌های عمودی بزرگ، همزن‌های نصب‌ شده روی مخازن، یا تجهیزات قدیمی که دمونتاژ دشواری دارند), سیل اسپلیت اجازه می‌دهد تنها با باز کردن پوشش اطراف ناحیه آب‌بندی و بستن دو نیمه سیل به یکدیگر، عملیات آب‌بندی انجام شود. این موضوع می‌تواند زمان خواب دستگاه را از چند روز به چند ساعت کاهش دهد. امروزه طراحی سیل‌های اسپلیت بهبود یافته و کارایی آب‌بندی آنها به نزدیکی سیل‌های یکپارچه رسیده است، به طوری که در بسیاری موارد در صنایع معدن، آب و فاضلاب و نیروگاهی از آنها استفاده می‌شود.

عیب: سیل‌های اسپلیت به دلیل ساختار چند تکه خود نیازمند دقت بالا در ساخت و نصب هستند تا دو نیمه دقیقاً هم‌ راستا شده و نشتی نداشته باشند. قیمت این سیل‌ها نیز معمولاً بالاتر از انواع عادی است، چرا که ساخت دو نیمه که در هنگام کار دقیقاً جفت شوند، چالش‌برانگیز است. علاوه بر این، سیل اسپلیت ممکن است در کاربردهای فشار بسیار بالا یا سرعت‌های خیلی زیاد به خوبی سیل‌های معمولی عمل نکند، زیرا نقطه اتصال نیمه‌ها یک ناحیه حساس است. با این وجود، برای بسیاری از کاربردهای متوسط که مسئله اصلی سهولت نصب است، این نوع سیل گزینه‌ای کارآمد محسوب می‌شود.

مکانیکال سیل‌های تک و دوبل (Single & Double)

اصطلاح تکی و دوبل به پیکربندی تعداد سطوح آب‌بند در مکانیکال سیل اشاره دارد:

• • مکانیکال سیل تکی: متداول‌ترین نوع، سیل تکی است که تنها یک جفت سطح آب‌بند (یک حلقه ثابت و یک حلقه متحرک) دارد و مستقیماً بین داخل دستگاه و اتمسفر آب‌بندی ایجاد می‌کند. اکثر پمپ‌ها و تجهیزات عمومی از سیل تکی استفاده می‌کنند. این نوع ساختار ساده‌تری دارد و خنک‌ کاری و روانکاری آن توسط همان سیال فرآیندی صورت می‌گیرد.

• مکانیکال سیل دوبل (دوگانه): در این طرح دو مجموعه سیل به کار می‌رود. به عبارتی دو جفت سطح آب‌بند وجود دارد. یکی از سیل‌ها در سمت سیال فرآیندی و دیگری در سمت اتمسفر قرار می‌گیرد و یک فضای میان آنها تشکیل می‌شود. این فضای بین دو سیل معمولاً با یک سیال واسطه (مانند روغن یا آب) پر می‌شود. اگر این سیال واسطه تحت فشار بیشتر از فشار فرآیند باشد، به آن طرح “Double” تحت فشار یا back-to-back می‌گویند؛ در این حالت حتی اگر سیل اول نشتی کند، سیال واسطه به داخل پمپ نشت می‌کند و اجازه خروج سیال فرآیندی را نمی‌دهد. اگر سیال واسطه بدون فشار (یا با فشار کمتر از فرآیند) باشد، طرح “تندم (Tandem)” نامیده می‌شود که سیل دوم به عنوان پشتیبان در صورت نشتی سیل اول عمل می‌کند.
• مزیت سیل دوبل: این آرایش برای کاربردهای بسیار حساس به کار می‌رود که در آنها حتی مقدار کمی نشتی به بیرون قابل قبول نیست. برای سیالات سمی، قابل انفجار، بسیار داغ یا گران‌ قیمت، سیل دوبل ایمنی و اطمینان بالاتری فراهم می‌کند. حتی در صورت آسیب دیدن یکی از سطوح، سطح دوم جلوی نشت را می‌گیرد یا سیال واسطه کنترل‌ شده‌ای نشت می‌کند که خطری ندارد. سیل‌های دوبل همچنین می‌توانند فشارهای بسیار بالا یا شرایط خلأ را بهتر مدیریت کنند (چرا که می‌توان فشار فضای میانی را تنظیم کرد).
• عیب سیل دوبل: پیچیدگی و هزینه این سیستم قابل توجه است. نیاز به دو مجموعه سیل به همراه سیستم پشتیبان سیال واسطه (مانند مخزن ذخیره، پمپ یا سیستم تغذیه آن سیال) وجود دارد. اصطکاک و گرمای تولیدی نیز به دلیل وجود دو سطح آب‌بند بیشتر است و معمولاً باید تمهیدات خنک‌ کاری ویژه‌ای در نظر گرفته شود. نصب و تنظیم سیل دوبل نیز نیاز به دقت بالایی دارد. با این حال، در بسیاری صنایع مانند پتروشیمی، پالایشگاه، داروسازی و … سیل‌های دوبل استاندارد رایج برای تجهیزاتی هستند که نشت صفر را طلب می‌کنند.

مواد سازنده مکانیکال سیل (انتخاب متریال)

یکی از عوامل مهم در عملکرد و دوام مکانیکال سیل، جنس مواد به کار رفته در اجزای آن است. اجزای مختلف سیل ممکن است از مواد متفاوتی ساخته شوند که هر یک خواص خاصی دارند. انتخاب متریال مناسب بر اساس نوع سیال، دما، فشار و شرایط محیطی انجام می‌شود. در زیر به مواد رایج در ساخت حلقه‌های آب‌بند اصلی، آب‌بندهای کمکی و قطعات فلزی سیل اشاره می‌کنیم:

مواد حلقه‌های آب‌بند (سطوح سیل): این حلقه‌ها معمولاً یکی از جنس نرم‌تر و خودلغزنده و دیگری سخت و مقاوم به سایش انتخاب می‌شوند:

• کربن گرافیتی: یک ماده خود روانکار و نسبتاً نرم که اغلب به عنوان یکی از دو سطح آب‌ بند به کار می‌رود (معمولاً سطح متحرک). کربن گرافیت به دلیل داشتن ساختار لایه‌ای، ضریب اصطکاک کمی دارد و حتی با مقدار کمی مایع می‌تواند لغزش خوبی ایجاد کند. این ماده برای اکثر سیالات غیر اکسید کننده تا دمای حدود ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد مناسب است. نقطه ضعف آن، عدم مقاومت در برابر برخی مواد اکسید کننده قوی و دماهای بسیار بالا (در حضور هوا) است که ممکن است باعث سوختن یا پوک شدن آن شود.
• سرامیک‌ها (مثلاً آلومینا): سرامیک‌های صنعتی سختی بسیار بالایی دارند و در برابر سایش مقاوم‌اند. آلومینای سرامیکی (اکسید آلومینیوم) یکی از رایج‌ترین مواد برای حلقه ثابت سیل در پمپ‌های آب و کاربردهای عمومی است. این ماده مقرون‌ به‌ صرفه و ضد خورنده است اما شکننده بوده و در برابر شوک‌های حرارتی یا ضربه مکانیکی حساس است.
• کاربید سیلیکون (SiC): یکی از بهترین مواد برای سطوح سیل در کاربردهای ساینده و سخت است. سیلیکون کارباید بسیار سخت و مقاوم به سایش است و می‌تواند حرارت زیادی را تحمل کند. علاوه بر این، نسبت به اکثر مواد شیمیایی خنثی است. از این رو در پمپ‌هایی که سیال حاوی ذرات جامد یا مواد خورنده است (مثل دوغاب‌ها یا محلول‌های شیمیایی)، استفاده از حلقه‌های SiC رایج است. تنها ضعف آن قیمت بالا و ترد بودن نسبی (شکنندگی) است.
• کاربید تنگستن (Tungsten Carbide): ماده‌ای فلزی-سرامیکی فوق‌ العاده سخت و چقرمه که در سیل‌هایی با شرایط بسیار سخت (فشار یا ضربه بالا) به کار می‌رود. تنگستن کاربید مقاومت سایشی نزدیک به SiC دارد ولی نسبت به ضربه مکانیکی مقاوم‌تر است (شکنندگی کمتری دارد). اغلب در صنایع نفت و گاز برای سیالات حاوی گاز و مایعات با فشار بالا، یک حلقه (یا هر دو حلقه) از جنس تنگستن کارباید انتخاب می‌شود. این ماده نسبتاً سنگین و گران است و معمولاً با یک حلقه کربنی جفت می‌شود تا اصطکاک کنترل شود.
• فلزات و آلیاژهای ویژه: در برخی کاربردهای خاص، ممکن است از فلزات نرم‌ تر مانند برنز گرافیت‌ دار یا فولاد ضد زنگ سخت‌ کاری‌ شده نیز به عنوان سطح سیل استفاده شود. هرچند این موارد کمتر رایج‌اند، اما مثلاً در آب‌ بندی آب دریا از برنز نیکل- آلومینیوم (Ni-Al-Bronze) یا در کاربردهای دمای پایین از فولاد زنگ‌ نزن پوشش‌ دار استفاده شده است. مهم این است که ترکیب دو سطح طوری انتخاب شود که یکی کمی نرم‌ تر و خود روانکارتر باشد تا زوج سیل به نرمی کار کند.

