ซีลเพลาปั๊มคืออะไร? เยอรมนี สหราชอาณาจักร สหรัฐอเมริกา โปแลนด์

อะไรคือซีลเพลาปั๊ม?
ซีลเพลาช่วยป้องกันของเหลวรั่วไหลออกจากเพลาที่หมุนหรือเคลื่อนที่ไปมา สิ่งนี้สำคัญสำหรับปั๊มทุกชนิด และในกรณีของปั๊มแบบแรงเหวี่ยงจะมีตัวเลือกการซีลหลายแบบให้เลือกใช้ ได้แก่ ซีลแบบแพ็คกิ้ง ซีลแบบลิป และซีลเชิงกลทุกประเภท – แบบเดี่ยว แบบคู่ และแบบคู่ขนาน รวมถึงซีลแบบตลับ ปั๊มแบบหมุนที่ให้ปริมาตรคงที่ เช่น ปั๊มเฟืองและปั๊มใบพัด มีให้เลือกใช้ทั้งแบบแพ็คกิ้ง ซีลแบบลิป และซีลเชิงกล ปั๊มแบบเคลื่อนที่ไปมามีปัญหาเรื่องการซีลที่แตกต่างออกไป และโดยทั่วไปจะใช้ซีลแบบลิปหรือแพ็คกิ้ง บางแบบ เช่น ปั๊มขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็ก ปั๊มไดอะแฟรม หรือปั๊มแบบเพริสตัลติก ไม่จำเป็นต้องใช้ซีลเพลา ปั๊มที่เรียกว่า 'ไร้ซีล' เหล่านี้จะมีซีลแบบอยู่กับที่เพื่อป้องกันการรั่วไหลของของเหลว

ซีลเพลาปั๊มมีกี่ประเภทหลัก?
การบรรจุหีบห่อ
วัสดุอุดรอยรั่ว (หรือที่เรียกว่าวัสดุอุดเพลาหรือวัสดุอุดร่อง) ประกอบด้วยวัสดุอ่อนนุ่ม ซึ่งมักจะถักหรือขึ้นรูปเป็นวงแหวน วัสดุนี้จะถูกอัดเข้าไปในช่องรอบเพลาขับที่เรียกว่ากล่องอุดรอยรั่วเพื่อสร้างซีล (รูปที่ 1) โดยปกติแล้ว จะใช้แรงอัดในแนวแกนกับวัสดุอุดรอยรั่ว แต่ก็สามารถใช้แรงอัดในแนวรัศมีโดยใช้ของเหลวไฮดรอลิกได้เช่นกัน

ตามธรรมเนียมแล้ว วัสดุที่ใช้ในการบรรจุหีบห่อจะทำจากหนัง เชือก หรือป่าน แต่ปัจจุบันมักทำจากวัสดุเฉื่อย เช่น PTFE ขยายตัว กราไฟต์อัด และอีลาสโตเมอร์แบบเม็ด วัสดุบรรจุหีบห่อมีราคาประหยัดและนิยมใช้สำหรับของเหลวที่มีความหนืดสูงและปิดผนึกยาก เช่น เรซิน น้ำมันดิน หรือกาว อย่างไรก็ตาม เป็นวิธีการปิดผนึกที่ไม่ดีสำหรับของเหลวที่มีความหนืดต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความดันสูง วัสดุบรรจุหีบห่อไม่ค่อยเกิดความเสียหายร้ายแรง และสามารถเปลี่ยนได้อย่างรวดเร็วในระหว่างการหยุดซ่อมบำรุงตามกำหนด

ซีลกันรั่วแบบแพ็คกิ้งจำเป็นต้องมีการหล่อลื่นเพื่อป้องกันการสะสมความร้อนจากแรงเสียดทาน โดยปกติแล้วของเหลวที่สูบจะหล่อลื่นเอง ซึ่งมักจะรั่วซึมเล็กน้อยผ่านวัสดุแพ็คกิ้ง การรั่วซึมเช่นนี้อาจทำให้เลอะเทอะ และในกรณีของของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ติดไฟได้ หรือเป็นพิษ มักจะยอมรับไม่ได้ ในกรณีเหล่านี้ อาจใช้สารหล่อลื่นภายนอกที่ปลอดภัยแทนได้ แพ็คกิ้งไม่เหมาะสำหรับการปิดผนึกปั๊มที่ใช้กับของเหลวที่มีอนุภาคขัดถู ของแข็งอาจฝังตัวอยู่ในวัสดุแพ็คกิ้งและอาจทำให้เพลาปั๊มหรือผนังกล่องบรรจุเสียหายได้

