máy bơm là một trong những đối tượng sử dụng phốt cơ khí lớn nhất. Như tên cho thấy, phốt cơ khí là phốt loại tiếp xúc, được phân biệt với phốt không tiếp xúc khí động học hoặc mê cung.Phốt cơ khícũng được đặc trưng là phốt cơ khí cân bằng hoặccon dấu cơ khí không cân bằng. Điều này đề cập đến tỷ lệ phần trăm, nếu có, áp suất quá trình có thể xuất hiện phía sau mặt phốt cố định. Nếu mặt phốt không được đẩy vào mặt quay (như trong phốt kiểu đẩy) hoặc chất lỏng xử lý ở áp suất cần được bịt kín không được phép đi vào phía sau mặt phốt, thì áp suất xử lý sẽ thổi ngược lại mặt phốt. và mở. Người thiết kế phốt cần xem xét tất cả các điều kiện vận hành để thiết kế phốt có lực đóng cần thiết nhưng lực không quá lớn đến mức tải trọng của thiết bị ở mặt phốt động tạo ra quá nhiều nhiệt và mài mòn. Đây là sự cân bằng tinh tế quyết định độ tin cậy của máy bơm.
các mặt bịt kín động bằng cách cho phép lực mở thay vì cách thông thường
cân bằng lực đóng, như mô tả ở trên. Nó không loại bỏ lực đóng cần thiết nhưng cung cấp cho người thiết kế máy bơm và người sử dụng một núm xoay khác bằng cách cho phép giảm trọng lượng hoặc dỡ tải các mặt bịt kín, trong khi vẫn duy trì lực đóng cần thiết, do đó giảm nhiệt và mài mòn đồng thời mở rộng các điều kiện vận hành có thể.
Phớt khí khô (DGS), thường được sử dụng trong máy nén, tạo ra lực mở ở các mặt bịt kín. Lực này được tạo ra theo nguyên lý ổ trục khí động học, trong đó các rãnh bơm mịn giúp đẩy khí từ phía xử lý áp suất cao của phốt vào khe hở và xuyên qua mặt phốt như một ổ trục màng chất lỏng không tiếp xúc.
Lực mở ổ trục khí động học của mặt phốt khí khô. Độ dốc của đường biểu thị độ cứng tại một khoảng trống. Lưu ý rằng khoảng cách được tính bằng micron.
Hiện tượng tương tự xảy ra trong các ổ trục dầu thủy động hỗ trợ hầu hết các máy nén ly tâm và rôto bơm lớn và được thấy trong biểu đồ lệch tâm động của rôto được thể hiện bởi Bently. Hiệu ứng này mang lại một điểm dừng ổn định và là một yếu tố quan trọng trong sự thành công của ổ trục dầu thủy động và DGS . Phốt cơ khí không có các rãnh bơm mịn có thể tìm thấy trên mặt DGS khí động học. Có thể có cách sử dụng nguyên lý ổ đỡ khí điều áp bên ngoài để giảm bớt lực đóng khỏimặt con dấu cơ khís.
Đồ thị định tính của các thông số mang màng chất lỏng so với tỷ lệ lệch tâm của cổ trục. Độ cứng K và độ giảm chấn D là nhỏ nhất khi cổ trục nằm ở tâm ổ trục. Khi tạp chí đến gần bề mặt ổ trục, độ cứng và độ giảm chấn tăng lên đáng kể.
Vòng bi khí tĩnh điều áp bên ngoài sử dụng nguồn khí điều áp, trong khi vòng bi động sử dụng chuyển động tương đối giữa các bề mặt để tạo ra áp suất khe hở. Công nghệ điều áp bên ngoài có ít nhất hai ưu điểm cơ bản. Đầu tiên, khí có áp suất có thể được bơm trực tiếp vào giữa các mặt bịt kín theo kiểu được kiểm soát thay vì đẩy khí vào khe hở phốt bằng các rãnh bơm nông cần chuyển động. Điều này cho phép tách các mặt bịt kín trước khi bắt đầu xoay. Ngay cả khi các mặt được vặn lại với nhau, chúng sẽ mở ra khi bắt đầu không có ma sát và dừng lại khi áp suất được bơm trực tiếp vào giữa chúng. Ngoài ra, nếu phớt đang nóng, có thể dùng áp suất bên ngoài để tăng áp suất lên bề mặt của phớt. Khi đó khe hở sẽ tăng tỷ lệ thuận với áp suất, nhưng nhiệt do lực cắt sẽ giảm theo hàm lập phương của khe hở. Điều này mang lại cho người vận hành một khả năng mới để tận dụng khả năng sinh nhiệt.
