مقدمة لأختام الشفاه PTFE للتطبيقات الدوارة

نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لتحسين تجربتك.من خلال الاستمرار في تصفح هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.مزيد من المعلومات منختم النفط PTFE
لقد كان العثور على أختام فعالة للأسطح الديناميكية تحديًا كبيرًا لعقود وحتى قرون، وأصبح تحديًا متزايدًا منذ ظهور وتطوير السيارات والطائرات والآلات المتطورة.
اليوم، يتم استخدام اللدائن الحرارية مثل أختام الشفاه بولي تترافلوروإيثيلين (PTFE) (المعروفة أيضًا باسم أختام العمود الدوار) بشكل متزايد.
في هذه المقالة، سنلقي نظرة فاحصة على حياة ختم الشفة الدوار PTFE عالي الأداء وتطوره بمرور الوقت.
كل "بطل خارق" لديه قصة أصل.الأمر نفسه ينطبق على أختام الشفاه PTFE.استخدم الرواد الأوائل الحبال أو الجلود الخام أو الأحزمة السميكة كبعض الأختام الأولى أو عناصر الختم على محاور العجلات.ومع ذلك، فإن هذه الأختام عرضة للتسرب وتتطلب صيانة دورية.كانت العديد من شركات الأختام المرنة اليوم عبارة عن مدابغ.
في أواخر العشرينيات من القرن الماضي، تم تصنيع أول أختام شفة شعاعية من الصناديق الجلدية والمعدنية ذات السحابات.في أواخر الأربعينيات، بدأ استبدال الجلود بالمطاط الصناعي.بعد 40 عامًا، بدأت العديد من الشركات المصنعة في إعادة التفكير في نظام الختم الخاص بها بالكامل، وغالبًا ما تقوم بدمج سطح الختم في مجموعة الختم واستخدام شفاه متعددة مع نقاط اتصال رأسية وأفقية.
الفلوروكربون هو أحد هذه الشركات المصنعة.في عام 1982، استحوذت شركة فلوروكربون على شركة SealComp، وهي شركة صغيرة مملوكة لعائلة لتصنيع أختام الشفاه ومقرها في ميشيغان.بعد عملية الاستحواذ، قامت شركة Fluorocarbon بنقل موقع SealComp إلى مصنع في ولاية كارولينا الجنوبية لإنتاج الأختام المعدنية للصناعات النووية والبتروكيماوية.
تتخصص هذه الأعمال الجديدة لأختام الشفاه في المضخات والمحركات الهيدروليكية عالية الضغط والمولدات العسكرية وغيرها من المنتجات التجارية بما في ذلك أختام العمود المرفقي لشاحنات الديزل وأجهزة تنظيم الحرارة.
في منتصف التسعينيات، غيرت شركة Fluorocarbon اسمها إلى Furon وتم الاستحواذ عليها بواسطة BD SEALS Solutions™ في عام 2001. وهذا يضيف Furon إلى أعمال الأختام الربيعية القوية بالفعل لشركة BD SEALS Solutions™، والتي تأسست في عام 1955.
في عام 1995، تمت إضافة شريط مطاطي إلى القطر الخارجي لختم الشفاه BD SEALS Solutions™.يتم ذلك من أجل التخلص من الضغط من المعدن إلى المعدن وضمان إحكام الغلق بين الختم وختم جسم العميل.تمت إضافة ميزات إضافية لاحقًا لإزالة الختم والتوقف النشط لاكتشاف الختم ومنع التثبيت غير الصحيح.
هناك العديد من أوجه التشابه، ولكن أيضًا العديد من الاختلافات، بين أختام الشفاه المطاطية المرنة وأختام الشفاه BD SEALS PTFE.
من الناحية الهيكلية، كلا الأختام متشابهان جدًا من حيث أنهما يستخدمان جسمًا معدنيًا مضغوطًا في ختم جسم ثابت ومادة شفة مقاومة للتآكل تحتك بعمود دوار.كما أنها تستخدم نفس القدر من المساحة عند الاستخدام.