مواد آب‌بندهای کمکی (اورینگ‌ها و گسکت‌ها): این مواد غالباً الاستومر یا پلیمر هستند و باید در تماس با سیال خواص خود را حفظ کنند:

• NBR (نیتریل): یک لاستیک رایج برای اورینگ‌ها که مقاومت خوبی در برابر روغن‌های معدنی و آب دارد و در بازه دمایی حدود 40- درجه تا 120 درجه سانتی‌ گراد کارا است. برای بسیاری از پمپ‌های آب و روغن، اورینگ نیتریل انتخاب استاندارد است. نقطه ضعف آن عدم مقاومت کافی در برابر اوزون، نور خورشید و برخی حلال‌ها است.
• FKM (وایتون): یک الاستومر فلوئوردار که تا دمای ~۲۰۰ درجه سانتی‌ گراد را تحمل می‌کند و در برابر اکثر روغن‌ها، اسیدها و حلال‌های ملایم مقاوم است. وایتون یکی از پرمصرف‌ ترین متریال‌ها برای اورینگ‌های مکانیکال سیل در صنایع شیمیایی و نفتی است. این ماده در دماهای پایین (زیر -۲۰°C) خاصیت ارتجاعی خود را از دست می‌دهد.
• EPDM: الاستومری مناسب برای آب داغ، بخار و مواد شیمیایی قطبی (مانند اسیدها و بازها). تا حدود ۱۵۰ درجه سانتی‌ گراد مقاومت دارد و در برابر روغن‌های نفتی ضعیف است (نباید در مجاورت روغن به کار رود). در آب‌ بندی آب و بخار در صنایع غذایی و تاسیساتی، EPDM گزینه‌ای پرکاربرد است.
• PTFE (تفلون): یک پلیمر ترموپلاستیک بسیار مقاوم در برابر مواد شیمیایی و دما (تا ~۲۵۰ درجه سانتی‌گراد) که در مکانیکال سیل‌ها گاهی به شکل واشر یا اورینگ روکش‌ دار استفاده می‌شود. PTFE خاصیت الاستیسیته لاستیک را ندارد (سفت است)، اما در محیط‌های به شدت خورنده که هیچ لاستیکی دوام نمی‌آورد، از اورینگ‌های تفلونی یا ترکیب تفلون / سیلیکون استفاده می‌شود. تفلون در برابر ساییدگی ضعیف‌ تر است و تمایل به “خزش” دارد (به مرور تغییر شکل می‌دهد)، لذا طراحی آب‌ بند با آن نیازمند دقت است.
• گرافیت و مواد کامپوزیتی: در دماهای خیلی بالا که لاستیک‌ها ذوب یا سخت می‌شوند (مثلاً بالای ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد)، از حلقه‌های گرافیتی یا ترکیباتی مثل گرافیت تقویت‌ شده با فلز به جای اورینگ استفاده می‌شود. این حلقه‌ها نرم بوده و با کمی فشار، فضاهای خالی را پر می‌کنند (مشابه پکینگ) اما درون ساختار مکانیکال سیل قرار می‌گیرند. در سیل‌هایی که برای بخار فوق‌ داغ یا روغن‌های بسیار داغ طراحی شده‌اند، چنین موادی به کار می‌رود.

مواد قسمت‌های فلزی (فنرها، بدنه و گلند): فلزات سازنده اجزای نگهدارنده سیل باید استحکام مکانیکی و مقاومت شیمیایی کافی داشته باشند:

• فولاد ضدزنگ (استنلس استیل): پرکاربردترین ماده برای بدنه، گلند و فنرهای مکانیکال سیل است. آلیاژ 316 Stainless Steel به دلیل مقاومت در برابر خوردگی در اغلب محیط‌ها و قیمت نسبتاً مناسب، انتخاب اول است. فنرها نیز معمولاً از استیل ضدزنگ یا فولاد آبدیده ساخته می‌شوند.
• آلیاژهای نیکل-کروم-مولیبدن (مثل Hastelloy): در محیط‌های به شدت خورنده (مانند اسید سولفوریک غلیظ، آب دریا و غیره) از آلیاژهایی نظیر Hastelloy-C276 یا Alloy 20 برای اجزای فلزی سیل استفاده می‌شود. این مواد گران‌ ترند اما دوام سیل را در شرایط سخت تضمین می‌کنند.
• تیتانیوم: برای برخی کاربردهای ویژه که محیط بسیار خورنده است و به وزن کم نیاز است (مثل صنایع هوایی یا تجهیزات آب دریا)، قطعات فلزی سیل را می‌توان از تیتانیوم یا آلیاژهای آن ساخت. تیتانیوم مقاومتی عالی در برابر آب نمک و کلر دارد. مشکل آن قیمت بالا و سختی ساخت (ماشین‌کاری) است.

مواد دیگر: گاهی در فنرها از آلیاژهای پایه نیکل خاص (مثل Inconel 718 یا Monel) استفاده می‌شود که در دمای بالا خاصیت فنری خود را حفظ کنند یا در برابر H2S مقاوم باشند. به طور کلی جنس فنر باید طوری باشد که در محیط سیال استحکام خود را از دست ندهد (مثلاً در آب‌های اکسیژن‌ دار فولاد زنگ‌ نزند، شکننده نشود).

انتخاب صحیح متریال برای هر جزء مکانیکال سیل نیازمند آگاهی از ماهیت سیال فرآیندی و شرایط کارکرد است. معمولاً سازندگان سیل ترکیب‌های استانداردی از مواد را برای کاربردهای رایج پیشنهاد می‌دهند (مثل “کربن در مقابل سرامیک با اورینگ وایتون” برای آب تمیز، یا “سیلیکون کار باید در مقابل سیلیکون کارباید با اورینگ کالرز” برای اسید قوی). با این حال، در شرایط خاص، مهندسان باید با بررسی سازگاری مواد با سیال و در نظر گرفتن هزینه، مناسب‌ ترین جنس را برگزینند.

کاربردهای صنعتی مکانیکال سیل

مکانیکال سیل‌ها در طیف وسیعی از صنایع و تجهیزات به کار گرفته می‌شوند. هر جایی که یک شفت دوار وارد محفظه‌ای حاوی سیال شود، معمولاً برای جلوگیری از نشت آن سیال از مکانیکال سیل یا سیستم‌های آب‌ بندی مشابه استفاده می‌گردد. در ادامه به چند کاربرد مهم صنعتی مکانیکال سیل و ملاحظات هر کدام می‌پردازیم:

مکانیکال سیل در پمپ‌ها

در پمپ‌های صنعتی – به ویژه پمپ‌های سانتریفیوژ – مکانیکال سیل متداول‌ ترین روش آب‌بندی محسوب می‌شود. در گذشته بسیاری از پمپ‌ها از نخ پکینگ برای آب‌بندی محور استفاده می‌کردند که نیاز به سفت کردن دوره‌ای داشت و همواره مقداری نشتی را اجتناب‌ ناپذیر می‌کرد. امروزه در اغلب پمپ‌های مدرن، مکانیکال سیل جایگزین پکینگ شده است و مزایای زیادی فراهم کرده است. با استفاده از سیل مکانیکی، نشتی مایعاتی مانند آب، نفت، اسیدها، محلول‌های شیمیایی و… به حداقل می‌رسد. این امر هم از هدررفت سیال ارزشمند جلوگیری می‌کند (برای نمونه یک پکینگ پمپ ممکن است در دقیقه‌ها ده‌ها سی‌سی آب نشت دهد که در روز مقدار قابل توجهی خواهد شد) و هم مسائل ایمنی و زیست‌محیطی مربوط به نشت را برطرف می‌کند.

بسته به نوع پمپ و سیال مورد پمپاژ, طراحی و نوع مکانیکال سیل در پمپ‌ها متفاوت است. برای مثال:

