Tại sao các loại gioăng tốt lại không bị mòn?

Chúng ta đều biết rằng gioăng cơ khí được thiết kế để hoạt động cho đến khi lớp carbon bị mòn, nhưng kinh nghiệm của chúng tôi cho thấy điều này không bao giờ xảy ra với gioăng nguyên bản được lắp đặt sẵn trong bơm. Chúng tôi mua một gioăng cơ khí mới đắt tiền và gioăng đó cũng không bị mòn. Vậy thì việc mua gioăng mới có phải là lãng phí tiền bạc không?

Thực ra là không. Ở đây bạn đang làm một việc có vẻ hợp lý, bạn đang cố gắng giải quyết vấn đề về gioăng bằng cách mua một loại gioăng khác, nhưng điều đó giống như việc cố gắng có được một lớp sơn tốt cho ô tô bằng cách mua một loại sơn tốt vậy.

Nếu muốn có một lớp sơn đẹp cho ô tô, bạn cần làm bốn việc: Chuẩn bị thân xe (sửa chữa kim loại, loại bỏ rỉ sét, chà nhám, che chắn, v.v.); mua loại sơn tốt (không phải loại sơn nào cũng giống nhau); thi công sơn đúng cách (với áp suất khí chính xác, không bị nhỏ giọt hay chảy lem và thường xuyên chà nhám giữa lớp sơn lót và lớp sơn phủ); và chăm sóc lớp sơn sau khi đã thi công (rửa sạch, đánh bóng và bảo quản trong gara).

mcneally-seals-2017

Nếu bạn làm đúng bốn điều đó, lớp sơn trên ô tô có thể bền được bao lâu? Rõ ràng là nhiều năm. Hãy bước ra ngoài và quan sát những chiếc xe chạy qua, bạn sẽ thấy bằng chứng về những người không làm bốn điều đó. Trên thực tế, điều đó hiếm đến nỗi khi chúng ta thấy một chiếc xe cũ mà vẫn còn đẹp, chúng ta thường ngắm nhìn nó.

Để đạt được tuổi thọ gioăng tốt cũng cần thực hiện bốn bước. Những bước này nghe có vẻ hiển nhiên, nhưng chúng ta hãy cùng xem xét chúng.

Chuẩn bị bơm cho việc lắp gioăng – đó là công đoạn làm thân máy.
Hãy mua loại keo dán tốt – loại sơn tốt.
Lắp đặt gioăng đúng cách – sơn đúng cách
Nếu cần thiết (và có lẽ là cần thiết), hãy áp dụng các biện pháp kiểm soát môi trường phù hợp – đồng thời rửa và đánh bóng xe.
Chúng ta sẽ xem xét chi tiết từng vấn đề này và hy vọng sẽ bắt đầu kéo dài tuổi thọ của các vòng đệm cơ khí đến mức hầu hết chúng đều bị mòn. Thông tin này liên quan đến bơm ly tâm nhưng cũng có thể áp dụng cho hầu hết mọi loại thiết bị quay, bao gồm cả máy trộn và máy khuấy.

Chuẩn bị bơm để lắp gioăng.

Để chuẩn bị, bạn nên căn chỉnh giữa bơm và động cơ bằng máy căn chỉnh laser. Bộ chuyển đổi khung chữ “C” hoặc “D” thậm chí còn là lựa chọn tốt hơn.

Tiếp theo, bạn tiến hành cân bằng động cụm quay, việc này có thể thực hiện bằng hầu hết các thiết bị phân tích rung động, nhưng hãy kiểm tra với nhà cung cấp nếu bạn không có chương trình đó. Bạn phải đảm bảo trục không bị cong và quay nó giữa hai tâm.

Nên tránh sử dụng ống lót trục, vì trục đặc ít bị biến dạng hơn và tốt hơn nhiều cho việc làm kín cơ khí, đồng thời cố gắng giảm thiểu ứng suất đường ống bất cứ khi nào có thể.

Nếu nhiệt độ sản phẩm lớn hơn 100°C, hãy sử dụng bơm thiết kế "trục trung tâm", vì điều này sẽ giảm thiểu một số vấn đề về ứng suất đường ống tại bơm. Ngoài ra, hãy sử dụng bơm có tỷ lệ chiều dài trục trên đường kính thấp. Điều này cực kỳ quan trọng đối với các bơm hoạt động không liên tục.

Hãy sử dụng hộp đệm kín có kích thước lớn hơn bình thường, tránh các thiết kế hình côn và chừa nhiều không gian cho gioăng. Cố gắng làm cho mặt hộp đệm kín vuông góc với trục nhất có thể, điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các dụng cụ gia công mặt phẳng, và giảm rung động bằng bất kỳ kỹ thuật nào bạn biết.

