اختبار الختم للمواد المرنة المستخدمة في تجميع مضخات المياه

Thread Content

【الكلمات المفتاحية】مضخات وصمامات، اختبارات الختم 【ملخص الورقة】اختبارات ختم المواد الناعمة المستخدمة في مضخات المياه. تتميز طريقة الختم باستخدام المواد الناعمة بأن مصادر هذه المواد متعددة، وسهولة معالجتها، وانخفاض تكلفتها، بالإضافة إلى كفاءتها في الختم وسهولة استخدامها، ولذلك فإن نطاق تطبيقها واسع. في السنوات الأخيرة، ومع تطور مواد الختم، شهد ختم المواد تحسينات كبيرة من حيث المواد المستخدمة والأشكال الهيكلية والخصائص المختلفة. لذلك، أصبح ختم المواد يُستخدم على نطاق أوسع في صناعة الآلات، مما أدى إلى تحقيق فوائد اقتصادية كبيرة. 1 آلية عمل الختم بالمواد المالئة: في صناعة الآلات، يُستخدم الختم بالمواد المالئة بشكل أساسي كختم ديناميكي. يُستخدم غالبًا كختم لمحور المضخات الطاردة المركزية، والضواغط، ومضخات الفراغ، وأجهزة الخلط. وعند اختيار ختم التغذية، يجب أن تكون ظروف عمل الآلات هي العامل الرئيسي في الاعتبار، كما يجب أن يتمتع مادة الختم بالخصائص التالية: (1) أن يكون لديه قدر من المرونة، بحيث يمكنه توليد قوة شعاعية تحت تأثير الضغط، والتلامس مع المحور بشكل جيد. (2) يتمتع باستقرار كيميائي كافٍ، ولا يلوث الوسط المحيط، كما أن المواد المستخدمة كمواد مالئة لا تتمدد بسبب الوسط، ولا يذوب المادة المستخدمة في ترطيب هذه المواد بسبب الوسط، وفي الوقت نفسه، فإن المواد المستخدمة كمواد مالئة لا تتسبب في تآكل سطح الختم. (3) تتمتع المواد المستخدمة في التعبئة بخصائص تشحيم ذاتية جيدة، وهي مقاومة للتآكل، كما أن معامل الاحتكاك لديها منخفض. (4) عند وجود انحراف طفيف في المحور، يجب أن يكون للمادة المستخدمة في الحشو مرونة كافية لتتكيف مع هذا الانحراف. (5) التصنيع بسيط وعملية التعبئة سهلة. لذلك، من الضروري ضبط مستوى الضغط على المواد المستخدمة في التعبئة بشكل مستمر، بحيث يتم إضافة المزيد من المواد المخففة بعد فقدان جزء منها نتيجة الاستخدام على مدى فترة زمنية، وذلك لتعويض انخفاض الضغط الناتج عن التغيرات في حجم المواد المستخدمة في التعبئة. بالطبع، فإن الضغط المستمر على المواد المستخدمة في الامتصاص سيؤدي في النهاية إلى نفاد هذه المواد، لذلك من الضروري استبدالها بشكل دوري. بالإضافة إلى ذلك، من الضروري أيضًا السماح بتسرب كمية صغيرة من المادة في منطقة التعبئة، وذلك للحفاظ على طبقة السائل وإزالة حرارة الاحتكاك. ٢. المشاكل المتعلقة بمواد الحشو في مضخات المياه: يتم استخدام مواد الحشو المصنوعة من الأسبستوس المغموس في الزيت، أو القطن المغموس في الزيت، لإغلاق محور المضخة. يتمتع الحشو المصنوع من الأسبستوس المغمور بالزيت بمزايا مثل مقاومة الحرارة والمرونة العالية والقوة الكبيرة، لكن له عيوب قاتلة أيضًا: فبعد النسج يصبح سطحه خشنًا، ومعامل الاحتكاك لديه مرتفع، كما يحدث تسرب. بالإضافة إلى ذلك، مع مرور الوقت، يسهل فقدان مادة التشحيم الموجودة داخله. يصبح لفائف القطن المغموسة في الزيت صلبة جدًا عند البقاء في الماء لفترات طويلة، كما أن معامل التمدد لديها مرتفع، مما يؤدي إلى زيادة قوة الاحتكاك. في الإنتاج الفعلي، غالبًا ما تحدث حالات من هذا القبيل: فالمعدات التي تم تركيبها حديثًا، تعمل بشكل جيد في بداية تشغيلها من ناحية ختم المحور، لكن بعد فترة قصيرة، يزداد معدل