• در پمپ‌های آب تمیز (مثل پمپ‌های تأمین آب یا HVAC)، معمولاً از سیل‌های تکی نامتعادل ساده استفاده می‌شود که ترکیب متریال کربن / سرامیک یا کربن / استنلس‌استیل دارند. این سیالات خاصیت روانکاری خوبی دارند و فشار/ دمای کاری زیاد نیست، لذا یک سیل ساده قابل اطمینان است.
• در پمپ‌های مواد شیمیایی خورنده (مثلاً اسیدها، حلال‌ها), از سیل‌هایی با متریال مقاوم در برابر خوردگی (کاربید سیلیکون، تفلونهای‌ کروم و اورینگ‌های وایتون یا کالرز) استفاده می‌شود. گاهی برای جلوگیری کامل از نشت ماده سمی، از سیل دوبل همراه با مخزن سیال واسطه بهره می‌گیرند تا حتی بخارات ماده شیمیایی به بیرون درز نکند.
• در پمپ‌های نفت و گاز (مثلاً پمپ‌های پالایشگاهی), استانداردهای سخت‌ گیرانه‌ای وجود دارد (مانند API 682 استاندارد مؤسسه نفت آمریکا) که نوع سیل، طرح فلاشینگ و سیال کمکی را مشخص می‌کند. اغلب این پمپ‌ها مجهز به سیل‌های کارتریجی دوبل یا طرح‌های ویژه با سیستم‌های پشتیبان (مثل پلان 52 یا 53) هستند تا ایمنی و پایداری طولانی‌ مدت تضمین شود.
• در پمپ‌های دوغاب و جامدات (مانند پمپ‌های معادن یا فاضلاب با مواد ساینده), طراحی سیل باید مقاوم به ذرات جامد باشد. معمولاً از سیل‌های بلوزی (غیرفشاری) یا طرح‌های با فاصله‌ دهنده‌های گریز از مرکز استفاده می‌شود تا ذرات به ناحیه سیل راه نیابند. همچنین تزریق یک سیال شستشو دهنده (فلاش) برای تمیز نگه‌ داشتن سطح سیل رایج است.
• در پمپ‌های مستغرق و شناور (مثل پمپ‌های چاه عمیق یا پمپ‌های کف‌کش), سیل مکانیکی نقش جلوگیری از نفوذ آب به بخش الکتروموتور را دارد. معمولاً در این پمپ‌ها از دو سیل مکانیکی پشت‌ سرهم استفاده می‌شود که فضای بین آنها با روغن پر شده است. سیل داخلی مانع ورود آب به موتور می‌شود و سیل خارجی از خروج روغن به آب جلوگیری می‌کند. این ترکیب حتی در صورت آسیب دیدن یکی از سیل‌ها تا مدت کوتاهی محافظت را ادامه می‌دهد و فرصت تعمیر را فراهم می‌کند.

به طور کلی مکانیکال سیل به جزء جدایی‌ ناپذیر پمپ‌ها تبدیل شده است. چه در یک پمپ کوچک خانگی و چه در یک توربوپمپ عظیم صنعتی، وجود سیل مکانیکی سالم برای عملکرد بی‌دردسر پمپ ضروری است. انتخاب درست سیل متناسب با نوع سیال، فشار, دمای کاری و… و تنوع مکانیکال سیل، تضمین می‌کند که پمپ بدون نشتی و با حداقل توقف عملیاتی به کار خود ادامه دهد. همچنین اجرای صحیح سیستم‌های کمکی (مثل خطوط فلاش یا کولینگ) عمر سیل پمپ را افزایش می‌دهد.

مکانیکال سیل در کمپرسورها

در کمپرسورها و توربین‌های گازی نیز مکانیکال سیل نقش مهمی در جلوگیری از نشت گازهای فرآیندی دارد. در کمپرسورهای سانتریفیوژ گاز (که در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی و انتقال گاز استفاده می‌شوند) اغلب از سیل خشک گازی استفاده می‌شود. سیل خشک نوعی مکانیکال سیل غیرتماسی است که بین دو سطح آب‌ بند آن یک لایه نازک گاز (معمولاً گاز بی‌اثری مانند نیتروژن) وجود دارد. یکی از سطوح دارای شیارهای میکروسکوپی مخصوصی است که هنگام چرخش شفت، فشار گاز را افزایش داده و دو سطح را کمی از هم جدا می‌کند (اثر هیدرودینامیکی). بدین ترتیب یک فیلم گازی پایدار تشکیل می‌شود که هم نشتی گاز فرآیندی را به حداقل می‌رساند و هم اصطکاک تقریباً صفر بین سطوح برقرار می‌شود.

در کمپرسورهای گریز از مرکز بزرگ، معمولاً آرایش سیل‌ها به صورت دوتایی (تندم) است. سیل داخلی نشتی گاز فرآیندی را کنترل می‌کند و سیل دوم به عنوان پشتیبان عمل کرده و نشتی احتمالی را به اتمسفر یا یک سیستم مشعل (Flare) هدایت می‌کند. این کار برای جلوگیری از خروج گازهای قابل اشتعال یا سمی به محیط اطراف ضروری است. سیستم‌های مانیتورینگ پیشرفته‌ای نیز برای این سیل‌ها تعبیه می‌شود تا هرگونه افزایش نشتی را سریعا تشخیص داده و هشدار دهند.

در موتورهای توربینی و کمپرسورهای ساده‌تر، به جای سیل مکانیکی گاهی از آب‌بندهای لابیرینتی (شیاردار بدون تماس) استفاده می‌شود که کمی نشتی کنترل‌شده دارند ولی بدون اصطکاک‌اند. البته همه کمپرسورها نیاز به سیل مکانیکی پیچیده ندارند. در کمپرسورهای کوچک‌تر یا بلوئرهای هوا که فشار پایین‌تری دارند، ممکن است از آب‌بندی‌های ساده‌تری نظیر سیل‌های روغنی یا حتی آب‌بندهای لبی (Lip Seal) استفاده شود. اما در سرعت‌ها و فشارهای بالا، مکانیکال سیل‌های تخصصی (خشک یا روغنی) تنها راه‌ حل قابل اعتماد هستند. برای مثال، در یک توربین گاز یا کمپرسور سانتریفیوژ خطوط انتقال گاز طبیعی، نبود آب‌بندی مناسب می‌تواند به نشت حجم عظیمی از گاز و وقوع حادثه منجر شود. به همین دلیل طراحی و نگهداری سیل در این تجهیزات از حساس‌ ترین بخش‌های کار محسوب می‌شود.

مکانیکال سیل در میکسرها و راکتورها

بسیاری از تجهیزات فرآیندی نظیر میکسرها، همزن‌های مخازن، راکتورهای شیمیایی و دستگاه‌های مشابه نیز دارای شفت گردانی هستند که به درون یک مخزن یا محفظه بسته وارد می‌شود. آب‌بندی این شفت‌ها معمولاً توسط مکانیکال سیل‌های مخصوصی انجام می‌شود که به سیل مخلوط‌ کن (Mixer Seal) یا سیل راکتور نیز معروف‌اند. این سیل‌ها باید علاوه بر آب‌بندی، توان تحمل برخی حرکات و لرزش‌های اضافی شفت را داشته باشند، زیرا در همزن‌ها ممکن است شفت دچار اندکی ناهم‌ محوری یا حرکت محوری اضافی ناشی از تکان‌های سیال یا فرآیند شود.

از این رو، سیل‌های میکسر معمولاً دارای طراحی متفاوتی هستند. برخی ویژگی‌های این سیل‌ها عبارت‌اند از:

• تحمل حرکت‌های بیشتر شفت: این سیل‌ها اجازه حرکت محوری و شعاعی مختصری به شفت می‌دهند بدون آنکه آب‌ بندی از بین برود. مثلاً یک سیستم بلبرینگی داخلی یا طراحی فنر خاص ممکن است در آنها به کار رود تا ارتعاشات و تکان‌های شفت را جذب کند.
• قابلیت کارکرد خشک یا نیمه‌ خشک: در بعضی راکتورها ممکن است لحظاتی سیال اطراف سیل وجود نداشته باشد (مثلاً هنگام تخلیه مخزن یا در شروع به کار). سیل‌های مخلوط‌ کن طوری طراحی می‌شوند که مدت کوتاهی بدون روانکاری مایع نیز آسیب نبینند. برخی دارای کربن‌های خود لغزنده ویژه یا پوشش‌های جامد روانکار هستند تا در شرایط بی‌مایع، سطوح به هم نسوزند.
• آب‌بندی دوگانه و محفظه‌های آب‌ بند جانبی: بسیاری از میکسرها برای اطمینان بیشتر از سیل‌های دوبل استفاده می‌کنند. به ویژه در راکتورهای تحت خلأ یا فشار، سیل دوبل با سیستم مایع حائل تضمین می‌کند که نه هوا وارد مخزن شود و نه مواد داخل مخزن به بیرون نشت کند. در صنایع دارویی و غذایی، گاهی به جای روغن از بخار آب استریل یا سیال بهداشتی به عنوان سیال واسطه استفاده می‌شود تا از آلودگی محصول جلوگیری شود.
• مقاومت در برابر مواد چسبنده یا رسوب‌ گذار: در مخازنی که مواد پلیمری یا چسبنده مخلوط می‌شود، سیل ممکن است با رسوبات ماده مواجه شود. طراحی این سیل‌ها شامل شیارها یا محفظه‌هایی برای جمع‌آوری رسوبات (Debris well) و جلوگیری از رسیدن آنها به سطح آب‌ بند است. همچنین ممکن است یک سیستم شستشو (flush) دوره‌ ای برای پاک کردن مواد تجمع‌ یافته تعبیه شود.

به طور کلی سیل‌های مکانیکی در همزن‌ها و راکتورها نقش حیاتی در حفظ شرایط فرآیند دارند. اگر سیل درست عمل نکند، ممکن است واکنش شیمیایی درون راکتور از کنترل خارج شود یا محصول به بیرون نشت کرده و هدر رود. به همین دلیل، انتخاب و نگهداری سیل مناسب در این تجهیزات بسیار حائز اهمیت است و معمولاً از سیل‌های تخصصی و با ضریب اطمینان بالا در این موارد استفاده می‌شود.

