இயந்திர முத்திரைகளை விசை சமநிலைப்படுத்தும் ஒரு புதிய வழி

இயந்திர முத்திரைகளைப் பயன்படுத்தும் மிகப்பெரிய நிறுவனங்களில் பம்புகளும் ஒன்றாகும். பெயர் குறிப்பிடுவது போல, இயந்திர முத்திரைகள் தொடர்பு வகை முத்திரைகள் ஆகும், அவை காற்றியக்கவியல் அல்லது சிக்கலான தொடர்பு இல்லாத முத்திரைகளிலிருந்து வேறுபடுகின்றன.இயந்திர முத்திரைகள்சமநிலையான இயந்திர முத்திரை அல்லதுசமநிலையற்ற இயந்திர முத்திரை. நிலையான சீல் முகத்தின் பின்னால் செயல்முறை அழுத்தம் ஏதேனும் இருந்தால், அதில் எத்தனை சதவீதம் வரக்கூடும் என்பதை இது குறிக்கிறது. சீல் முகத்தை சுழலும் முகத்திற்கு எதிராக (புஷர்-வகை சீலில் இருப்பது போல) தள்ளாவிட்டால் அல்லது சீல் செய்யப்பட வேண்டிய அழுத்தத்தில் உள்ள செயல்முறை திரவம் சீல் முகத்தின் பின்னால் செல்ல அனுமதிக்கப்படாவிட்டால், செயல்முறை அழுத்தம் சீல் முகத்தை மீண்டும் ஊதித் திறந்துவிடும். டைனமிக் சீல் முகத்தில் யூனிட் ஏற்றுவது அதிக வெப்பத்தையும் தேய்மானத்தையும் உருவாக்கும் அளவுக்கு அதிக விசையுடன் ஒரு முத்திரையை வடிவமைக்க சீல் வடிவமைப்பாளர் அனைத்து இயக்க நிலைமைகளையும் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும். இது பம்ப் நம்பகத்தன்மையை உருவாக்கும் அல்லது உடைக்கும் ஒரு நுட்பமான சமநிலையாகும்.

வழக்கமான வழியைப் பயன்படுத்துவதற்குப் பதிலாக ஒரு திறப்பு விசையை இயக்குவதன் மூலம் டைனமிக் முத்திரை எதிர்கொள்கிறது.
மேலே விவரிக்கப்பட்டுள்ளபடி மூடும் விசையை சமநிலைப்படுத்துதல். இது தேவையான மூடும் விசையை நீக்காது, ஆனால் பம்ப் வடிவமைப்பாளருக்கும் பயனருக்கும் சீல் முகங்களை எடை குறைக்க அல்லது இறக்க அனுமதிப்பதன் மூலம் மற்றொரு குமிழியைத் திருப்ப அனுமதிக்கிறது, அதே நேரத்தில் தேவையான மூடும் விசையைப் பராமரிக்கிறது, இதனால் வெப்பம் மற்றும் தேய்மானத்தைக் குறைக்கிறது, அதே நேரத்தில் சாத்தியமான இயக்க நிலைமைகளை விரிவுபடுத்துகிறது.

உலர் எரிவாயு முத்திரைகள் (DGS), பெரும்பாலும் அமுக்கிகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, சீல் முகங்களில் ஒரு திறப்பு விசையை வழங்குகிறது. இந்த விசை ஒரு காற்றியக்கவியல் தாங்கி கொள்கையால் உருவாக்கப்படுகிறது, அங்கு நுண்ணிய உந்தி பள்ளங்கள் சீலின் உயர் அழுத்த செயல்முறை பக்கத்திலிருந்து வாயுவை இடைவெளியில் மற்றும் சீலின் முகம் முழுவதும் தொடர்பு இல்லாத திரவ படல தாங்கியாக ஊக்குவிக்க உதவுகின்றன.