التسرب باستمرار، ويصبح من الضروري تعديل الأغطية واستبدال المواد العازلة بشكل متكرر. وفي غضون دورة تشغيل واحدة فقط، يتآكل غلاف المحور حتى يأخذ شكل إناء، وفي الحالات الخطيرة، قد ينكسر غلاف المحور تمامًا، كما أن المواد العازلة الموجودة خلف حلقة الختم تتعفن ولا تعود قادرة على أداء وظيفتها في الختم. بشكل عام، يعاني مادة الحشو من العيوب التالية: (1) تكون مادة الحشو في اتصال مباشر مع المحور، وتدور بالنسبة له، مما يؤدي إلى تآكل المحور والغلاف المحيط به، لذا يجب استبدال الغلاف بشكل دوري أو غير دوري. (2) من أجل التخلص في الوقت المناسب من حرارة الاحتكاك الناتجة بين الضام والمحور أو الغلاف، يجب أن يكون هناك قدر معين من التسرب في نظام الإغلاق بواسطة الضام، وهو أمر صعب التحكم فيه. (3) يؤدي الاحتكاك بين الضفيرة والمحور أو الغلاف المحيط به إلى انخفاض القدرة الفعالة للمحرك، مما يؤدي إلى استهلاك كمية كبيرة من الطاقة الكهربائية، وأحيانًا يصل هذا الاستهلاك إلى نسبة تصل إلى 5%–10%. بشكل عام، يعاني مواد التسريب هذه من العيوب التالية: من وجهة نظر مبدأ الختم بواسطة هذه المواد، هناك ثلاثة مسارات يمكن أن يتسرب من خلالها السائل داخل تجويف الختم؛ أحدها هو اختراق السائل للمواد الليفية مما يؤدي إلى التسرب ； الثاني هو التسرب بين المواد المستخدمة في الحشو وصندوق الحشو نفسه ； الثالث هو التسرب بين المواد المستخدمة في الحشو وسطح المحور. لذلك، فإن أهم تدبير لمنع تسرب المضخات هو: (1) اختيار مواد الختم بشكل مناسب ； (2) تصميم تجويف ختم مناسب، مع ضبط قوة الضغط للختم بشكل مناسب. تصميم ختم المواد الناعمة المركبة في 3 مجموعات: يُظهر الشكل 2 هيكل تجويف المواد المستخدمة في الختم. يتم ملء تجويف المواد الحشوية بمادة مرنة مانعة للتسرب عالية الجودة، وهي مكونة من ألياف الكربون والجرافيت عالي النقاء وبولي تترافلوروإيثيلين ومواد مانعة للتسرب عضوية وغيرها. إنه مقاوم للحرارة في النطاق من -18 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية، والضغط الأقصى الذي يمكن تحمله هو 0.7 ميجا باسكال، كما أن السرعة الخطية القصوى التي يمكنه تحملها هي 8 متر/ثانية. بالإضافة إلى ذلك، فهو مقاوم للتآكل بشكل كبير، ويمكن استخدامه في وسائط ذات قيمة pH تتراوح بين 4 و13، وهو مناسب بشكل خاص للاستخدام في الوسائط المائية. حالة هذا المادة اللينة هي على شكل طين، ومعامل الاحتكاك فيها منخفض، كما أن قوى الجذب بين جزيئات المادة ضعيفة. أثناء دوران المحور، تلتف الألياف الموجودة في المادة المستخدمة للتغليف حول المحور، وتدور معه، مما يشكل “طبقة دوارة”. تعمل هذه الطبقة الدوارة على حماية المحور أو الغلاف المحيط به، وبالتالي تمنع تآكل الغلاف، كما تقلل من استهلاك الطاقة ； مع زيادة قطر "الطبقة الدوارة" تدريجيًا، ستقل قدرة المحور على لف الألياف تدريجيًا، ولن تلتف حول المحور، بل ستظل ثابتة نسبيًا بالنسبة للجدار الداخلي لتجويف المواد المالئة، مما يشكل "طبقة قص" داخل تجويف المواد المالئة. في هذه الحالة، يكون منطقة الاحتكاك والقص الناتجة عن الحركة الدورانية النسبية موجودة داخل المواد المالئة نفسها وليس بين المواد المالئة والمحور. بالإضافة إلى ذلك، يتم دفع مواد التعبئة المصنوعة من بولي تترافلوروإيثيلين عند طرفي المادة المستخدمة في التعبئة، ويتم استخدام هذه المواد لضغط المواد الناعمة المختلطة معًا. من أجل منع مواد التعبئة المرنة من الضغط والخروج أثناء دوران المحور بسرعة عالية، تم تصميم فتحات حلزونية في تجويف التعبئة وفي الغطاء الضاغط. ومن المهم ملاحظة أن اتجاه الفتحات الحلزونية في طرفي مواد التعبئة يجب أن يكون معاكسًا لبعضهما البعض، وذلك لضمان أن يؤدي دوران المحور إلى خلق قوة دافعة نحو الداخل تؤثر على مواد التعبئة، مما يساعد في منع تطايرها. 