مزایای استفاده از مکانیکال سیل

استفاده از مکانیکال سیل نسبت به روش‌های آب‌بندی سنتی (مانند پکینگ) مزایای متعددی دارد:

• نشتی بسیار کم یا صفر: مکانیکال سیل‌ها می‌توانند جریان نشتی را تا حد بسیار ناچیزی کاهش دهند. برخلاف پکینگ که همواره کمی نشتی (برای روانکاری نخ‌ها) لازم دارد، یک سیل مکانیکی سالم فقط ممکن است بخار بسیار ناچیزی تراوش کند که عملاً قابل مشاهده نیست. این مزیت در حفظ سیال گران‌بها و جلوگیری از آلودگی محیط نقش مهمی دارد. در صنایع حساس (مانند داروسازی یا صنایع غذایی), استفاده از سیل مکانیکی برای جلوگیری از آلوده شدن محصول به هوای بیرون یا جلوگیری از نشت مواد سمی یک الزام قانونی و ایمنی است.
• دوام و طول عمر بالا: به دلیل طراحی مهندسی و مواد مقاوم، سیل‌های مکانیکی معمولاً عمر به مراتب طولانی‌تری نسبت به پکینگ دارند. نیاز کمتر به تنظیم و سفت کردن مجدد و سایش کنترل‌ شده بین سطوح آب‌ بند، موجب می‌شود که در شرایط عملکرد عادی، یک مکانیکال سیل مدت زیادی (گاه چندین سال) بدون نیاز به تعمیر کار کند.
• قابلیت آب‌ بندی سیالات خاص: برای مایعات و گازهای خورنده، سمی، قابل اشتعال یا بسیار داغ، مکانیکال سیل‌ها راه‌حل مؤثری ارائه می‌دهند. با انتخاب جنس‌های مناسب (مثلاً کربن، سرامیک، های‌درایون، گرافیت و آلیاژهای مقاوم), می‌توان سیالاتی را آب‌ بندی کرد که استفاده از پکینگ برای آنها ناممکن یا خطرناک است. همچنین در فشار‌های بالا یا شرایط خلأ، سیل مکانیکی عملکرد بهتری نسبت به پکینگ دارد.
• حفظ سلامت شفت و تجهیزات: پکینگ‌ها به دلیل تماس اصطکاکی با شفت، به مرور باعث خراشیدگی و ساییدن سطح شفت یا بوش می‌شوند که هزینه تعمیر آن بالاست. مکانیکال سیل به گونه‌ای طراحی شده که بخش ثابت آن با پوسته و بخش متحرک آن با شفت قفل می‌شود و هیچ کدام روی شفت اصطکاک ایجاد نمی‌کنند (تنها سطوح سیل روی هم می‌لغزند). بنابراین شفت و سایر قطعات دوار سالم‌تر می‌مانند.
• کاهش نیازهای نگهداری و تنظیم: سیل مکانیکی پس از نصب صحیح، معمولاً نیازی به سرویس مرتب (مانند سفت کردن یا روغن‌کاری دستی) ندارد. این امر کار اپراتورها را ساده‌ تر کرده و خطر خطای انسانی یا فراموشی در نگهداری را کم می‌کند. سیستم‌های سیل مکانیکی عمدتاً خود تنظیم‌ اند (مثلاً فنر سایش را جبران می‌کند) و تا زمانی که خرابی آشکاری رخ ندهد، نیازی به دخالت ندارند.
• کاهش اتلاف انرژی: پکینگ‌ها با فشاری که بر شفت وارد می‌کنند اصطکاک زیادی تولید کرده و در نتیجه بخشی از توان موتور پمپ صرف غلبه بر این اصطکاک می‌شود. در مقابل، در یک مکانیکال سیل به دلیل تماس بسیار صاف و کنترل‌ شده سطوح، اصطکاک بهینه است. بنابراین دستگاه با راندمان بیشتری کار می‌کند و انرژی کمتری هدر می‌رود.
• عملکرد مناسب در برابر لرزش و تکان‌ها: بسیاری از سیل‌های مکانیکی به لطف فنرها و طراحی بالانس، نسبت به ارتعاشات و کمی ناهم‌محوری شفت حساسیت کمتری دارند. در حالی که پکینگ در مواجهه با لرزش ممکن است سریعا نشت کند یا آسیب ببیند، مکانیکال سیل می‌تواند ارتعاشات نرمال ماشین را تحمل کرده و آب‌بندی را حفظ کند.

معایب و محدودیت‌های مکانیکال سیل

با وجود تمامی مزایا، کاربرد مکانیکال سیل خالی از چالش نیست. برخی معایب و محدودیت‌های این نوع آب‌ بند عبارت‌اند از:

• نیاز به دقت در نصب و راه‌اندازی: یک مکانیکال سیل برای عملکرد صحیح باید کاملاً هم‌ محور و با فشار اولیه مناسب نصب شود. نصب آن پیچیده‌ تر از جاگذاری ساده نخ‌های پکینگ است و معمولاً نیاز به آموزش و مهارت دارد. یک اشتباه کوچک در نصب (مثلاً خش افتادن بر سطح سیل، عدم تنظیم فاصله مناسب یا تمیز نبودن اجزا) می‌تواند بلافاصله منجر به نشتی شدید یا خرابی سیل شود.
• هزینه اولیه بالاتر: قیمت خرید یک مکانیکال سیل (به ویژه انواع کارتریجی یا دوبل) به مراتب بیشتر از پکینگ یا آب‌ بندهای ساده است. همچنین ممکن است نیاز به تجهیزات جانبی مانند سیستم‌های فلاش یا مخزن مایع حائل داشته باشد که هزینه کلی را افزایش می‌دهد. این مساله برای کاربردهای ساده و ارزان‌ قیمت می‌تواند بازدارنده باشد؛ به طوری که هنوز هم در برخی پمپ‌های کوچک ارزان، از همان پکینگ استفاده می‌شود.
• حساسیت به شرایط نامناسب: مکانیکال سیل اگر در شرایطی خارج از محدوده طراحی کار کند، آسیب‌ پذیر است. به طور مثال، خشک کار کردن (عدم وجود سیال برای روانکاری) یا حرارت بیش از حد می‌تواند در عرض چند دقیقه باعث از بین رفتن سطوح سیل شود. ورود ذرات خارجی سخت به محفظه سیل نیز می‌تواند خراش روی سطح ایجاد کرده و نشتی ایجاد کند. در واقع سیل مکانیکی برخلاف پکینگ که تا حدی نشتی را تحمل می‌کند، در برابر شرایط غیرعادی ضربه‌پذیرتر است.
• تعمیر و تعویض دشوارتر: در صورت خرابی یک مکانیکال سیل، معمولاً باید پمپ یا تجهیز را از سرویس خارج کرده و سیل را به طور کامل تعویض کرد. تعمیر موقت یا رفع نشتی مقطعی (مانند سفت کردن بیشتر، که در پکینگ امکان‌پذیر است) برای مکانیکال سیل وجود ندارد. این بدان معناست که خرابی سیل می‌تواند منجر به توقف ناگهانی دستگاه شود. علاوه بر آن، خود عملیات تعویض سیل شامل باز کردن قطعات دقیق و حساس است که نیاز به زمان و دقت دارد.
• تعداد قطعات ظریف و احتمال آسیب‌ دیدگی: یک مجموعه سیل مکانیکی شامل اجزای متعددی مانند حلقه‌های شکننده (سرامیکی یا کربنی), فنرها، اورینگ‌های لاستیکی و قطعات فلزی کوچک است. در هنگام دستکاری یا انبارداری، این قطعات ممکن است آسیب ببینند (مثلاً لبه‌ی تیز حلقه‌ها ترک بردارد یا اورینگ‌ها بریده شوند). بنابراین نگهداری و حمل سیل نیز دقت بالایی می‌طلبد.
• نیاز به نظارت دوره‌ای: هرچند مکانیکال سیل نیاز به تنظیم روزمره ندارد، اما باید به طور منظم از نظر نشتی چک شود. در صورت مشاهده هرگونه نشتی قابل توجه یا صدای غیرعادی از ناحیه سیل، باید سریعاً دستگاه را متوقف و بررسی کرد. در سیستم‌های حیاتی، معمولاً حسگرهایی برای نشت یا دما نصب می‌کنند تا خرابی سیل را زودتر تشخیص دهند. عدم توجه ممکن است به آسیب جدی‌تر (حتی قفل شدن پمپ یا تخریب بیرینگ‌ها به خاطر ورود سیال به آنها) منجر شود.

در بسیاری از موارد استفاده از مکانیکال سیل استاندارد همچنان بهترین راه‌ حل است.