உலர்ந்த வாயு முத்திரை முகத்தின் காற்றியக்கவியல் தாங்கி திறப்பு விசை. கோட்டின் சாய்வு ஒரு இடைவெளியில் உள்ள விறைப்பைக் குறிக்கிறது. இடைவெளி மைக்ரான்களில் உள்ளது என்பதை நினைவில் கொள்க.
பெரும்பாலான பெரிய மையவிலக்கு அமுக்கிகள் மற்றும் பம்ப் ரோட்டர்களை ஆதரிக்கும் ஹைட்ரோடைனமிக் ஆயில் பேரிங்க்களிலும் இதே நிகழ்வு நிகழ்கிறது, மேலும் பென்ட்லி காட்டும் ரோட்டார் டைனமிக் எசென்ட்ரிசிட்டி ப்ளாட்களிலும் இது காணப்படுகிறது. இந்த விளைவு ஒரு நிலையான பின் நிறுத்தத்தை வழங்குகிறது மற்றும் ஹைட்ரோடைனமிக் ஆயில் பேரிங்க்ஸ் மற்றும் DGS இன் வெற்றியில் ஒரு முக்கிய அங்கமாகும். இயந்திர முத்திரைகள் ஒரு காற்றியக்கவியல் DGS முகத்தில் காணக்கூடிய சிறந்த பம்பிங் பள்ளங்களைக் கொண்டிருக்கவில்லை. வெளிப்புறமாக அழுத்தப்பட்ட வாயு தாங்கி கொள்கைகளைப் பயன்படுத்தி மூடும் சக்தியை எடைபோட ஒரு வழி இருக்கலாம்.இயந்திர முத்திரை முகம்s.

திரவ-படத் தாங்கி அளவுருக்கள் மற்றும் ஜர்னல் விசித்திர விகிதத்தின் தரமான வரைபடங்கள். ஜர்னல் தாங்கியின் மையத்தில் இருக்கும்போது விறைப்பு, K, மற்றும் தணிப்பு, D ஆகியவை குறைந்தபட்சமாக இருக்கும். ஜர்னல் தாங்கி மேற்பரப்பை நெருங்கும்போது, ​​விறைப்பு மற்றும் தணிப்பு வியத்தகு அளவில் அதிகரிக்கும்.

வெளிப்புற அழுத்தப்பட்ட ஏரோஸ்டேடிக் வாயு தாங்கு உருளைகள் அழுத்தப்பட்ட வாயுவின் மூலத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன, அதேசமயம் டைனமிக் தாங்கு உருளைகள் இடைவெளி அழுத்தத்தை உருவாக்க மேற்பரப்புகளுக்கு இடையிலான ஒப்பீட்டு இயக்கத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. வெளிப்புற அழுத்தப்பட்ட தொழில்நுட்பம் குறைந்தது இரண்டு அடிப்படை நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. முதலாவதாக, அழுத்தம் கொடுக்கப்பட்ட வாயுவை, இயக்கம் தேவைப்படும் ஆழமற்ற பம்பிங் பள்ளங்களுடன் சீல் இடைவெளியில் வாயுவை ஊக்குவிப்பதற்குப் பதிலாக, கட்டுப்படுத்தப்பட்ட முறையில் சீல் முகங்களுக்கு இடையில் நேரடியாக செலுத்தலாம். இது சுழற்சி தொடங்குவதற்கு முன்பு சீல் முகங்களைப் பிரிக்க உதவுகிறது. முகங்கள் ஒன்றாக இணைக்கப்பட்டிருந்தாலும், அவை பூஜ்ஜிய உராய்வு தொடக்கங்களுக்குத் திறந்து, அவற்றுக்கிடையே நேரடியாக அழுத்தம் செலுத்தப்படும்போது நிறுத்தப்படும். கூடுதலாக, சீல் சூடாக இயங்கினால், வெளிப்புற அழுத்தத்தால் சீலின் முகத்திற்கு அழுத்தத்தை அதிகரிக்க முடியும். இடைவெளி பின்னர் அழுத்தத்திற்கு ஏற்ப விகிதாசாரமாக அதிகரிக்கும், ஆனால் வெட்டு வெப்பம் இடைவெளியின் கனசதுரச் செயல்பாட்டில் விழும். இது ஆபரேட்டருக்கு வெப்ப உருவாக்கத்திற்கு எதிராகப் பயன்படுத்த ஒரு புதிய திறனை அளிக்கிறது.