تعتبر أختام الشفة المرنة أكثر سدادات العمود شيوعًا في السوق ويتم تشكيلها مباشرة في غلاف معدني لتوفير الصلابة المطلوبة.تستخدم معظم أختام الشفة المطاطية المرنة زنبركًا ممتدًا كآلية تحميل لضمان إحكام الغلق.عادةً ما يقع الزنبرك أعلى نقطة الاتصال بين الختم والعمود مباشرةً، مما يوفر القوة اللازمة لكسر طبقة الزيت.
في معظم الحالات، لا تستخدم أختام الشفاه PTFE زنبركًا ممتدًا للإغلاق.بدلاً من ذلك، تستجيب هذه الأختام لأي حمل يتم تطبيقه على تمديد شفة الختم ونصف قطر الانحناء الناتج عن الجسم المعدني.تستخدم أختام الشفاه PTFE نمط اتصال أوسع بين الشفة والعمود من أختام الشفاه المرنة.تحتوي أختام الشفاه PTFE أيضًا على حمولة محددة أقل، ولكن لديها منطقة اتصال أوسع.كان تصميمها يهدف إلى تقليل معدلات التآكل وتم إجراء تغييرات لتقليل حمل الوحدة، المعروف أيضًا باسم PV.
أحد التطبيقات الخاصة لأختام الشفاه PTFE هو إغلاق الأعمدة الدوارة، وخاصة الأعمدة التي تدور بسرعات عالية.عندما تكون الظروف صعبة وتتجاوز قدراتها، فهي بديل ممتاز لأختام الشفاه المطاطية المرنة.
بشكل أساسي، تم تصميم أختام الشفاه PTFE لسد الفجوة بين أختام الشفاه المرنة التقليدية وأختام الوجه الكربونية الميكانيكية.يمكن أن تعمل بضغوط وسرعات أعلى من معظم أختام الشفاه المرنة، مما يجعلها بديلاً ممتازًا.
لا يتأثر أدائها سلبًا بالبيئات القاسية ذات درجات الحرارة القصوى أو الوسائط المسببة للتآكل أو السرعات السطحية العالية أو الضغوط العالية أو نقص التشحيم.من الأمثلة الممتازة على القدرات الفائقة لـ PTFE ضواغط الهواء الصناعية، والتي تم تصنيفها للعمل لأكثر من 40000 ساعة دون صيانة.
هناك بعض المفاهيم الخاطئة فيما يتعلق بإنتاج أختام الشفاه PTFE.تعمل سدادات الشفاه المطاطية المرنة على ضغط المطاط مباشرة على الهيكل المعدني.يوفر الجسم المعدني الصلابة اللازمة، ويتولى المطاط الصناعي الجزء العامل من الختم.
في المقابل، لا يمكن صب أختام الشفاه PTFE مباشرة على غلاف معدني.لا تتحول مادة PTFE إلى حالة سائلة أو حالة تسمح بتدفق المادة؛لذلك، يتم تصنيع أختام الشفاه PTFE عن طريق تصنيع الختم، ثم تجميعه في غلاف معدني، ثم تثبيته ميكانيكيًا.
عند اختيار محلول مانع للتسرب دقيق للتطبيقات الدوارة، يجب مراعاة العوامل المهمة بما في ذلك سرعة العمود وسرعة السطح ودرجة حرارة التشغيل ووسط الختم وضغط النظام بعناية.هناك العديد من ظروف التشغيل الأخرى التي يجب مراعاتها عند اتخاذ قرارك، ولكن الشروط المذكورة أعلاه هي الشروط الرئيسية.
مع الحقوق تأتي مسؤولية كبيرة.مع مرور الوقت، تحول تركيز BD SEALS Solutions™ إلى التطبيقات التي تتطلب أختام الشفاه PTFE الأكثر تطلبًا.إحدى الفوائد الرئيسية للختم هي قدرته على الأداء في البيئات الصعبة في التطبيقات الصناعية والسيارات والفضاء.