سیستم‌های کمکی آب‌ بندی (فلاشینگ و پلان‌ها)

بسیاری از مکانیکال سیل‌ها به‌ ویژه در کاربردهای سخت، برای عملکرد بهتر نیازمند سیستم‌های کمکی هستند. این سیستم‌ها که گاهی به آنها “پلان آب‌ بندی” (Seal Plan) یا پلنینگ گفته می‌شود، به روش‌های مختلفی سیل را خنک، تمیز و محافظت می‌کنند. در زیر چند نمونه رایج از این پلن‌ها و سیستم‌های کمکی را مرور می‌کنیم:

• فلاش داخلی (بازچرخش از پمپ): ساده‌ترین روش خنک‌ کاری و تامین روانکاری سیل در پمپ‌ها، گرفتن مقداری از خروجی پمپ (مایع پرفشار) و هدایت آن به محفظه سیل است. این جریان که به آن فلاش گفته می‌شود، ضمن خنک کردن سطوح سیل، ذرات معلق را نیز از ناحیه آب‌ بندی دور می‌کند. طرح استاندارد API Plan 11 نمونه‌ای از این روش است که یک لوله از خروجی پمپ به محفظه سیل وصل می‌شود.
• فلاش خارجی (تزریق سیال تمیز): در شرایطی که سیال فرآیندی خود آلوده یا نامناسب برای سیل است (مثلاً دوغاب کثیف یا ماده چسبنده)، از یک سیال خارجی تمیز برای شستشوی سیل استفاده می‌شود. برای این کار معمولا آب یا مایعی سازگار، با فشار کمی بالاتر از فشار فرآیند، به محفظه سیل تزریق می‌شود تا همیشه اطراف سیل را پاک و خنک نگه دارد. این روش در استاندارد API به عنوان پلان 32 شناخته می‌شود.
• مدار خنک‌ کن بسته: برای سیالات خیلی داغ (مثلاً روغن داغ یا مواد هیدروکربنی با دمای بالا)، ممکن است یک مدار خنک‌ کن در نظر گرفته شود. در این حالت مقداری از سیال همان تجهیز از محفظه سیل بیرون کشیده شده، از یک مبدل حرارتی (خنک‌ کن) عبور داده می‌شود و سپس خنک‌ شده به محفظه سیل برمی‌گردد. این گردش مداوم باعث می‌شود حرارت از سیل دفع شود. API Plan 23 نمونه‌ای از این روش است که برای پمپ‌های با دمای سیال بالا استفاده می‌شود.
• سیستم مایع حائل (برای سیل دوبل): در سیل‌های دوگانه، فضای بین دو سیل با یک مایع ویژه پر می‌شود که نقش روانکار و خنک‌ کن را دارد. این مایع (معمولاً روغن یا آب/گلایکول) یا بدون فشار اضافی (Plan 52) یا تحت فشار بالاتر از فشار پمپ (Plan 53) نگه داشته می‌شود. در سیستم تحت فشار، یک مخزن جداگانه با گاز نیتروژن فشاردهی می‌شود تا فشار روغن حائل همیشه چند بار بالاتر از فشار فرآیند باشد؛ بدین ترتیب اگر نشتی‌ای رخ دهد، روغن به داخل پمپ نشت می‌کند نه سیال فرآیندی به بیرون. این سیستم‌ها با ابزارهایی مثل سطح‌ سنج مخزن، خنک‌ کن و آلارم فشار تجهیز می‌شوند تا عملکرد صحیحشان پایش شود.
• کوئنچ (Quench) اتمسفریک: در برخی سیل‌ها، به خصوص برای سیالاتی که در تماس با هوا تشکیل کریستال یا رسوب می‌دهند (مثل مواد پلیمری یا نمکی)، از یک کوئنچ استفاده می‌شود. بدین صورت که در سمت اتمسفر پشت حلقه ثابت سیل، یک سیال ثانویه به آرامی جریان می‌یابد یا محیط را مرطوب نگه می‌دارد. مثلا برای سیل پمپ آب داغ که ممکن است نشتی بخار پس از تماس با هوا به جامد تبدیل شود، یک جریان آهسته بخار یا آب پشت سیل برقرار می‌کنند تا کریستال نمک تشکیل نشود. یا در پمپ‌های نفت، تزریق کمی بخار به بیرون سیل مانع ورود هوا و تشکیل امولسیون می‌شود. کوئنچ غالباً بدون فشار یا با فشار کم اعمال می‌شود و به تخلیه آزاد هدایت می‌گردد.

این سیستم‌های کمکی بر اساس استانداردهای صنعتی (مانند API 682) دسته‌بندی شده و شماره‌ گذاری می‌شوند. انتخاب پلن مناسب بخشی از فرآیند طراحی آب‌بندی است و به نوع سیل و شرایط فرآیند بستگی دارد. به طور خلاصه، با بهره‌گیری از پلنینگ صحیح می‌توان دمای سیل را کنترل کرد، جلوی تجمع ذرات مخرب را گرفت و عمر مکانیکال سیل را به میزان قابل توجهی افزایش داد.

راهنمای انتخاب مکانیکال سیل مناسب

برای انتخاب یک مکانیکال سیل مناسب برای یک کاربرد مشخص، باید چند گام و پارامتر کلیدی را در نظر گرفت:

• مشخصات کاری دستگاه: ابتدا باید نوع دستگاه (پمپ، کمپرسور، میکسر و غیره) و شرایط عملکرد آن را بدانیم. موارد اصلی شامل:
  قطر شفت: اندازه قطر محل نصب سیل که نوع و اندازه سیل را محدود می‌کند.
  سرعت دوران: سرعت چرخش شفت (بر حسب دور بر دقیقه) بسیار مهم است، زیرا سرعت سطحی بالا می‌تواند تولید حرارت و سایش را افزایش دهد. برخی سیل‌ها برای سرعت‌های خیلی زیاد (مثلاً در توربین‌ها) مناسب نیستند و نیاز به طرح‌های ویژه دارند.
  فشار و دمای سیال: حداکثر فشاری که سیل باید تحمل کند و بازه دمایی سیال. این دو عامل تعیین می‌کنند که آیا سیل متعادل نیاز است یا خیر، و چه جنس‌هایی برای اجزا باید انتخاب شود.
• نوع سیال و ویژگی‌های آن: ماهیت شیمیایی و فیزیکی سیال بسیار اثرگذار است:
• خورندگی: اگر سیال خورنده باشد (اسیدها، قلیاها، آب شور)، باید موادی برای سطوح سیل و الاستومرها انتخاب شوند که مقاومت کافی داشته باشند (مثل سرامیک‌های ویژه، آلیاژهای ضدخورنده، الاستومرهای Fluorocarbon و غیره).
• دانه‌ها یا ذرات جامد: وجود ذرات ساینده یا رسوب‌گذار در سیال می‌تواند سیل را به سرعت خراب کند. در این حالت بهتر است از سیل‌های بلوزی (غیرفشاری) یا طرح‌هایی با فلاشینگ استفاده شود تا ذرات از منطقه آب‌بندی دور شوند.
• سمی یا قابل اشتعال بودن: برای موادی که نباید به هیچ وجه به بیرون نشت کنند (گازهای سمی، حلال‌های فرار، مایعات آتش‌گیر)، عموماً سیل‌های دوبل با سیستم سیال حائل انتخاب می‌شوند تا حداکثر ایمنی حاصل شود.
• ویسکوزیته و روان‌کنندگی: سیالاتی که خاصیت روان‌کنندگی کمی دارند (مانند گازها، آب بسیار خالص یا حلال‌های رقیق) در سیل ممکن است فیلم مناسبی تشکیل ندهند. برای این موارد یا باید سیال کمکی برای روانکاری فراهم کرد یا از سیل‌های خاص مانند سیل گازی بهره گرفت.
• انتخاب پیکربندی سیل (تکی یا دوبل، بالانس یا غیربالانس): بر اساس فشار و حساسیت کاربرد، تصمیم می‌گیریم که سیل دوبل نیاز است یا تکی کافی است. برای فشارهای بالا معمولاً سیل متعادل و برای فشارهای معمولی سیل نامتعادل گزینه بهتری است. همچنین اگر سیال تمیز است و دما خیلی بالا نیست، سیل فشاری (فنردار) اقتصادی و مناسب است؛ اما در صورت وجود ذرات یا دمای بالا، سیل بلوزی انتخاب بهتری خواهد بود.
• جنس سطوح آب‌بند و آب‌بندهای کمکی: با توجه به سیال، جنس مناسب برای حلقه‌های آب‌ بند (کربن، سیلیکون کارباید, تنگستن کارباید, سرامیک آلومینا, فولاد سخت‌کاری شده و غیره) و برای اورینگ‌ها و واشرها (نیتریل، EPDM، وایتون، تفلون، گرافیت و…) انتخاب می‌شود. این انتخاب باید به گونه‌ای باشد که مواد در تماس با سیال واکنش نداده یا خراب نشوند و در بازه دمایی کار خواص خود را حفظ کنند.در نظر گرفتن الزامات نصب و نگهداری: اگر در محل بهره‌برداری، مهارت کافی برای تنظیم دقیق سیل‌های کامپوننت وجود ندارد یا زمان توقف دستگاه بسیار ارزشمند است، بهتر است سیل کارتریجی انتخاب شود تا نصب سریعتری داشته باشد. همچنین اگر فضا برای نصب محدود است یا دسترسی دشوار می‌باشد، طرح‌های ساده‌تر یا اسپلیت ممکن است مورد نیاز باشند.
  
• ملاحظات اقتصادی و استانداردها: در نهایت هزینه کلی و استانداردهای مربوطه نیز نقش دارند. گاهی صنایع ملزم به استفاده از نوع خاصی سیل بر اساس استاندارد (مثلاً API) هستند. باید برآورد کرد که هزینه بالاتر یک سیل پیشرفته در مقابل کاهش هزینه‌های توقف و نشت، توجیه‌ پذیر است یا خیر. عموماً برای تجهیزات حیاتی، اولویت با عملکرد مطمئن است حتی اگر هزینه اولیه بیشتر باشد.
  