DGS-ல் இருப்பது போல முகத்தின் குறுக்கே ஓட்டம் இல்லாதது கம்ப்ரசர்களில் மற்றொரு நன்மையும் உள்ளது. அதற்கு பதிலாக, அதிக அழுத்தம் சீல் முகங்களுக்கு இடையில் இருக்கும், மேலும் வெளிப்புற அழுத்தம் வளிமண்டலத்தில் அல்லது ஒரு பக்கத்திலும் மறுபக்கத்திலிருந்து கம்ப்ரசரிலும் பாயும். செயல்முறையை இடைவெளியில் இருந்து விலக்கி வைப்பதன் மூலம் இது நம்பகத்தன்மையை அதிகரிக்கிறது. பம்புகளில் இது ஒரு நன்மையாக இருக்காது, ஏனெனில் அமுக்கக்கூடிய வாயுவை ஒரு பம்பிற்குள் கட்டாயப்படுத்துவது விரும்பத்தகாததாக இருக்கலாம். பம்புகளுக்குள் அமுக்கக்கூடிய வாயுக்கள் குழிவுறுதல் அல்லது காற்று சுத்தி சிக்கல்களை ஏற்படுத்தும். இருப்பினும், பம்ப் செயல்முறையில் வாயு ஓட்டத்தின் குறைபாடு இல்லாமல் பம்புகளுக்கு தொடர்பு இல்லாத அல்லது உராய்வு இல்லாத சீல் இருப்பது சுவாரஸ்யமாக இருக்கும். பூஜ்ஜிய ஓட்டத்துடன் வெளிப்புறமாக அழுத்தப்பட்ட வாயு தாங்கி இருக்க முடியுமா?

இழப்பீடு
வெளிப்புற அழுத்தத்திற்கு உள்ளான அனைத்து தாங்கு உருளைகளும் ஒருவித இழப்பீட்டைக் கொண்டுள்ளன. இழப்பீடு என்பது அழுத்தத்தை இருப்பு நிலையில் வைத்திருக்கும் ஒரு வகையான கட்டுப்பாடு ஆகும். இழப்பீட்டின் மிகவும் பொதுவான வடிவம் துளைகளைப் பயன்படுத்துவதாகும், ஆனால் பள்ளம், படி மற்றும் நுண்துளை இழப்பீட்டு நுட்பங்களும் உள்ளன. இழப்பீடு தாங்கு உருளைகள் அல்லது சீல் முகங்களைத் தொடாமல் நெருக்கமாக இயங்க உதவுகிறது, ஏனெனில் அவை நெருங்க நெருங்க, அவற்றுக்கிடையேயான வாயு அழுத்தம் அதிகமாகி, முகங்களைத் தள்ளிவிடுகிறது.

உதாரணமாக, ஒரு தட்டையான துளை ஈடுசெய்யப்பட்ட வாயு தாங்கியின் கீழ் (படம் 3), சராசரி
இடைவெளியில் உள்ள அழுத்தம், தாங்கியின் மொத்த சுமையை முகப் பகுதியால் வகுத்தால் சமமாக இருக்கும், இது அலகு ஏற்றுதல் ஆகும். இந்த மூல வாயு அழுத்தம் ஒரு சதுர அங்குலத்திற்கு 60 பவுண்டுகள் (psi) மற்றும் முகத்தில் 10 சதுர அங்குல பரப்பளவு மற்றும் 300 பவுண்டுகள் சுமை இருந்தால், தாங்கி இடைவெளியில் சராசரியாக 30 psi இருக்கும். பொதுவாக, இடைவெளி சுமார் 0.0003 அங்குலங்கள் இருக்கும், மேலும் இடைவெளி மிகவும் சிறியதாக இருப்பதால், ஓட்டம் நிமிடத்திற்கு 0.2 நிலையான கன அடி (scfm) மட்டுமே இருக்கும். இடைவெளியை வைத்திருக்கும் அழுத்தத்தை மீண்டும் இருப்பில் வைத்திருப்பதற்கு சற்று முன்பு ஒரு துளை கட்டுப்படுத்தி இருப்பதால், சுமை 400 பவுண்டுகளாக அதிகரித்தால் தாங்கி இடைவெளி சுமார் 0.0002 அங்குலமாகக் குறைக்கப்படுகிறது, இது இடைவெளி வழியாக 0.1 scfm கீழே ஓட்டத்தை கட்டுப்படுத்துகிறது. இரண்டாவது கட்டுப்பாட்டின் இந்த அதிகரிப்பு துளை கட்டுப்படுத்திக்கு இடைவெளியில் சராசரி அழுத்தம் 40 psi ஆக அதிகரிக்கவும் அதிகரித்த சுமையை ஆதரிக்கவும் போதுமான ஓட்டத்தை அளிக்கிறது.