4 حالة اختبار مضخة المياه: بعد الانتهاء من تصميم وتصنيع المواد المستخدمة في التغليف، يتم إجراء الاختبارات على طاولة اختبار مضخات المياه. تكون ظروف التشغيل لطاولة الاختبار كالتالي: سرعة المحرك 1500 دورة في الدقيقة، وضغط العمل 1 ميجا باسكال، والوسط المستخدم هو الماء النقي، ودرجة حرارة الوسط هي درجة الحرارة العادية. يتم عملية تعبئة المواد الحشوية وفقًا للخطوات التالية: (1) تنظيف تجويف المواد الحشوية، وفحص سطح المحور للتأكد من عدم وجود خدوش أو زوائد، مع ضمان أن يكون مستوى خشونة المحور مطابقًا لمتطلبات الرسومات وهو Ra1.6 ； (2) يتم فحص الانحراف الشعاعي للمحور في نقاط الختم باستخدام جهاز القياس بالنسبة المئوية، ويجب أن تكون الفجوة المسموح بها ضمن نطاق 0.03 مم إلى 0.08 مم. (3) أثناء التعبئة، من الأفضل استخدام قضيب خشبي بنفس حجم المحور، ثم لف الشريط المصنوع من بولي تترافلوروإيثيلين حول هذا القضيب، ثم قطعه باستخدام سكين؛ يجب أن يكون القطع على شكل زاوية 45 درجة. بعد ذلك، يتم استخدام مغلاق خشبي بنفس حجم تجويف التعبئة، ووضعه على المحور لدفع مادة التعبئة إلى أعماق التجويف، كما يتم استخدام ضغط معين على المغلاق الخشبي لضغط مادة التعبئة، مع الحرص على أن تظل مادة التعبئة مستوية في قاع التجويف. (3) يجب أثناء حقن المادة اللاصقة المختلطة، الضغط عليها باستخدام محور خشبي، وفي النهاية يتم استخدام مادة بولي تترافلوروإيثيلين للضغط على الجزء الخارجي من تجويف التعبئة، مع ضبط الغطاء بشكل متساوٍ. كما يجب تدوير المحور الرئيسي باليد، بحيث يكون قوة الضغط ناتجة عن توزيع بارابولي. بعد ذلك، يتم تخفيف الضغط عن الغطاء قليلاً، وبذلك تكتمل عملية تعبئة المادة. يتم إجراء اختبارات التشغيل، وفي بداية التشغيل، يكون التسرب على شكل قطرات متقطعة، وعندما يزداد التسرب، يتم شد براغي الضغط بشكل مناسب. إذا كان الحرارة مرتفعة جدًا، فخففوا شد البراغي قليلًا. بعد أن بدأ التشغيل بشكل طبيعي، توقف التسرب تقريبًا. بعد التشغيل التجريبي لمدة 60 ساعة، تم فتح تجويف ختم المواد الحشوية للفحص؛ وظل شكل حلقات البولي تترافلوروإيثيلين المُنسوجة كما هو دون تغيير، كما لم يحدث أي تلف في المواد الحشوية المرنة المختلطة، ولم تظهر أي علامات للتآكل على المحور. 5 الاستنتاجات (1) يساهم المواد المالئة الناعمة المركبة في تحسين الكفاءة الميكانيكية للمضخة، ويقلل من تآكل المحور. نظرًا لقدرة منطقة ضغط المواد المالئة على البقاء خالية من التسرب لفترات طويلة، فإن ذلك يساعد في حماية البيئة. كما أن صيانتها سهلة، وفي حالة حدوث تسرب كبير، يمكن إضافة المواد المالئة دون توقف الآلة، مما يطيل من وقت تشغيل الضخ ويوفر التكاليف المتعلقة بالعمالة والصيانة. ووفقًا للتقديرات الأولية، فإن توفير استهلاك الطاقة يعني توفير أكثر من عشرة آلاف يوان سنويًا لكل مضخة. (3) تتمتع المواد الناعمة المركبة بقيمة تطبيقية واسعة.