در عمل، انتخاب مکانیکال سیل معمولاً با مشاوره تامین‌ کنندگان متخصص و بررسی کاتالوگ‌های فنی انجام می‌شود. مهندسان شرایط فرآیند را به سازندگان سیل اعلام می‌کنند و آنها مناسب‌ ترین مدل را پیشنهاد می‌دهند. با این حال، داشتن درک اولیه از عوامل فوق به خریدار یا مهندس کمک می‌کند تا انتخاب آگاهانه‌ تری داشته باشد و نیازهای خود را به درستی تعریف کند.

نحوه نصب و راه‌اندازی مکانیکال سیل

برای عملکرد بهینه مکانیکال سیل، نصب صحیح آن از ابتدا حیاتی است. در زیر به نکات مهم در نصب و راه‌اندازی یک سیل مکانیکی اشاره شده است:

• آماده‌سازی و بازرسی قبل از نصب: پیش از شروع، تمام اجزای سیل را بررسی کنید. مطمئن شوید سطوح آب‌ بند (حلقه‌ها) هیچ ترک یا خشی ندارند و اورینگ‌ها سالم و انعطاف‌ پذیرند. محل نصب روی شفت و درون محفظه را کاملاً تمیز کنید و از صاف و بدون پلیسه بودن آن اطمینان حاصل نمایید.
• رعایت تمیزی حین کار: مکانیکال سیل قطعه‌ای حساس به ذرات است. هنگام نصب، با دست‌های کاملاً تمیز کار کنید یا از دستکش تمیز استفاده کنید. اجازه ندهید گرد و غبار، خاک یا پرز پارچه روی اجزای سیل بنشیند. سطوح آب‌بند را با یک دستمال بدون پرز و الکل ایزوپروپیل به‌آرامی تمیز کنید و پس از آن دیگر با دست لمس نکنید.
• روان‌ کاری اورینگ‌ها (در صورت لزوم): بسیاری از اورینگ‌ها برای جا افتادن بهتر نیاز به کمی روان‌ کاری دارند. از گریس مخصوص اورینگ (معمولاً بر پایه سیلیکون یا مطابق توصیه سازنده) به مقدار کم استفاده کنید و آن را روی اورینگ بمالید. دقت کنید که گریس یا روغن به سطح صاف حلقه‌های اصلی تماس پیدا نکند، چون می‌تواند موجب لغزندگی بیش از حد و نشت شود. برای اورینگ‌های روی شفت، برخی تکنسین‌ها از صابون مایع یا محلول آب و صابون استفاده می‌کنند تا راحت‌تر سر بخورند.
• مونتاژ دقیق قطعات: اگر سیل از نوع کامپوننت (غیر کارتریجی) است، طبق ترتیب توصیه‌ شده سازنده قطعات را یکی‌ یکی نصب کنید. معمولاً ابتدا حلقه ثابت را در جای خود در پوسته قرار می‌دهند (با ابزار مخصوص یا به آرامی با دست، همراه با یک واشر نگه‌دارنده اگر دارد). سپس حلقه متحرک را با فنرها و اورینگ مربوطه روی شفت سوار می‌کنند. هنگام سر دادن حلقه‌ها روی شفت مراقب باشید به اورینگ‌ها فشار بیش از حد وارد نشود یا تاب برندارند.
• نصب سیل کارتریجی (در صورت کاربرد): سیل‌های کارتریجی را به شکل یک مجموعه یکجا روی شفت قرار دهید. ابتدا ابعاد و موقعیت صحیح را مطابق دستورالعمل سازنده تنظیم کنید (مثلاً عمق قرارگیری بوش). پیچ‌های گلند (پوشش) را به‌ طور متقاطع و یکنواخت محکم کنید تا فشار برابر باشد. پس از نصب، کلیه پین‌ها یا گیره‌های ثابت‌کننده سیل (setting clips) را مطابق راهنما خارج کنید تا سیل آزاد شود و فنرها فعال گردند.
• بازبینی نهایی قبل از راه‌اندازی: پس از نصب، شفت را با دست بچرخانید (در صورت امکان) تا مطمئن شوید آزادانه حرکت می‌کند و قطعات سیل گیر نکرده‌اند. تمام پیچ‌ها، پین‌ها و اتصالات را یک بار دیگر بازبینی کنید. همچنین مسیر‌های سیستم کمکی سیل را چک کنید: مثلاً خطوط فلاش یا خنک‌ کننده باید وصل و باز باشند، مخزن مایع حائل (در سیل دوبل) پر و تحت فشار مناسب باشد.
• راه‌اندازی اولیه با دقت: هنگام اولین استارت دستگاه پس از نصب سیل، به آن دقت ویژه داشته باشید. ترجیحاً پمپ را پر از مایع کرده (هواگیری کنید) و از خشک کار نکردن آن مطمئن شوید. به آرامی دستگاه را روشن کنید و ناحیه سیل را زیر نظر بگیرید. در حالت عادی نباید نشتی قابل مشاهده‌ای رخ دهد. برخی سازندگان توصیه می‌کنند در دقایق اولیه راه‌ اندازی، فشار و دور تا حدی کنترل‌ شده باشد تا سیل جا بیفتد. اگر نشتی یا صدای غیرمعمول دیدید، فوراً دستگاه را خاموش کرده و نصب را بازبینی کنید.

با رعایت نکات فوق، احتمال خرابی زودرس مکانیکال سیل بسیار کاهش می‌یابد. نصب صحیح به معنی بهره‌ برداری مطمئن‌تر و طول عمر بیشتر سیل خواهد بود.

نکات نگهداری و تعمیرات مکانیکال سیل

پس از نصب، نحوه نگهداری مکانیکال سیل تاثیر زیادی بر عمر و عملکرد آن دارد. در اینجا به برخی اقدامات توصیه‌ شده برای نگهداری و تعمیرات این قطعه اشاره می‌کنیم:

• بازرسی‌های دوره‌ای: به صورت منظم (مثلاً هر هفته یا ماهانه بسته به شدت کار)، ناحیه اطراف سیل را بازدید کنید. اگر اثراتی از نشت (قطرات مایع، تجمع کریستال یا رسوب) مشاهده شد، هرچند کوچک، آن را ثبت و تحت نظر بگیرید. افزایش تدریجی نشتی علامت فرسوده شدن سیل است و باید برای تعویض برنامه‌ریزی شود قبل از آنکه نشتی شدید گردد.
• مراقبت از سیستم‌های کمکی: اگر سیل دارای سیستم فلش، کوئنچ یا مایع حائل است، این سیستم‌ها باید همواره در شرایط مطلوب باشند. به طور منظم سطح و فشار مخزن مایع حائل را چک کنید و در صورت کاهش، آن را مطابق دستورالعمل پر کنید. خطوط فلاش را بررسی کنید که مسدود نشده باشند و جریان سیال کمکی برقرار باشد. خرابی یا اختلال در این سیستم‌ها می‌تواند به سرعت به سیل آسیب برساند.
• جلوگیری از خشک کار کردن: اپراتور دستگاه باید دقت کند که پمپ یا تجهیز حاوی سیال همیشه پیش از استارت پر شده باشد و در حین کار نیز مکش بدون مایع اتفاق نیفتد. حتی چند ثانیه خشک کار کردن می‌تواند به سیل صدمه بزند. در صورت احتمال قطع جریان ورودی (مثلاً خالی شدن مخزن)، بهتر است سیستم خاموش شود تا سیل صدمه نبیند.
• پرهیز از شوک‌های حرارتی: اگر دستگاه حاوی مایعات خیلی داغ است، نباید بلافاصله پس از خاموش کردن، سیل را با سیال سرد شستشو داد یا در معرض هوای سرد قرار داد. تغییر دمای ناگهانی می‌تواند باعث ترک خوردن حلقه‌های سرامیکی یا کربنی سیل شود. اجازه دهید سیل به تدریج خنک شود. همینطور ورود مایع خیلی داغ ناگهانی به سیل سرد نیز می‌تواند مضر باشد.
• راه‌ اندازی دوره‌ای تجهیزات رزرو: در سیستم‌هایی که پمپ‌های رزرو دارند (standby)، آن پمپی که به طور معمول خاموش است باید گهگاه روشن شود تا سیل آن خشک نماند. اگر سیل برای مدت طولانی بی‌حرکت بماند، ممکن است حلقه‌ها به هم بچسبند یا رسوبات روی آنها شکل بگیرد. با چرخاندن دوره‌ای شفت (حتی دستی)، از این مشکل جلوگیری کنید.
• بازرسی بوش و سطح شفت: هر بار که سیل مکانیکی سرویس یا تعویض می‌شود، سطح شفت یا بوش محافظ آن را نیز بررسی کنید. ممکن است در اثر تماس با اجزای سیل یا خوردگی، شیار یا ساییدگی روی بوش ایجاد شده باشد. اگر سطح شفت در محل آب‌بندی صاف نباشد، سیل جدید نیز دوام کافی نخواهد داشت. لذا در صورت مشاهده هرگونه ناصافی یا فرسایش در بوش/Shaft Sleeve، باید آن قطعه را تعمیر یا تعویض نمود.
• تعویض به‌ موقع اجزا مصرفی: برخی بخش‌های مکانیکال سیل (mechanical seal) ممکن است قبل از خرابی کامل نیاز به تعویض داشته باشند، مثلاً اورینگ‌ها که با گذشت زمان سخت یا شکننده می‌شوند. در برنامه تعمیراتی دوره‌ای (مثلاً سالیانه) بهتر است کیت اورینگ‌ها تعویض شود تا سیل در بهترین وضعیت باقی بماند. همچنین اگر پمپ برای تعمیرات عمده باز می‌شود، حتی اگر سیل ظاهراً سالم است، بررسی و در صورت لزوم تعویض آن (یا حداقل تعویض قطعات مصرفی آن) توصیه می‌شود تا از خرابی ناگهانی بعداً جلوگیری گردد.
• آمادگی برای تعویض اضطراری: نگهداری مناسب شامل آمادگی برای شرایط اضطراری هم می‌شود. بهتر است یک یا دو عدد مکانیکال سیل یدکی برای تجهیز حیاتی در انبار داشته باشید. همچنین ابزار و آموزش لازم برای تعویض سریع سیل در صورت بروز نشتی شدید پیش‌بینی شود تا زمان توقف کاهش یابد.