Điều quan trọng là bạn không được để máy bơm bị xâm thực, vì các mặt gioăng sẽ bật ra và có thể bị hư hỏng. Hiện tượng búa nước cũng có thể xảy ra nếu máy bơm bị mất điện khi đang hoạt động, vì vậy hãy thực hiện các biện pháp phòng ngừa để tránh những vấn đề này.

Có một vài điều cần kiểm tra khi chuẩn bị bơm để lắp gioăng, bao gồm: khối lượng của bệ bơm/động cơ phải ít nhất gấp năm lần khối lượng của các thiết bị đặt trên đó; phải có khoảng cách mười đường kính ống giữa đầu hút của bơm và khuỷu nối đầu tiên; và phải đảm bảo tấm đế bằng phẳng và được cố định chắc chắn bằng vữa.

Hãy điều chỉnh cánh quạt hở sao cho giảm thiểu rung động và các vấn đề tuần hoàn bên trong, đảm bảo các ổ trục được bôi trơn đầy đủ và nước cũng như các chất rắn không xâm nhập vào khoang ổ trục. Bạn cũng nên thay thế các vòng đệm mỡ hoặc vòng đệm môi bằng vòng đệm mê cung hoặc vòng đệm mặt.

Hãy đảm bảo tránh các đường ống tuần hoàn xả nối với hộp đệm, trong hầu hết các trường hợp, tuần hoàn hút sẽ tốt hơn. Nếu bơm có vòng đệm chống mài mòn, hãy đảm bảo kiểm tra khe hở của chúng.

Những việc cuối cùng cần làm khi chuẩn bị máy bơm là đảm bảo các bộ phận tiếp xúc với chất lỏng của máy bơm được chế tạo từ vật liệu chống ăn mòn, vì chất tẩy rửa và dung môi trong đường ống đôi khi gây ra những vấn đề mà người thiết kế không lường trước được.

Sau đó, bịt kín mọi khe hở có thể rò rỉ vào phía hút của bơm và loại bỏ bất kỳ không khí nào có thể bị kẹt trong vỏ bơm.

Mua một con dấu tốt

Hãy sử dụng các thiết kế cân bằng thủy lực có khả năng bịt kín cả áp suất và chân không, và nếu bạn định sử dụng chất đàn hồi trong gioăng, hãy cố gắng sử dụng vòng chữ O. Đây là hình dạng tốt nhất vì nhiều lý do, nhưng đừng để ai đó dùng lò xo đẩy vòng chữ O vì nó sẽ không co giãn hoặc cuộn tròn như bình thường.

Bạn cũng nên sử dụng các thiết kế gioăng không gây mài mòn trục vì mài mòn trục là nguyên nhân chính gây hỏng gioăng sớm.

Các loại gioăng cố định (trong đó lò xo không quay cùng trục) tốt hơn gioăng quay (lò xo quay) trong việc làm kín các khí thải rò rỉ và bất kỳ chất lỏng nào khác. Nếu gioăng có lò xo nhỏ, hãy giữ chúng tránh xa chất lỏng, nếu không chúng sẽ dễ bị tắc nghẽn. Có rất nhiều thiết kế gioăng có tính năng chống tắc nghẽn này.

Bề mặt tiếp xúc rộng và cứng rất phù hợp với chuyển động hướng tâm mà chúng ta thấy trong các ứng dụng máy trộn và các vòng đệm được đặt cách xa ổ trục.

Bạn cũng cần một số loại vật liệu giảm chấn rung động cho các loại gioăng xếp bằng kim loại chịu nhiệt cao vì chúng thiếu chất đàn hồi thường thực hiện chức năng đó.

Hãy sử dụng các thiết kế giữ chất lỏng làm kín ở đường kính ngoài của gioăng, nếu không lực ly tâm sẽ đẩy các chất rắn vào các bề mặt được mài nhẵn và hạn chế chuyển động của chúng khi vật liệu carbon bị mòn. Bạn cũng nên sử dụng vật liệu carbon không chứa chất độn cho các bề mặt gioăng vì đây là loại tốt nhất và chi phí không quá cao.

Ngoài ra, hãy chắc chắn rằng bạn có thể xác định được tất cả các vật liệu làm kín vì không thể khắc phục sự cố với một "vật liệu bí ẩn".

Đừng để nhà cung cấp nói với bạn rằng vật liệu của họ là độc quyền, và nếu họ có thái độ như vậy, hãy tìm nhà cung cấp hoặc nhà sản xuất khác, nếu không bạn sẽ phải gánh chịu tất cả những rắc rối mà bạn sẽ gặp phải.

Cố gắng giữ cho các vật liệu đàn hồi tránh xa bề mặt gioăng. Vật liệu đàn hồi là bộ phận nhạy cảm nhất với nhiệt độ của gioăng, và nhiệt độ cao nhất lại nằm ở bề mặt tiếp xúc.