Có một ưu điểm khác của máy nén là không có dòng chảy ngang qua mặt như ở DGS. Thay vào đó, áp suất cao nhất nằm giữa các mặt bịt kín và áp suất bên ngoài sẽ chảy vào khí quyển hoặc thoát ra một bên và vào máy nén từ phía bên kia. Điều này làm tăng độ tin cậy bằng cách giữ cho quá trình không bị gián đoạn. Trong máy bơm, đây có thể không phải là một lợi thế vì việc ép khí nén vào máy bơm có thể là điều không mong muốn. Khí nén bên trong máy bơm có thể gây ra hiện tượng tạo bọt khí hoặc búa khí. Tuy nhiên, sẽ rất thú vị khi có một con dấu không tiếp xúc hoặc không ma sát cho máy bơm mà không gặp bất lợi về dòng khí đi vào quá trình bơm. Có thể có một ổ đỡ khí chịu áp suất bên ngoài với lưu lượng bằng không không?
Đền bù
Tất cả các vòng bi chịu áp lực bên ngoài đều có một số loại bù. Bồi thường là một hình thức hạn chế nhằm giữ lại áp lực dự trữ. Hình thức bù phổ biến nhất là sử dụng các lỗ, nhưng cũng có các kỹ thuật bù rãnh, bước và xốp. Sự bù trừ cho phép các vòng bi hoặc các mặt phốt chạy gần nhau mà không chạm vào nhau, bởi vì chúng càng gần nhau thì áp suất khí giữa chúng càng cao, đẩy các mặt ra xa nhau.
Ví dụ, dưới một ổ trục khí bù có lỗ phẳng (Hình 3), giá trị trung bình
áp suất trong khe hở sẽ bằng tổng tải trọng lên ổ trục chia cho diện tích bề mặt, đây là tải trọng đơn vị. Nếu áp suất khí nguồn này là 60 pound trên inch vuông (psi) và bề mặt có diện tích 10 inch vuông và có tải trọng 300 pound thì sẽ có trung bình 30 psi trong khe hở ổ trục. Thông thường, khe hở sẽ vào khoảng 0,0003 inch và do khe hở quá nhỏ nên lưu lượng sẽ chỉ vào khoảng 0,2 feet khối tiêu chuẩn mỗi phút (scfm). Bởi vì có một bộ hạn chế lỗ ngay trước khe hở giữ áp suất dự trữ, nếu tải tăng lên 400 pound thì khe hở ổ trục sẽ giảm xuống khoảng 0,0002 inch, hạn chế dòng chảy qua khe hở xuống 0,1 scfm. Sự gia tăng hạn chế thứ hai này mang lại cho bộ hạn chế lỗ đủ lưu lượng để cho phép áp suất trung bình trong khe hở tăng lên 40 psi và hỗ trợ tải tăng lên.
Đây là hình nhìn từ mặt bên của ổ trục lỗ thông thường được tìm thấy trong máy đo tọa độ (CMM). Nếu một hệ thống khí nén được coi là một “ổ trục được bù” thì nó cần phải có một hạn chế ngược với giới hạn khe hở ổ trục.
Lỗ so với bù xốp
Bù lỗ là hình thức bù được sử dụng rộng rãi nhất. Một lỗ điển hình có thể có đường kính lỗ là 0,010 inch, nhưng vì nó cấp cho một diện tích vài inch vuông nên nó cấp cho diện tích lớn hơn chính nó vài bậc độ lớn, do đó vận tốc của khí có thể cao. Thông thường, các lỗ được cắt chính xác từ hồng ngọc hoặc ngọc bích để tránh xói mòn kích thước lỗ và do đó làm thay đổi hiệu suất của ổ trục. Một vấn đề khác là ở những khoảng trống dưới 0,0002 inch, khu vực xung quanh lỗ bắt đầu bóp nghẹt dòng chảy đến phần còn lại của bề mặt, tại thời điểm đó xảy ra hiện tượng xẹp màng khí. Điều tương tự cũng xảy ra khi nâng lên, vì chỉ có khu vực của lỗ và bất kỳ rãnh nào đều có sẵn để bắt đầu nâng. Đây là một trong những lý do chính khiến vòng bi chịu áp bên ngoài không được nhìn thấy trong sơ đồ làm kín.
