پکینگ آب بندی پمپ | جنس نوارهای نسوز آب بند از چیست؟

پکینگ پمپ اولین نوع سیستم آب بندی پمپ بوده است و البته هنوز هم این نوع آب بندی کاربرد دارد. در ابتدا از الیاف‌های قدیمی‌تر و طبیعی که در دور شفت پیچیده می‌شدند، استفاده می‌شد که حفره‌ها و شکاف‌های داخلی را پر و از خروج سیال به بیرون پمپ تا حدودی جلوگیری می‌کرد اما امروزه و با پیشرفت در صنعت از مواد پیچیده‌تری که اصطکاک بین پکینگ با شفت را کاهش می‌دهند و همچنین در برابر حرارت مقاومت بالاتری دارند، استفاده می‌گردد.

علی رغم اینکه آب بند پکینگ امروزه کمتر بکار می‌رود اما به دلیل تنوع در جنس الیاف بکار رفته در آنها باعث شده تا استفاده از آنها در کاربردهای مختلف و در محیط‌های سیال گوناگون مورد توجه قرار گیرد. بطور کلی انواع آب بندی پمپ ها شامل دو نوع پکینگ و سیل مکانیکی می‌شوند که در این مقاله علاوه بر معرفی پکینگ پمپ، عملکرد و جنس نوارهای پکینگ، به تفاوت این دو نیز پرداخته خواهد شد.

عملکرد پکینگ آب بندی

در سیستم پکینگ آب بند پمپ محفظه آب بندی (stuffing box) وجود دارد که نوارهای پکینگ در داخل آن بر دور تا دور شفت پمپ پیچیده می‌شوند. پکینگ‌ها توسط پیچ‌های گلند بصورت محوری به یکدیگر فشرده شده و بصورت شعاعی منبسط می‌شوند. همین بازشدن پکینگ بر روی شفت باعث پرشدن کامل فضای محور پمپ در داخل استافینگ باکس و آب بند آن می‌شود. بین پکینگ و مجموعه محفظه آب بندی هیچ حرکت نسبی وجود ندارد، بنابراین این قطعات به درستی وظیفه خود را انجام می‌دهند.

هنگامی که شفت پمپ در حال چرخش می‌باشد، بر روی سوراخ پکینگ‌ها که در تماس با شفت هستند مقداری اصطکاک وجود دارد، بنابراین نیاز است تا روانکاری و خنک‌کاری انجام شود. این کار توسط نشتی که بوسیله خود پکینگ بوجود می‌آید، جبران می‌شود و در واقع وجود نشتی اندک در این سیستم لازم هم می‌باشد.

سیستم پکینگ پمپ وظیفه جلوگیری از نشتی به طور کامل را ندارد بلکه قادر است نشتی را به مقدار کمی برساند.

گلند پمپ چیست؟

یکی از اجزای سیستم پکینگ آب‌بندی پمپ، گلند پمپ است. گلند وظیفه ثابت نگه‌داشتن نوارهای پکینگ آب‌بند در داخل استافینگ باکس را دارد و توسط پیچ‌های گلند این نوارها محکم بر روی شفت پمپ سوار می‌شوند.

استافینگ باکس پمپ چیست؟

یکی دیگر از اجزا سیستم پکینگ پمپ، استافینگ باکس یا محفظه آب بندی است. همانطور که در شکل بالا نشان داده شده است، استافینگ باکس وظیفه محکم نگه‌داشتن نوارهای پکینگ به دور شفت و جلوگیری از نشت سیال توسط نوارها را برعهده دارد.

سایش در پکینگ

به دلیل ساختاری که الیاف پکینگ‌ها دارند همواره مقداری سایش در محل قرارگیری آنها وجود دارد بنابراین برای رفع این مشکل از بوش‌های محافظ (protective sleeve) استفاده می‌شود. البته ذکر این نکته خالی از لطف نیست که معمولا سایش در حلقه‌های بیرونی پکینگ اتفاق می‌افتد و بنابراین در صورت ساییدگی و خرابی، تعویض آنها راحت می‌باشد.

خورنده بودن سیال

در صورت خورنده‌بودن سیال داخل پمپ، در سیستم پکینگ از حلقه فانوسی (Lantern ring) استفاده می‌شود. در شکل زیر حلقه فانوسی سوار شده بر روی شفت پمپ نمایش داده شده است. حلقه فانوسی به منظور ورود یکنواخت سیال آب بند تمیزی که بجای سیال موجود در پمپ می‌باشد، بکار می‌رود. البته به طور کلی استفاده از حلقه فانوسی جهت خنک‌کاری لایه‌های پکینگ در هنگامی که شفت در حال چرخش می‌باشد و حرارت ناشی از اصطکاک به آنها وارد می‌شود، می‌تواند راه حلی ضروری نیز باشد.