Bất kỳ sản phẩm nguy hiểm hoặc đắt tiền nào cũng nên được niêm phong bằng gioăng kép. Hãy chắc chắn rằng sự cân bằng thủy lực được thực hiện theo cả hai hướng, nếu không bạn đang mạo hiểm với nguy cơ một trong hai mặt gioăng có thể bị hở do đảo chiều áp suất hoặc tăng áp đột ngột.

Cuối cùng, nếu thiết kế có một lớp carbon được ép vào giá đỡ kim loại, hãy đảm bảo rằng lớp carbon đó được ép chứ không phải bị "co lại". Carbon được ép sẽ biến dạng để phù hợp với các chỗ không đều trên giá đỡ kim loại, giúp giữ cho các bề mặt được mài phẳng.

Lắp gioăng đúng cách

Gioăng dạng hộp là thiết kế duy nhất hợp lý nếu bạn muốn điều chỉnh cánh quạt, và chúng dễ lắp đặt hơn nhiều vì bạn không cần bản vẽ hoặc đo đạc để có được tải trọng bề mặt chính xác.

Ống lọc có gioăng kép nên có vòng bơm tích hợp và bạn nên sử dụng dung dịch đệm (áp suất thấp hơn) giữa các gioăng bất cứ khi nào có thể để tránh các vấn đề pha loãng sản phẩm.

Tránh sử dụng bất kỳ loại dầu nào làm chất lỏng đệm vì dầu có nhiệt dung riêng thấp và khả năng dẫn nhiệt kém.

Khi lắp đặt, hãy giữ gioăng càng gần ổ trục càng tốt. Thường thì sẽ có đủ không gian để di chuyển gioăng ra khỏi hộp đệm và sau đó sử dụng khu vực hộp đệm để làm ống lót đỡ giúp ổn định trục quay.

Tùy thuộc vào ứng dụng, bạn sẽ phải quyết định xem có cần giữ ống lót đỡ này theo trục hay không.

Các loại gioăng tách rời cũng rất phù hợp trong hầu hết mọi ứng dụng không yêu cầu gioăng kép hoặc gioăng kín khí thải (lượng rò rỉ được đo bằng phần triệu).

Bạn chỉ nên sử dụng loại gioăng tách rời cho bơm hai đầu, nếu không bạn sẽ phải thay cả hai gioăng khi chỉ có một gioăng bị hỏng.

Chúng cũng cho phép bạn thay thế các vòng đệm mà không cần phải căn chỉnh lại bộ truyền động bơm.

Không bôi trơn bề mặt gioăng khi lắp đặt và giữ cho các chất rắn không bám vào các bề mặt đã được mài nhẵn. Nếu có lớp phủ bảo vệ trên bề mặt gioăng, hãy chắc chắn loại bỏ nó trước khi lắp đặt.

Nếu đó là gioăng phớt cao su dạng ống thổi, chúng cần một chất bôi trơn đặc biệt để giúp ống thổi bám chắc vào trục. Thông thường đó là chất lỏng gốc dầu mỏ, nhưng bạn có thể kiểm tra với nhà cung cấp để chắc chắn. Gioăng phớt cao su dạng ống thổi cũng yêu cầu độ nhám bề mặt trục không tốt hơn 40RMS, nếu không cao su sẽ khó bám dính vào trục.

Cuối cùng, khi lắp đặt theo phương thẳng đứng, hãy nhớ thông hơi hộp đệm tại các mặt tiếp xúc của gioăng. Bạn có thể phải tự lắp đặt lỗ thông hơi này nếu nhà sản xuất bơm không cung cấp.

Nhiều loại gioăng phớt có tích hợp lỗ thông hơi mà bạn có thể kết nối với đầu hút của bơm hoặc một điểm áp suất thấp khác trong hệ thống.

Hãy bảo quản con dấu.

Bước cuối cùng để đạt được tuổi thọ gioăng tốt là thường xuyên bảo dưỡng nó. Gioăng hoạt động tốt nhất trong môi trường chất lỏng bôi trơn, sạch và mát, và mặc dù chúng ta hiếm khi có loại chất lỏng như vậy để làm kín, nhưng có lẽ bạn có thể áp dụng biện pháp kiểm soát môi trường trong khu vực hộp đệm để biến đổi sản phẩm của mình thành một môi trường như vậy.

Nếu bạn sử dụng hộp đệm kín có lớp vỏ bọc, hãy đảm bảo lớp vỏ bọc sạch sẽ. Nước ngưng tụ hoặc hơi nước là những chất lỏng tốt nhất để lưu thông qua lớp vỏ bọc.