Điều này không xảy ra đối với ổ trục bù xốp, thay vào đó độ cứng tiếp tục tăng
tăng khi tải tăng và khoảng cách giảm, giống như trường hợp của DGS (Hình 1) và
ổ trục dầu thủy động lực. Trong trường hợp ổ trục xốp được điều áp bên ngoài, ổ trục sẽ ở chế độ lực cân bằng khi áp suất đầu vào nhân với diện tích bằng tổng tải trọng lên ổ trục. Đây là một trường hợp ma sát thú vị vì không có lực nâng hoặc khe hở không khí. Sẽ không có dòng chảy nào, nhưng lực thủy tĩnh của áp suất không khí tác dụng lên bề mặt đối diện dưới mặt ổ trục vẫn làm mất trọng lượng tổng tải và dẫn đến hệ số ma sát gần như bằng 0—mặc dù các mặt vẫn tiếp xúc.
Ví dụ: nếu mặt bịt bằng than chì có diện tích 10 inch vuông và lực đóng là 1.000 pound và than chì có hệ số ma sát là 0,1 thì nó sẽ cần lực 100 pound để bắt đầu chuyển động. Nhưng với một nguồn áp suất bên ngoài 100 psi được truyền qua than chì xốp tới bề mặt của nó, về cơ bản sẽ không có lực cần thiết để bắt đầu chuyển động. Điều này bất chấp thực tế là vẫn có lực đóng 1.000 pound ép hai mặt lại với nhau và các mặt đó tiếp xúc vật lý.
Một loại vật liệu ổ trượt trơn như: than chì, cacbon và gốm như alumina và cacbua silic được biết đến trong ngành công nghiệp turbo và có độ xốp tự nhiên nên chúng có thể được sử dụng làm ổ trục chịu áp lực bên ngoài là ổ trục màng chất lỏng không tiếp xúc. Có một chức năng kết hợp trong đó áp suất bên ngoài được sử dụng để giảm áp suất tiếp xúc hoặc lực đóng của phốt khỏi ma sát đang diễn ra trên các mặt phốt tiếp xúc. Điều này cho phép người vận hành máy bơm điều chỉnh thứ gì đó bên ngoài máy bơm để xử lý các ứng dụng có vấn đề và vận hành ở tốc độ cao hơn trong khi sử dụng phốt cơ khí.
Nguyên tắc này cũng áp dụng cho chổi than, cổ góp, bộ kích thích hoặc bất kỳ dây dẫn tiếp xúc nào có thể được sử dụng để lấy dữ liệu hoặc dòng điện bật hoặc tắt các vật thể quay. Khi rôto quay nhanh hơn và độ chạy ra tăng lên, có thể khó giữ các thiết bị này tiếp xúc với trục và thường cần phải tăng áp suất lò xo giữ chúng vào trục. Thật không may, đặc biệt trong trường hợp vận hành ở tốc độ cao, sự gia tăng lực tiếp xúc này cũng dẫn đến sinh ra nhiều nhiệt và mài mòn hơn. Nguyên lý kết hợp tương tự được áp dụng cho các mặt phốt cơ khí được mô tả ở trên cũng có thể được áp dụng ở đây, trong đó cần có tiếp xúc vật lý để dẫn điện giữa các bộ phận đứng yên và quay. Áp suất bên ngoài có thể được sử dụng giống như áp suất từ xi lanh thủy lực để giảm ma sát ở bề mặt động trong khi vẫn tăng lực lò xo hoặc lực đóng cần thiết để giữ cho chổi hoặc mặt phốt tiếp xúc với trục quay.
Thời gian đăng: Oct-21-2023