يمكن أن تعمل بضغوط وسرعات أعلى على أعمدة دوارة من أختام الشفاه المرنة، ولا تتوقف الفوائد عند هذا الحد.تشمل المزايا الأخرى لأختام الشفاه PTFE ما يلي:
BD SEALS Solutions™ اثنان من أختام الشفاه الشائعة هما أختام الشفاه الدوارة للجسم المعدني BD SEALS PTFE وأختام بوليمر DynaLip، وكلاهما قابل للتبديل.والفرق الرئيسي بينهما هو تصميمهم.تستخدم أختام الهيكل المعدني الصفائح المعدنية لتشكيل غلاف مغلق ثم تقوم بتثبيت شفة مانعة للتسرب لتثبيت الختم ميكانيكيًا.
تم اختراع أختام الشفاه BD SEALS في أوائل السبعينيات، وقد تم تصميمها للعمل في بيئات قاسية تتراوح من -53 درجة مئوية إلى 232 درجة مئوية، والبيئات الكيميائية القاسية، والبيئات الجافة والكاشطة.يتم استخدام الأختام الدوارة PTFE الديناميكية في التطبيقات التالية:
تسبق أختام DynaLip الأختام الدوارة BD SEALS بحوالي عشر سنوات.أصبح إنشائها ضروريًا عندما بدأت BD SEALS Solutions™ العمل على خلط وتركيب المواد المتفجرة للتطبيقات العسكرية.تعتبر أختام الشفة ذات الغلاف المعدني غير مناسبة على الإطلاق لهذا الغرض نظرًا لاحتمال ملامستها للعمود الدوار للمادة المتفجرة المختلطة.ولهذا السبب قام مهندسو التصميم في BD SEALS Solutions™ بتطوير ختم شفة خالٍ من المعدن مع الحفاظ على فوائده الرئيسية.
عند استخدام أختام DynaLip، يتم التخلص تمامًا من الحاجة إلى الأجزاء المعدنية لأن الختم بأكمله مصنوع من نفس مادة البوليمر.في معظم الحالات، المرنةيا الدائرييتم استخدامه بين القطر الخارجي للختم وتجويف مبيت التزاوج.توفر الحلقات O ختمًا ثابتًا محكمًا وتمنع الدوران.في المقابل، يمكن تصنيع أختام الشفاه BD SEALS من أكثر من ثلاث مواد مختلفة ومحاطة بغلاف معدني.
اليوم، أنتج ختم DynaLip الأصلي العديد من الإصدارات المختلفة التي تعتبر أيضًا مثالية للتثبيت الميداني لأنها لا تتطلب أدوات خاصة للتثبيت كما أنها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب إزالة الختم للتنظيف.نظرًا لتصميمها البسيط، غالبًا ما تكون هذه الأختام أكثر اقتصادا.
كيف تغير أختام الشفاه BD SEAL PTFE، وأختام البوليمر DynaLip وأختام الشفاه الأخرى من bd seals Solutions™ حياتنا اليومية؟
توفر أختام الشفاه PTFE خصائص إغلاق فائقة واحتكاكًا منخفضًا في البيئات الجافة أو الكاشطة.يتم استخدامها غالبًا في التطبيقات المعقدة التي تتطلب السرعة.
يعد سوق ضواغط الهواء مثالًا جيدًا على كيفية استبدال أختام الشفاه PTFE بالأختام الميكانيكية المرنة والكربونية.بدأت BD SEALS Solutions™ العمل مع معظم شركات ضواغط الهواء الكبرى في منتصف الثمانينيات، لتحل محل أختام الشفة المطاطية المعرضة للتسرب وأختام الوجه الكربونية.
كان التصميم الأصلي يعتمد على سدادة شفة تقليدية عالية الضغط، ولكن مع مرور الوقت، مع زيادة الطلب والحاجة إلى أداء أعلى، تم تصميم الختم بحيث لا يكون هناك أي تسرب ويمتد عمر الخدمة.
لقد تم تطوير التقنية الجديدة لمضاعفة عمر الختم مع الحفاظ على التحكم الدقيق في التسرب في جميع الأوقات.ونتيجة لذلك، تعتبر سدادات الشفاه Omniseal Solutions™ PTFE هي المعيار الصناعي، حيث توفر أكثر من 40,000 ساعة من الخدمة الخالية من الصيانة.