இது ஒரு ஒருங்கிணைப்பு அளவீட்டு இயந்திரத்தில் (CMM) காணப்படும் ஒரு பொதுவான துளை காற்று தாங்கியின் வெட்டப்பட்ட பக்கக் காட்சியாகும். ஒரு நியூமேடிக் அமைப்பு "ஈடுசெய்யப்பட்ட தாங்கி" என்று கருதப்பட வேண்டுமானால், அது தாங்கி இடைவெளி கட்டுப்பாட்டின் மேல்நோக்கி ஒரு கட்டுப்பாட்டைக் கொண்டிருக்க வேண்டும்.
துளை vs. போரஸ் இழப்பீடு
துளை இழப்பீடு என்பது மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் இழப்பீட்டு வடிவமாகும். ஒரு பொதுவான துளை .010 அங்குல துளை விட்டத்தைக் கொண்டிருக்கலாம், ஆனால் அது ஒரு சில சதுர அங்குல பரப்பளவை உட்கொள்வதால், அது தன்னை விட பல அளவு அதிக பரப்பளவை உட்கொள்கிறது, எனவே வாயுவின் வேகம் அதிகமாக இருக்கலாம். பெரும்பாலும், துளை அளவு அரிப்பைத் தவிர்க்கவும், அதனால் தாங்கியின் செயல்திறனில் ஏற்படும் மாற்றங்களைத் தவிர்க்கவும் மாணிக்கங்கள் அல்லது சபையர்களிலிருந்து துளைகள் துல்லியமாக வெட்டப்படுகின்றன. மற்றொரு சிக்கல் என்னவென்றால், 0.0002 அங்குலத்திற்கும் குறைவான இடைவெளிகளில், துளையைச் சுற்றியுள்ள பகுதி முகத்தின் மற்ற பகுதிகளுக்கான ஓட்டத்தைத் தடுக்கத் தொடங்குகிறது, அந்த நேரத்தில் வாயு படத்தின் சரிவு ஏற்படுகிறது. தூக்கும் போதும் இதுவே நிகழ்கிறது, ஏனெனில் துளையின் பகுதி மற்றும் ஏதேனும் பள்ளங்கள் மட்டுமே லிப்டைத் தொடங்க கிடைக்கின்றன. வெளிப்புறமாக அழுத்தப்பட்ட தாங்கு உருளைகள் சீல் திட்டங்களில் காணப்படாததற்கு இதுவும் ஒரு முக்கிய காரணம்.

இது நுண்துளை ஈடுசெய்யப்பட்ட தாங்கிக்கு பொருந்தாது, மாறாக விறைப்பு தொடர்கிறது
சுமை அதிகரிக்கும் போது அதிகரிக்கும் மற்றும் இடைவெளி குறையும், DGS (படம் 1) மற்றும்
ஹைட்ரோடைனமிக் ஆயில் தாங்கு உருளைகள். வெளிப்புறமாக அழுத்தப்பட்ட நுண்துளை தாங்கு உருளைகளைப் பொறுத்தவரை, உள்ளீட்டு அழுத்தத்தின் மடங்கு பகுதி தாங்கியின் மொத்த சுமைக்கு சமமாக இருக்கும்போது தாங்கி ஒரு சமநிலையான விசை பயன்முறையில் இருக்கும். பூஜ்ஜிய லிப்ட் அல்லது காற்று இடைவெளி இருப்பதால் இது ஒரு சுவாரஸ்யமான பழங்குடியியல் வழக்கு. பூஜ்ஜிய ஓட்டம் இருக்கும், ஆனால் தாங்கியின் முகத்தின் கீழ் எதிர் மேற்பரப்புக்கு எதிரான காற்று அழுத்தத்தின் ஹைட்ரோஸ்டேடிக் விசை இன்னும் மொத்த சுமையை எடைபோட்டு, முகங்கள் இன்னும் தொடர்பில் இருந்தாலும் கூட, உராய்வு குணகத்திற்கு அருகில் பூஜ்ஜியத்தை ஏற்படுத்துகிறது.