با رعایت موارد فوق، مکانیکال سیل دستگاه شما عمر بیشتری خواهد کرد و کارکرد مطمئن‌تری خواهد داشت. به یاد داشته باشید که هزینه‌ی اندک نگهداری پیشگیرانه می‌تواند از خرابی‌های پرهزینه و توقف‌های برنامه‌ریزی‌نشده جلوگیری کند.

عیب‌یابی مشکلات مکانیکال سیل

حتی با رعایت اصول طراحی و نگهداری، ممکن است گاهی با مشکلاتی در عملکرد مکانیکال سیل مواجه شویم. در ادامه چند مشکل رایج در سیل‌های مکانیکی، به همراه علت‌های احتمالی و راه‌حل‌های پیشنهادی آورده شده است:

• نشتی بیش از حد سیال از ناحیه سیل: اگر مشاهده می‌کنید که از بخش آب‌بندی دستگاه مایع به مقدار زیاد چکه می‌کند یا جریان دارد، نشان‌دهنده خرابی یا عملکرد نامناسب سیل است. علل احتمالی: فرسودگی یا شکستگی سطوح آب‌ بند، پاره شدن اورینگ‌ها، وجود خراش عمیق روی سطح، یا از جا در رفتن فنر/ بلوز. راه‌حل: معمولاً تعویض کامل مکانیکال سیل بهترین اقدام است، به خصوص اگر خرابی فیزیکی در اجزا رخ داده باشد. اما قبل از آن، می‌توان محکم بودن پیچ‌های گلند و سالم بودن اتصالات را بررسی کرد؛ گاهی شل شدن مکانیکی می‌تواند عامل نشتی باشد.
• گرم شدن غیرعادی و دود یا بخار از سیل: داغ شدن بیش از حد در محل سیل (مثلاً حس کردن گرمای زیاد با دست یا مشاهده بخار آب) نشانه اصطکاک بیش از اندازه و عدم خنک‌ کاری مناسب است. علل احتمالی: خشک کار کردن پمپ (عدم وجود سیال کافی برای خنک‌کاری)، بسته بودن یا گرفتگی خطوط فلاش / خنک‌کن، انسداد روزنه‌های داخلی سیل، یا فشار بیش از حد روی سطوح (مثلاً در سیل نامتعادل با فشار خیلی بالا). راه‌حل: فوراً دستگاه را متوقف کنید. سیستم‌های فلاش و خنک‌کن را بررسی و باز کنید. مطمئن شوید پمپ هواگیری شده و سیال به سیل رسیده است. در صورت ادامه مشکل، ممکن است نیاز به تعویض سیل با یک طرح مناسب‌ تر (مثلاً سیل متعادل یا افزودن سیستم خنک‌ کن) باشد.
• خرابی زودرس (عمر بسیار کوتاه سیل): اگر سیل مکانیکی پس از مدت کوتاهی از نصب خراب می‌شود (مثلاً ظرف چند هفته یا ماه)، ایرادی در شرایط عملیاتی یا نصب وجود دارد. علل احتمالی: هم‌محور نبودن شفت و موتور که باعث لرزش و اعمال تنش به سیل می‌شود؛ ارتعاشات شدید در پمپ؛ انتخاب نامناسب نوع سیل برای شرایط (مثلاً استفاده از سیل نامتعادل در فشار بالا یا سیل فشاری در سیال کثیف)؛ یا کیفیت پایین ساخت سیل. راه‌حل: ابتدا تراز بودن شفت و کوپلینگ پمپ را بررسی کنید و از صحت بالانس بودن پمپ مطمئن شوید (رفع ارتعاشات). سپس با تامین‌کننده سیل مشورت کنید تا در صورت نیاز نوع مقاوم‌ تری را توصیه کند. همچنین بررسی کنید که آیا در زمان نصب نکته‌ای از قلم نیفتاده است یا خیر.
• آسیب‌ دیدگی اورینگ‌ها و آب‌بندهای کمکی: در مواردی نشتی ممکن است ناشی از معیوب شدن اورینگ یا گسکت باشد (و نه لزوماً خود سطوح اصلی سیل). علل: انتخاب جنس نادرست اورینگ که با سیال سازگار نبوده و متورم یا شکننده شده است؛ یا صدمه دیدن اورینگ حین نصب (بریدگی یا له‌شدگی). راه‌حل: تعویض اورینگ معیوب با جنس مناسب‌تر. در صورت تعویض اورینگ، حتما سطح حلقه‌ها نیز تمیز و بازبینی شود چون ممکن است همزمان آسیب دیده باشند. در کل بهتر است هنگام تعویض، یک کیت جدید کامل شامل همه آب‌ بندهای کمکی استفاده گردد.
• شکستن یا ترک خوردن حلقه‌های سیل: این حالت معمولاً با نشتی ناگهانی زیاد همراه است. علل محتمل: شوک حرارتی (تماس ناگهانی با سیال خیلی سرد یا خیلی داغ)، برخورد مکانیکی (مثلاً ضربه خوردن هنگام مونتاژ)، یا وجود تنش‌های زیاد ناشی از نصب کج.
  راه‌ حل: متاسفانه حلقه شکسته‌ شده قابل تعمیر نیست و باید سیل تعویض شود. برای جلوگیری از تکرار، در نصب بعدی نهایت دقت را در جلوگیری از وارد شدن ضربه و کنترل تدریجی دما به خرج دهید.
• سایش غیرمعمول و خط افتادن روی سطوح: اگر در بازبینی سیل (مثلاً هنگام تعمیرات) مشاهده شود که سطوح آب‌ بند خط و خش‌های دایره‌ای یا شعاعی دارند، نشانگر ورود ذرات خارجی سخت بین آنهاست. علل: عدم وجود فیلتر یا صاف‌ کن مناسب در سیستم و ورود ذرات به سیال، یا خوردگی مواد و جدا شدن ذرات از خود سیل.
  راه‌ حل: استفاده از فیلترها و جداکننده‌های مناسب برای سیال، یا اضافه کردن یک Plan شستشو (فلاش) که ذرات را دور کند. در صورت آسیب زیاد، معمولاً تنها راه تعویض حلقه‌های سیل (یا کل مجموعه سیل) است، هرچند در برخی موارد می‌توان با لپ‌کردن مجدد سطوح (صافکاری) خراش‌های کوچک را برطرف کرد.

به طور کلی، شناخت علائم خرابی سیل و اقدام سریع برای رفع علت آن، از آسیب‌های بزرگتر و توقف‌های طولانی جلوگیری می‌کند. هرگاه تغییری در عملکرد دستگاه (صدای جدید، لرزش بیشتر، نشتی ولو اندک) مشاهده شد، باید به سیل مشکوک شد و آن را در برنامه بررسی قرار داد. بازرسی دوره‌ای سیل معیوب (پس از خارج کردن) نیز می‌تواند به فهم علت خرابی کمک کند و بهبودهایی در انتخاب یا شرایط بهره‌برداری برای دفعه بعد انجام گیرد.

جمع‌بندی

در این مطلب دیدیم که مکانیکال سیل به عنوان یک فناوری آب‌بندی پیشرفته، نقشی اساسی در عملکرد مطمئن تجهیزات دوار ایفا می‌کند. با استفاده صحیح از سیل مکانیکی، می‌توان نشتی سیالات را تقریباً به صفر رساند، از هدررفت مواد ارزشمند جلوگیری کرد و ایمنی و پاکیزگی محیط کار را تضمین نمود. این مزایا باعث شده‌اند که مکانیکال سیل به تدریج جایگزین روش‌های قدیمی‌تر مانند پکینگ شود و استاندارد جدیدی برای آب‌بندی در صنایع مختلف گردد.