توفر سدادات الشفاه PTFE تحكمًا فائقًا في التسرب وهي قادرة على التشغيل من 1000 إلى 6000 دورة في الدقيقة مع مجموعة متنوعة من مواد التشحيم ولفترات طويلة من الوقت (15000 ساعة)، مما يقلل من مطالبات الضمان.توفر شركة bd seals Solutions™ أختام عمود لصناعة الضغط اللولبي بأقطار تتراوح من 0.500 إلى 6000 بوصة (13 إلى 150 ملم).
تعد الخلاطات مجالًا صناعيًا آخر حيث ينتشر تخصيص الختم على نطاق واسع.يحتاج عملاء BD SEALS Solutions™ في هذه الصناعة إلى موانع تسرب يمكنها التعامل مع انحراف العمود وجريانه حتى 0.300 بوصة (7.62 مم)، وهو قدر كبير من جريان العمود الديناميكي.لحل هذه المشكلة وتحسين سرعة التشغيل، تقدم BD SEALS Solutions™ تصميمًا لختم الشفة العائم الحاصل على براءة اختراع.
تتميز أختام الشفاه bd seals بسهولة التركيب، وتلبي متطلبات التسرب الصارمة لوكالة حماية البيئة (EPA)، كما أنها متوافقة مع الزيت وسائل التبريد للاستخدام في الأماكن الضيقة طوال عمر المضخة.
بالإضافة إلى ذلك، تم تصميم أختام الشفاه Solutions™ لظروف الختم الديناميكية، والسرعات القصوى، ومشاكل الضغط ودرجة الحرارة، والعديد من التطبيقات الأخرى.
تُستخدم أختامها أيضًا في المعدات التي تتطلب مواد معتمدة من إدارة الغذاء والدواء لاستخدامها في الآلات مثل:
تتطلب كل هذه التطبيقات مقاومة احتكاك منخفضة جدًا لتقليل درجة الحرارة.بالإضافة إلى تلبية معايير إدارة الغذاء والدواء الأمريكية، يجب أن تكون الأختام خالية من التجاويف التي يمكن أن تسبب تشويشًا للمادة التي يتم إغلاقها، ويجب أن تكون متوافقة مع الأحماض والقلويات ومواد التنظيف.ويجب عليهم أيضًا تحمل الغسيل بالضغط العالي واجتياز اختبار IP69K.
تُستخدم أختام الشفاه bd seals Solutions™ في وحدات الطاقة المساعدة (APU)، ومحركات توربينات الغاز، والمبتدئين، والمولدات الكهربائية والمولدات، ومضخات الوقود، وتوربينات الضغط (RAT)، ومشغلات الرفرف، وهي واحدة من أكبر الأسواق.
تم تفعيل وحدة APU على متن رحلة الخطوط الجوية الأمريكية رقم 1549 ("معجزة نهر هدسون") لتوفير الطاقة للطائرة من أجل الهبوط الآمن.تم تركيب موانع الشفة والزنبرك من شركة BD SEALS Solutions™ في النظام الأساسي لهذه الطائرة، والذي يعتبر أمرًا بالغ الأهمية للطيران ويجب أن يكون جاهزًا للعمل بنسبة 100% عند النشر.
هناك العديد من الأسباب التي تجعل مصنعي الطيران يعتمدون على أختام الشفاه هذه.توفر أختام الشفاه BD SEALS المصممة خصيصًا إحكامًا أكثر إحكامًا وأداء محسنًا من الأختام المرنة المماثلة.كما أنها تتطلب مساحة أقل من الأختام الميكانيكية الكربونية الموجودة على أعمدة التوربينات وعلب التروس الخارجية.
يمكنها تحمل درجات الحرارة من -65 درجة فهرنهايت إلى 350 درجة فهرنهايت (-53 درجة مئوية إلى 177 درجة مئوية) وضغوط تصل إلى 25 رطل لكل بوصة مربعة (0 إلى 1.7 بار)، مع سرعات سطحية نموذجية تتراوح من 2000 إلى 4000 قدم في الدقيقة (10 إلى 1.7 بار). 20 م/ث).يمكن لبعض حلول bd seals Solutions™ في هذه المنطقة أن تعمل بسرعات تزيد عن 20000 قدم في الدقيقة، أي ما يعادل 102 متر في الثانية.