انواع جنس‌های پکینگ

پکینگ‌های مورد استفاده جهت آب بندی انواع پمپ‌ها بسته به نوع کاربرد، سیال داخل پمپ، دمای فرآیند و ... از جنس‌های مختلفی ساخته می‌شوند. چند نوع جنس مختلف پکینگ آب بند پمپ که استفاده بیشتری دارند در زیر آورده شده است:

1- پکینگ آرامید

پکینگ نسوز آرامید که به نخ کولار نیز معروف است از الیاف آرامید بافته شده و دارای مقاومت مکانیکی و فرسایشی بالایی می‌باشد. پکینگ آرامید در مقایسه با سایر پکینگ‌ها عمر بیشتری دارد و قادر به تحمل دماهای تا 280 درجه سانتی گراد را داراست. پکینگ آرامید در محیط‌های اسیدی، بازی و همچنین مواردی که سیال فرآیند از نوع شیمیایی، خورنده، ساینده است، می‌تواند به عنوان آب بند مورد استفاده قرار گیرد.

2- پکینگ تفلون خالص

پکینگ نسوز تفلون خالص که کاملا از نخ تفلون ساخته شده است و از مقاومت حرارتی بالایی برخوردار است و در محیط‌های اسیدی، بازی و شیمیایی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. تفلون خالص قادر به تحمل دماهای تا 260 درجه سانتی‌گراد را داراست.

3- پکینگ تفلون گرافیت

پکینگ تفلون گرافیت از الیاف تفلون که بر سطح آن لایه‌ای از گرافیت قرار گرفته، تشکیل شده است. همین وجود لایه گرافیت بر روی تفلون باعث شده تا روان‌کنندگی این پکینگ بیشتر از نوع تفلون خالص باشد و همچنین قادر به کارکرد تا دمای 280 درجه سانتی‌گراد را دارا باشد.

4- پکینگ سرامیکی

پکینگ سرامیکی از الیاف سرامیک آلومینا سیلیکا ساخته شده که جهت افزایش مقاومت مکانیکی و انعطاف‌پذیری آن از فیبر نسوز نیز در آن استفاده می‌شود. این پکینگ قادر به تحمل حررات تا دمای 1260 درجه سانتی‌گراد را داراست.

5- پکینگ فایبرگلاس

پکینگ فایبرگلاس از الیاف شیشه آغشته به مایع تفلون ساخته شده است و دارای استحکام و مقاومت حرارتی بالایی می‌باشد و تا دمای 350 درجه سانتی‌گراد را می‌تواند تحمل کند. البته خود جنس فایبرگلاس تا دمای 670 درجه را تحمل می‌کند اما روکش تفلون استفاده شده در این پکینگ باعث روانکاری آن می‌شود.

6- پکینگ گرافیت خالص

از الیاف گرافیت خالص منبسط شده تشکیل شده است. این پکینگ انعطاف‌پذیر بوده و از مقاومت مکانیکی و شیمیایی بالایی برخوردار می‌باشد. پکینگ گرافیت در محیط‌های اسیدی و قلیایی قوی به خوبی می‌توانند آب بندی را انجام دهند و قادر به تحمل دماهای تا 700 درجه سانتی‌گراد را دارا می‌باشد.

تفاوت آب بندهای نوع پکینگ با مکانیکال سیل

زمانی که از سیستم پکینگ آب بندی پمپ استفاده می‌شود و پکینگ به هر دلیلی خراب شود، نشتی به وضوح نمایان می‌شود و بنابراین می توان به راحتی آن را تعویض و یا محکم‌تر کرد تا جلوی نشتی گرفته شود. اما زمانی که از مکانیکال سیل استفاده می‌شود، با خرابی آن پمپ از کار افتاده و خاموش می‌شود.

ذکر این نکته خالی از لطف نیست که به همین دلیل در خیلی از پمپ‌های آتش‌نشانی و در مواردی که خطر خرابی آب بند می‌تواند فاجعه بار باشد از آب بند پکینگ استفاده می‌شود.

در جدول زیر تفاوت‌های بین دو نوع آب بند پکینگ و مکانیکال سیل آورده شده است: