تطبيقات مختلفة لأنواع مختلفة من موانع التسرب الميكانيكية

تُساهم موانع التسرب الميكانيكية في حلّ العديد من مشاكل منع التسرب. إليكم بعض الأمثلة التي تُبرز تنوّع استخداماتها وتُبيّن أهميتها في القطاع الصناعي اليوم.

1. خلاطات الشريط للمساحيق الجافة
تظهر بعض المشاكل عند استخدام المساحيق الجافة. والسبب الرئيسي هو أنه في حال استخدام جهاز إحكام يتطلب مادة تشحيم سائلة، فقد يتسبب ذلك في انسداد منطقة الإحكام بالمسحوق. هذا الانسداد قد يُلحق ضرراً بالغاً بعملية الإحكام. الحل هو تنظيف المسحوق باستخدام النيتروجين أو الهواء المضغوط. بهذه الطريقة، لن يدخل المسحوق إلى منطقة الإحكام، ولن يُشكل الانسداد مشكلة.
سواء اخترت استخدام النيتروجين أو الهواء المضغوط، تأكد من أن تدفق الهواء نظيف وموثوق. فإذا انخفض الضغط، فقد يسمح ذلك للمسحوق بالتلامس مع سطح التلامس بين الحشوة والعمود، مما يُفقد تدفق الهواء جدواه.

كشفت مجلة "المضخات والأنظمة" في عدد يناير 2019 عن تطور جديد في مجال التصنيع، يتمثل في إنتاج مواد الجرافيت السيليكوني باستخدام تفاعل البخار الكيميائي الذي يحول المناطق المكشوفة من الجرافيت الكهربائي إلى كربيد السيليكون. تتميز الأسطح السيليكونية بمقاومة أعلى للتآكل مقارنةً بالأسطح المعدنية، وتتيح هذه العملية تشكيل المادة في هياكل معقدة، حيث لا يؤثر التفاعل الكيميائي على حجمها.
نصائح التركيب
لتقليل الغبار، استخدم صمام تصريف مزود بغطاء محكم الإغلاق لمنع دخول الغبار، وذلك لتثبيت غطاء الحشية.
استخدم حلقات تثبيت على حشوة منع التسرب، وحافظ على ضغط هواء منخفض أثناء عملية الخلط لمنع دخول الجزيئات إلى صندوق الحشو. سيحمي هذا أيضًا العمود من التآكل.

2. حلقات دعم عائمة لأختام دوارة عالية الضغط
تُستخدم حلقات الدعم عادةً مع موانع التسرب الأساسية أو الحلقات الدائرية (O-rings) لمساعدة هذه الحلقات على مقاومة تأثيرات البثق. تُعدّ حلقة الدعم مثالية للاستخدام في الأنظمة الدوارة عالية الضغط، أو في الحالات التي توجد فيها فجوات بثق كبيرة.
نظراً للضغط العالي في النظام، ثمة خطر من اختلال محاذاة العمود أو تشوه المكونات نتيجةً للضغط العالي. مع ذلك، يُعد استخدام حلقة دعم عائمة في نظام دوار عالي الضغط حلاً ممتازاً، لأنها تتبع الحركة الجانبية للعمود، فلا تتعرض الأجزاء للتشوه أثناء الاستخدام.
نصائح التركيب
يُعدّ تحقيق أصغر فجوة ممكنة بين أجزاء البثق أحد التحديات الرئيسية المرتبطة بالأختام الميكانيكية في هذه الأنظمة عالية الضغط، وذلك للحدّ من أضرار البثق. فكلما زادت فجوة البثق، زادت شدة الضرر الذي قد يلحق بالختم مع مرور الوقت.
ومن الضروري أيضاً تجنب التلامس المباشر بين المعدنين عند فجوة البثق الناتجة عن الانحراف. فقد يتسبب هذا التلامس في احتكاك حراري كافٍ لإضعاف مانع التسرب الميكانيكي في نهاية المطاف، مما يجعله أقل مقاومة للبثق.