السوق الرئيسية الأخرى هي أختام محركات الطائرات، حيث يتم استخدام أختام الشفاه في أختام ناقل الحركة الخارجي من قبل الشركات المصنعة لمحركات الطائرات الكبيرة.تستخدم أيضًا أختام الشفاه bd seals Solutions ™ في المحركات النفاثة المروحية المجهزة.هذا النوع من المحركات مزود بنظام تروس يفصل مروحة المحرك عن ضاغط الضغط المنخفض والتوربين، مما يسمح لكل وحدة بالعمل بالسرعة المثلى.
وبالتالي، فإنها يمكن أن توفر زيادة الكفاءة.تحرق طائرة نموذجية حوالي نصف جالون من الوقود لكل ميل، ومن المتوقع أن توفر المحركات الأكثر كفاءة ما متوسطه 1.7 مليون دولار من تكاليف التشغيل لكل طائرة سنويًا.
بالإضافة إلى دعم الصناعات التجارية، يتم استخدام أختام الشفاه PTFE أيضًا في الجيش، وخاصة من قبل وزارة الدفاع.ويشمل ذلك الاستخدام في الطائرات المقاتلة وحاملات الطائرات والمروحيات.
تستخدم أختام الشفاه PTFE على نطاق واسع في الطائرات العسكرية.على سبيل المثال، في مراوح الرفع العمودي، تُستخدم أيضًا أختام محرك علبة التروس الخاصة بطائرات الهليكوبتر والأختام المحملة بنابض في أجزاء ختم رأس الدوار، واللوحات والشرائح، والمعدات الرئيسية في نظام الكبح المستخدم للقبض على الطائرة.هبطت على سطح السفينة.ومن المهم التأكد من عدم تعطل المعدات المستخدمة لهذه الأغراض.
تعتبر أختام الشفاه BD SEALS Solutions™ مناسبة لبعض التطبيقات الأكثر تحديًا مثل أعمدة الكرنك والموزعين ومضخات الوقود وأختام الكامات الموجودة في صناعة السباق، حيث غالبًا ما يتم دفع المحركات بشكل طبيعي إلى أقصى حدودها.
تستخدم معظم فرق NASCAR ومحركات Indianapolis Motorsports أختام الشفاه BD SEALS Solutions™.استخدم كل التصفيات المؤهلة والنهائية في إنديانابوليس في عام 2019 تقريبًا أختام الشفاه على أعمدة الكرنك الأمامية والخلفية على الأقل.تتميز حلول bd seals Solutions™ أيضًا بتصميم حاصل على براءة اختراع تم إنشاؤه خصيصًا لـ NASCAR للتخلص من المشكلات الشائعة التي تسبب فشل ختم الانقسام PTFE.
عندما احترق ختم زيت العمود المرفقي الخانق للمحرك عند السرعات العالية والضغط العالي خلال السباق الأخير في Daytona Superspeedway، تحولت إحدى الشركات الرائدة في تصنيع محركات NASCAR إلى أختام الشفاه bd seals Solutions ™.وكانت النتيجة فوزًا للجميع: فاز براد كيسيلوفسكي والسيارة رقم 2 Penske Ford بالسباق باستخدام أختام الشفاه bd seals Solutions™.ولتعزيز هذا الحدث الناجح بشكل أكبر، قاد أربعة من المتسابقين الخمسة الأوائل سيارات مجهزة بمحركات رائدة من الشركات المصنعة والتي استفادت أيضًا من هذه الأغطية.
هناك تطبيق سباق آخر لأختام الشفاه BD SEALS Solutions™ في حاقنات الوقود العلوية.تتعرض هذه المحركات لظروف قاسية حيث ينحني كل مكون ويهتز ويلتوي، مما يتسبب في حدوث اتصال بين الأجزاء وهو أمر لا ينبغي أن يحدث بشكل طبيعي.ولذلك، فإن متوسط ​​العمر الافتراضي لحاقن الوقود العلوي أقل من خمس دقائق عند استخدامه بسرعات السباق.