உதாரணமாக, ஒரு கிராஃபைட் சீல் முகம் 10 சதுர அங்குல பரப்பளவையும் 1,000 பவுண்டுகள் மூடும் விசையையும் கொண்டிருந்தால், கிராஃபைட்டின் உராய்வு குணகம் 0.1 ஆக இருந்தால், இயக்கத்தைத் தொடங்க 100 பவுண்டுகள் விசை தேவைப்படும். ஆனால் 100 psi இன் வெளிப்புற அழுத்த மூலமானது நுண்துளை கிராஃபைட் வழியாக அதன் முகத்திற்கு கொண்டு செல்லப்பட்டால், இயக்கத்தைத் தொடங்க அடிப்படையில் பூஜ்ஜிய விசை தேவைப்படும். இரண்டு முகங்களையும் ஒன்றாக அழுத்தும் மூடும் விசை இன்னும் 1,000 பவுண்டுகள் இருந்தாலும், முகங்கள் உடல் தொடர்பில் இருந்தாலும் இது நிகழ்கிறது.

கிராஃபைட், கார்பன்கள் மற்றும் அலுமினா மற்றும் சிலிக்கான்-கார்பைடுகள் போன்ற மட்பாண்டங்கள் போன்ற எளிய தாங்கி பொருட்களின் வகை: டர்போ தொழில்களுக்குத் தெரிந்தவை மற்றும் இயற்கையாகவே நுண்துளைகள் கொண்டவை, எனவே அவை வெளிப்புற அழுத்தப்பட்ட தாங்கு உருளைகளாகப் பயன்படுத்தப்படலாம், அவை தொடர்பு கொள்ளாத திரவ படல தாங்கு உருளைகளாகும். தொடர்பு முத்திரை முகங்களில் நடக்கும் ட்ரிபாலஜியிலிருந்து தொடர்பு அழுத்தம் அல்லது முத்திரையின் மூடும் சக்தியை எடைபோட வெளிப்புற அழுத்தம் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு கலப்பின செயல்பாடு உள்ளது. இது பம்ப் ஆபரேட்டரை பம்பிற்கு வெளியே ஏதாவது சரிசெய்ய அனுமதிக்கிறது, இது இயந்திர முத்திரைகளைப் பயன்படுத்தும் போது சிக்கல் பயன்பாடுகள் மற்றும் அதிக வேக செயல்பாடுகளைச் சமாளிக்க.

இந்தக் கொள்கை, சுழலும் பொருள்களில் தரவு அல்லது மின்சாரத்தை எடுக்க அல்லது அணைக்கப் பயன்படுத்தப்படும் தூரிகைகள், கம்யூட்டேட்டர்கள், தூண்டிகள் அல்லது எந்தவொரு தொடர்பு கடத்திகளுக்கும் பொருந்தும். சுழலிகள் வேகமாகச் சுழன்று தீர்ந்து போகும்போது, ​​இந்த சாதனங்களை தண்டுடன் தொடர்பில் வைத்திருப்பது கடினமாக இருக்கலாம், மேலும் தண்டுக்கு எதிராக அவற்றைப் பிடித்துக் கொள்ளும் ஸ்பிரிங் அழுத்தத்தை அதிகரிப்பது பெரும்பாலும் அவசியம். துரதிர்ஷ்டவசமாக, குறிப்பாக அதிவேக செயல்பாட்டின் விஷயத்தில், தொடர்பு விசையின் இந்த அதிகரிப்பு அதிக வெப்பம் மற்றும் தேய்மானத்திற்கும் வழிவகுக்கிறது. மேலே விவரிக்கப்பட்ட இயந்திர சீல் முகங்களுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் அதே கலப்பினக் கொள்கையை இங்கேயும் பயன்படுத்தலாம், அங்கு நிலையான மற்றும் சுழலும் பாகங்களுக்கு இடையே மின் கடத்துத்திறனுக்கு உடல் தொடர்பு தேவைப்படுகிறது. தூரிகை அல்லது சீல் முகத்தை சுழலும் தண்டுடன் தொடர்பில் வைத்திருக்கத் தேவையான ஸ்பிரிங் விசை அல்லது மூடும் விசையை அதிகரிக்கும் அதே வேளையில், டைனமிக் இடைமுகத்தில் உராய்வைக் குறைக்க ஹைட்ராலிக் சிலிண்டரிலிருந்து வரும் அழுத்தத்தைப் போலவே வெளிப்புற அழுத்தத்தையும் பயன்படுத்தலாம்.