Hãy thử lắp một ống lót bằng sợi carbon vào đầu hộp đệm để tạo thành một lớp cách nhiệt giúp ổn định nhiệt độ của hộp đệm.

Xả nước là biện pháp kiểm soát môi trường tối ưu vì nó làm loãng sản phẩm, nhưng nếu bạn sử dụng loại gioăng phù hợp thì không cần xả nhiều. Bốn hoặc năm gallon mỗi giờ (lưu ý tôi nói giờ chứ không phải phút) là đủ cho loại gioăng đó.

Bạn cũng nên giữ cho chất lỏng luôn chuyển động trong hộp đệm để ngăn ngừa sự tích tụ nhiệt. Hệ thống tuần hoàn hút sẽ loại bỏ các chất rắn nặng hơn sản phẩm bạn đang làm kín.

Vì đó là tình trạng bùn phổ biến nhất, hãy sử dụng phương pháp tuần hoàn hút làm tiêu chuẩn. Đồng thời, hãy tìm hiểu những trường hợp không nên sử dụng phương pháp này.

Hệ thống tuần hoàn khí thải sẽ cho phép bạn tăng áp suất trong hộp đệm để ngăn chất lỏng bay hơi giữa các bề mặt được mài nhẵn. Cố gắng không hướng đường ống tuần hoàn vào các bề mặt được mài nhẵn, vì nó có thể làm hỏng chúng. Nếu bạn đang sử dụng ống thổi bằng kim loại, đường ống tuần hoàn có thể hoạt động như một máy phun cát và làm xước các tấm ống thổi mỏng.

Nếu sản phẩm quá nóng, hãy làm mát khu vực hộp đệm. Điều quan trọng cần nhớ là các biện pháp kiểm soát môi trường này thường quan trọng hơn khi bơm ngừng hoạt động vì nhiệt độ giữ nhiệt và quá trình làm mát khi tắt máy có thể làm thay đổi nhiệt độ hộp đệm một cách đột ngột, dẫn đến sản phẩm thay đổi trạng thái.

Các sản phẩm nguy hiểm sẽ cần loại gioăng API nếu bạn không chọn sử dụng gioăng kép. Ống lót bảo vệ (disaster bushing) là một phần của cấu hình API sẽ bảo vệ gioăng khỏi hư hại vật lý nếu chẳng may bị hỏng ổ bi khi bơm đang hoạt động.

Hãy đảm bảo các kết nối API được thực hiện chính xác. Rất dễ nhầm lẫn bốn cổng và đưa đường ống xả hoặc tuần hoàn vào cổng làm mát.

Cố gắng không cho quá nhiều hơi nước hoặc nước chảy qua đường nối làm mát, nếu không chúng sẽ lọt vào vỏ ổ trục. Rò rỉ ra từ đường nối thoát nước thường bị người vận hành hiểu nhầm là hỏng gioăng. Hãy chắc chắn rằng họ hiểu rõ sự khác biệt.

Áp dụng các mẹo niêm phong này

Có ai từng làm cả bốn việc này không? Đáng tiếc là không. Nếu chúng ta làm vậy, 85 hoặc 90% gioăng của chúng ta sẽ bị mòn, thay vì chỉ 10 hoặc 15% như hiện nay. Tình trạng gioăng bị hỏng sớm dù vẫn còn nhiều lớp phủ carbon vẫn là điều thường thấy.

Lý do phổ biến nhất mà chúng ta thường nghe để giải thích việc tuổi thọ gioăng không được kéo dài là vì không bao giờ có thời gian để làm đúng cách, tiếp theo là câu nói sáo rỗng, “Nhưng luôn có thời gian để sửa chữa.” Hầu hết chúng ta chỉ thực hiện một hoặc hai bước cần thiết và nhận thấy tuổi thọ gioăng tăng lên. Việc tuổi thọ gioăng tăng lên không có gì sai, nhưng điều đó khác xa với việc làm mòn gioăng.

Hãy suy nghĩ kỹ một chút. Nếu gioăng có thể dùng được một năm, thì vấn đề có thể nghiêm trọng đến mức nào? Nhiệt độ không thể quá cao hoặc áp suất quá lớn. Nếu vậy thì gioăng sẽ không cần đến một năm để hỏng. Sản phẩm cũng không thể quá bẩn vì lý do tương tự.

Chúng tôi thường thấy vấn đề đơn giản chỉ là do thiết kế gioăng bị lỗi, gây ma sát với trục, tạo ra đường rò rỉ qua ống lót hoặc trục bị hư hỏng. Đôi khi, chúng tôi phát hiện ra rằng dung dịch súc rửa được sử dụng để làm sạch đường ống mỗi năm một lần là nguyên nhân, và không ai thay đổi vật liệu gioăng để phản ánh mối đe dọa này đối với các bộ phận gioăng.