3. أختام مزدوجة الضغط على اللاتكس
تاريخياً، تكمن المشكلة الأكبر في مانع التسرب الميكانيكي المصنوع من اللاتكس في تصلبه عند تعرضه للحرارة أو الاحتكاك. فعند تعرضه للحرارة، ينفصل الماء عن جزيئاته الأخرى، مما يؤدي إلى جفافه. وعندما يتسرب اللاتكس إلى الفجوة بين سطحي مانع التسرب الميكانيكي، يتعرض للاحتكاك والقص، مما يؤدي إلى تكتله، وهو ما يضر بوظيفة منع التسرب.
يُعدّ استخدام مانع تسرب ميكانيكي مزدوج الضغط حلاً سهلاً، إذ يُشكّل سائلاً حاجزاً داخله. مع ذلك، يبقى احتمال تسرب مادة اللاتكس عبر موانع التسرب وارداً بسبب تشوهات الضغط. ولحل هذه المشكلة بشكلٍ مضمون، يُنصح باستخدام مانع تسرب مزدوج مزود بصمام تحكم في اتجاه التدفق.
نصائح التركيب
تأكد من محاذاة المضخة بشكل صحيح. قد يؤدي انحراف العمود، أو انحناءه أثناء بدء التشغيل الصعب، أو إجهاد الأنابيب إلى اختلال المحاذاة والتسبب في ضغط على مانع التسرب.
احرص دائمًا على قراءة الوثائق المرفقة مع موانع التسرب الميكانيكية لضمان تركيبها بشكل صحيح من المرة الأولى؛ وإلا فقد يحدث التكتل بسهولة ويفسد العملية. من السهل جدًا، أكثر مما يتوقع البعض، ارتكاب أخطاء بسيطة قد تؤثر على فعالية مانع التسرب وتسبب عواقب غير مقصودة.
إن التحكم في طبقة السائل التي تتلامس مع سطح الختم يطيل عمر الختم الميكانيكي، وتوفر الأختام المضغوطة المزدوجة هذا التحكم.
احرص دائمًا على تركيب مانع التسرب ذي الضغط المزدوج مع نظام تحكم بيئي أو نظام دعم لتوفير حاجز سائل بين مانعي التسرب. عادةً ما يأتي السائل من خزان لتزييت مانعي التسرب عبر شبكة أنابيب. استخدم مقاييس مستوى وضغط على الخزان لضمان التشغيل الآمن والاحتواء السليم.

4. أختام محاور كهربائية متخصصة للمركبات الكهربائية
يؤدي المحور الكهربائي في السيارة الكهربائية وظائف المحرك وناقل الحركة معًا. ومن التحديات التي تواجه إحكام إغلاق هذا النظام أن ناقلات الحركة في السيارات الكهربائية تعمل بسرعة تصل إلى ثمانية أضعاف سرعة ناقلات الحركة في السيارات التي تعمل بالبنزين، ومن المرجح أن تزداد هذه السرعة مع تطور السيارات الكهربائية.
تتميز موانع التسرب التقليدية المستخدمة في محاور السيارات الكهربائية بحدود دوران تبلغ حوالي 100 قدم في الثانية. هذا يعني أن السيارات الكهربائية لا تستطيع قطع مسافات طويلة بشحنة واحدة. مع ذلك، نجح مانع تسرب مُطوَّر حديثًا مصنوع من مادة البولي تترافلوروإيثيلين (PTFE) في اجتياز اختبار دورة تحميل مُسرَّعة لمدة 500 ساعة، تحاكي ظروف القيادة الواقعية، وحقق سرعة دوران بلغت 130 قدمًا في الثانية. كما خضعت موانع التسرب لاختبارات تحمل لمدة 5000 ساعة.
أظهر فحص دقيق للأختام بعد الاختبار عدم وجود أي تسريب أو تآكل في العمود أو حافة الختم. علاوة على ذلك، كان التآكل على سطح التشغيل بالكاد ملحوظاً.

نصائح التركيب
لا تزال موانع التسرب المذكورة هنا في مرحلة الاختبار وليست جاهزة للتوزيع على نطاق واسع. ومع ذلك، فإن الربط المباشر بين المحرك وعلبة التروس يطرح تحديات تتعلق بموانع التسرب الميكانيكية لجميع المركبات الكهربائية.
وبشكلٍ أدق، يجب أن يبقى المحرك جافًا بينما تبقى علبة التروس مُشحّمة. هذه الشروط تجعل من الضروري إيجاد مانع تسرب موثوق. إضافةً إلى ذلك، يجب على الفنيين اختيار مانع تسرب يسمح للمحور الكهربائي بالدوران بسرعة تتجاوز 130 دورة في الدقيقة - وهو المعيار المُفضّل حاليًا في هذا المجال - مع تقليل الاحتكاك.
الأختام الميكانيكية: ضرورية لضمان استمرارية العمليات
تُظهر هذه النظرة العامة أن اختيار مانع التسرب الميكانيكي المناسب للغرض يؤثر بشكل مباشر على النتائج. علاوة على ذلك، فإن الإلمام بأفضل ممارسات التركيب يساعد على تجنب الأخطاء.