البته بهره‌ گیری از مکانیکال سیل نیازمند توجه به طراحی، انتخاب و نگهداری مناسب آن است. ما باید نوع سیل را متناسب با شرایط عملیاتی (فشار، دما، نوع سیال و …) برگزینیم و در نصب آن دقت کافی به خرج دهیم. همچنین برنامه‌های بازرسی و سرویس دوره‌ای می‌توانند از بروز خرابی‌های ناگهانی جلوگیری کنند. به یاد داشته باشیم که هزینه اولیه بیشتر برای یک سیل باکیفیت و سیستم‌های پشتیبان آن، در بلندمدت با کاهش نشتی‌ها، صرفه‌جویی در ماده فرآیندی و جلوگیری از توقف‌های اضطراری جبران خواهد شد.

در نهایت، مکانیکال سیل جزئی کوچک اما بسیار پراهمیت در ماشین‌های صنعتی است. عملکرد صحیح یک پمپ یا کمپرسور وابستگی زیادی به سلامت سیل آن دارد. با دانش کافی درباره انواع مکانیکال سیل و اصول کارکردشان، می‌توانیم بهترین گزینه را برای هر کاربرد انتخاب کنیم و با نگهداری اصولی، سال‌ها از خدمات بی‌دردسر آن بهره‌مند شویم. مکانیکال سیل قلب تپنده سیستم آب‌بندی تجهیزات دوار است و شایسته است که همچون قلب، مورد توجه و مراقبت ویژه قرار گیرد.

آینده و نوآوری‌ها در مکانیکال سیل

فناوری مکانیکال سیل همچنان در حال پیشرفت است. شرکت‌های سازنده به دنبال موادی با عملکرد بالاتر (مانند پوشش‌های الماس‌گونه روی سطوح برای کاهش سایش یا الاستومرهای جدید با مقاومت حرارتی بالاتر) هستند. طراحی‌های نوینی همچون سیل‌های کارتریجی پیش‌مونتاژ شده با حسگرهای داخلی (برای نظارت بر دما و لرزش) به بازار عرضه شده‌اند که می‌توانند قبل از وقوع خرابی هشدار دهند. همچنین پمپ‌های بدون آب‌ بند (مانند پمپ‌های مگنتی کوپلینگ) در برخی کاربردهای خاص جایگزین سیل مکانیکی شده‌اند تا نشتی را به صفر مطلق برسانند، اما این پمپ‌ها هزینه بالاتر و محدودیت‌های خود را دارند و در بسیاری از موارد استفاده از مکانیکال سیل استاندارد همچنان بهترین راه‌ حل است.

با این نوآوری‌ها، انتظار می‌رود مکانیکال سیل‌ها در آینده حتی مطمئن‌تر، بادوام‌تر و سازگارتر با شرایط دشوار شوند. با این حال، اصول اساسی عملکرد آنها – یعنی ایجاد یک سطح آب‌ بندی تخت و صیقلی بین یک قطعه دوار و یک قطعه ثابت – تغییری نخواهد کرد و این اصل، پایه‌ی بیش از یک قرن موفقیت در آب‌بندی مکانیکی بوده است.

پرسش‌های متداول درباره مکانیکال سیل

مکانیکال سیل چیست و چگونه کار می‌کند؟

– مکانیکال سیل (mechanical seal) یک آب‌ بند مکانیکی برای شفت‌های دوار است که از دو سطح بسیار صاف تشکیل شده است. یکی از این سطوح به قسمت ثابت دستگاه و دیگری به شفت گردان متصل است. با فشرده شدن این دو سطح روی هم، سیال نمی‌تواند از بین آنها عبور کند و در نتیجه نشتی به حداقل می‌رسد. مکانیکال سیل‌ها اغلب دارای فنر هستند که سطوح را به هم فشار می‌دهد و یک لایه بسیار نازک از سیال بین آنها باقی می‌ماند تا عمل روانکاری و خنک‌ کاری را انجام دهد. به این ترتیب ضمن چرخش شفت، آب‌بندی همچنان برقرار می‌ماند.

چه تفاوتی بین مکانیکال سیل و پکینگ (نخ آب‌بندی) وجود دارد؟

– پکینگ نوع قدیمی‌تری از آب‌بندی است که با فشردن چندین حلقه نخ یا طناب مخصوص به دور شفت، جلوی نشتی را می‌گیرد. پکینگ ارزان‌تر و ساده‌تر است اما همواره مقداری نشتی دارد و نیاز به سفت کردن دوره‌ای دارد. ضمن اینکه اصطکاک زیادی ایجاد کرده و موجب ساییده شدن شفت در طول زمان می‌شود. در مقابل، مکانیکال سیل مدرن‌تر است و تقریباً نشتی صفر ارائه می‌دهد؛ نیاز به تنظیم مکرر ندارد و جلوی ساییده شدن شفت را می‌گیرد. البته مکانیکال سیل گران‌تر و حساس‌تر است اما برای کاربردهای صنعتی متوسط به بالا تقریباً به استاندارد تبدیل شده است

انواع رایج مکانیکال سیل کدام‌اند؟

– مکانیکال سیل‌ها را می‌توان بر اساس طراحی به انواع گوناگون دسته‌بندی کرد. از مهم‌ترین دسته‌ها: سیل‌های فشاری (دارای اورینگ متحرک روی شفت و فنر) در مقابل سیل‌های غیرفشاری (بلوزی که اورینگ لغزنده ندارند)؛ سیل‌های متعادل (بالانس) در برابر نامتعادل که نوع بالانس برای فشارهای بالا به کار می‌رود؛ سیل‌های تکی در مقابل دوبل (دوگانه) که دومی برای ایمنی بیشتر در برابر نشتی کاربرد دارد؛ و سیل‌های کارتریجی در برابر کامپوننت که نوع کارتریجی به صورت پیش‌مونتاژ عرضه می‌شود و نصب آسان‌تری دارد. هر یک از این انواع برای شرایط و نیازهای خاصی مناسب هستند

برای انتخاب یک مکانیکال سیل مناسب چه عواملی را باید در نظر گرفت؟

– انتخاب سیل مناسب وابسته به شرایط عملکردی دستگاه است. باید به فشار و دمای سیال، سرعت و قطر شفت، نوع سیال (خورنده بودن، داشتن ذرات جامد، سمی یا اشتعال‌ زا بودن، میزان روان‌ کنندگی) توجه کرد. بر این اساس تصمیم می‌گیریم که مثلاً سیل تکی کافی است یا دوبل نیاز است؛ سیل متعادل لازم است یا نامتعادل کفایت می‌کند؛ از اورینگ‌های چه جنسی استفاده شود که با سیال سازگار باشند؛ و آیا طرح بلوزی نیاز است یا فنردار. همچنین محدودیت‌های نصب (فضا، امکان هم‌محوری) و سطح مهارت موجود برای نصب و نگهداری (مثلاً نیاز به کارتریجی) نیز در انتخاب مؤثرند. به طور خلاصه، باید سیلی انتخاب شود که از لحاظ جنس و طرح، تحمل شرایط کاری را داشته باشد و ایمنی و عمر مطلوبی ارائه دهد.

هنگام نصب مکانیکال سیل به چه نکاتی باید توجه کرد؟

– مهم‌ترین نکته تمیزی و دقت است. قبل از نصب باید تمام قطعات تمیز و عاری از هرگونه خراش باشند. در هنگام جا زدن سیل، نباید به سطوح آب‌بند ضربه یا فشار بیش از حد وارد شود. اورینگ‌ها را می‌توان کمی چرب کرد تا به راحتی در جای خود قرار گیرند، اما نباید گریس به سطح صاف سیل بخورد. پیچ‌های نگه‌ دارنده باید به طور یکنواخت سفت شوند تا سیل کج قرار نگیرد. پس از نصب، برداشتن پین‌های قفل (در سیل کارتریجی) و چرخاندن دستی شفت برای اطمینان از آزاد بودن آن ضروری است. در نهایت، دستگاه باید با سیال پر راه‌اندازی شود تا سیل خشک کار نکند.

دلایل خرابی مکانیکال سیل چیست و چگونه می‌توان از آن جلوگیری کرد؟

– خرابی مکانیکال سیل می‌تواند به دلایل مختلف رخ دهد، از جمله: خشک کار کردن پمپ (که باعث داغ شدن و آسیب دیدن سطوح سیل می‌شود)، وجود ذرات ساینده در سیال (که سطوح را خراش می‌دهد)، خورندگی سیال (که متریال سیل را می‌پوساند), ناهم‌محوری و لرزش بیش از حد شفت (که به سیل تنش اضافه وارد می‌کند)، یا اشتباهات نصب (مثل زخمی شدن اورینگ یا سطح سیل). برای جلوگیری، باید همیشه مطمئن شد که پمپ قبل از استارت هواگیری شده و خشک کار نکند؛ سیستم‌های فیلتر و فلاشینگ برای سیالات کثیف به کار گرفته شوند؛ جنس سیل متناسب با سیال انتخاب شود؛ تراز بودن و بالانس دستگاه حفظ شود؛ و نصب سیل با حداکثر دقت و طبق دستورالعمل انجام گیرد. با این اقدامات پیشگیرانه، عمر سیل افزایش یافته و احتمال خرابی ناگهانی آن کاهش می‌یابد.

برای خرید انواع مکانیکال سیل و دریافت کاتالوگ و مشاوره رایگان با آرتمن پارس سایت تخصصی پمپ و مکایکال سیل در تماس باشید