ซีลริมฝีปาก
ซีลแบบลิป หรือที่รู้จักกันในชื่อซีลเพลาแบบรัศมี คือชิ้นส่วนยางยืดทรงกลมที่ยึดติดกับเพลาขับด้วยตัวเรือนภายนอกที่แข็งแรง (รูปที่ 2) การซีลเกิดขึ้นจากแรงเสียดทานระหว่าง "ลิป" กับเพลา และมักเสริมด้วยสปริง ซีลแบบลิปพบได้ทั่วไปในอุตสาหกรรมไฮดรอลิก และสามารถพบได้ในปั๊ม มอเตอร์ไฮดรอลิก และแอคชูเอเตอร์ มักใช้เป็นซีลสำรองสำหรับระบบซีลอื่นๆ เช่น ซีลเชิงกล ซีลแบบลิปโดยทั่วไปมีข้อจำกัดที่แรงดันต่ำ และไม่เหมาะสำหรับของเหลวที่บางและไม่มีสารหล่อลื่น ระบบซีลแบบลิปหลายตัวได้รับการใช้งานอย่างประสบความสำเร็จกับของเหลวที่มีความหนืดและไม่กัดกร่อนหลายชนิด ซีลแบบลิปไม่เหมาะสำหรับใช้กับของเหลวที่กัดกร่อนหรือของเหลวที่มีของแข็ง เนื่องจากมีความไวต่อการสึกหรอ และความเสียหายเพียงเล็กน้อยก็อาจนำไปสู่ความล้มเหลวได้

ซีลเชิงกล
ซีลเชิงกลโดยพื้นฐานแล้วประกอบด้วยหน้าสัมผัสเรียบลื่นและขัดเงาอย่างดีหนึ่งคู่หรือมากกว่านั้น โดยคู่หนึ่งอยู่กับที่ในตัวเรือนและอีกคู่หนึ่งหมุนได้เชื่อมต่อกับเพลาขับ (รูปที่ 3) หน้าสัมผัสเหล่านี้ต้องการการหล่อลื่น ไม่ว่าจะเป็นโดยของเหลวที่สูบฉีดเองหรือโดยของเหลวกั้น ในทางปฏิบัติ หน้าสัมผัสของซีลจะสัมผัสกันเฉพาะเมื่อปั๊มหยุดทำงานเท่านั้น ในระหว่างการใช้งาน ของเหลวหล่อลื่นจะสร้างฟิล์มไฮโดรไดนามิกบางๆ ระหว่างหน้าสัมผัสของซีลที่ตรงข้ามกัน ช่วยลดการสึกหรอและช่วยระบายความร้อน

ซีลเชิงกลสามารถรับมือกับของเหลว ความหนืด ความดัน และอุณหภูมิที่หลากหลาย อย่างไรก็ตาม ไม่ควรใช้งานซีลเชิงกลในสภาพแห้ง ข้อดีที่สำคัญของระบบซีลเชิงกลคือ เพลาขับและตัวเรือนไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของกลไกการซีล (เช่นเดียวกับซีลแบบแพ็คกิ้งและซีลแบบริมฝีปาก) ดังนั้นจึงไม่เกิดการสึกหรอ

ซีลสองชั้น
ซีลคู่ใช้ซีลเชิงกลสองตัววางประกบกัน (รูปที่ 4) ช่องว่างภายในหน้าซีลทั้งสองชุดสามารถอัดแรงดันไฮดรอลิกด้วยของเหลวกั้น เพื่อให้ฟิล์มบนหน้าซีลที่จำเป็นสำหรับการหล่อลื่นเป็นของเหลวกั้น ไม่ใช่ของเหลวที่ถูกสูบฉีด ของเหลวกั้นต้องเข้ากันได้กับของเหลวที่ถูกสูบฉีดด้วย ซีลคู่มีความซับซ้อนในการใช้งานมากกว่าเนื่องจากต้องใช้แรงดัน และโดยทั่วไปจะใช้เฉพาะเมื่อจำเป็นต้องปกป้องบุคลากร ชิ้นส่วนภายนอก และสิ่งแวดล้อมโดยรอบจากของเหลวอันตราย เป็นพิษ หรือไวไฟ

ซีลแบบคู่
ซีลแบบแทนเดมคล้ายกับซีลแบบคู่ แต่ซีลเชิงกลทั้งสองชุดหันไปในทิศทางเดียวกัน แทนที่จะหันหลังชนกัน เฉพาะซีลด้านที่รับผลิตภัณฑ์เท่านั้นที่จะหมุนอยู่ในของเหลวที่สูบ แต่การรั่วซึมผ่านหน้าซีลจะทำให้สารหล่อลื่นที่เป็นตัวกั้นปนเปื้อนในที่สุด ซึ่งส่งผลกระทบต่อซีลด้านที่สัมผัสกับบรรยากาศและสิ่งแวดล้อมโดยรอบ

ซีลตลับ
ซีลแบบตลับ (Cartridge seal) คือชุดประกอบชิ้นส่วนซีลเชิงกลสำเร็จรูป การออกแบบแบบตลับช่วยขจัดปัญหาในการติดตั้ง เช่น ความจำเป็นในการวัดและตั้งค่าแรงกดของสปริง นอกจากนี้ยังช่วยปกป้องหน้าสัมผัสของซีลจากการเสียหายระหว่างการติดตั้ง ในการออกแบบ ซีลแบบตลับสามารถเป็นแบบเดี่ยว แบบคู่ หรือแบบเรียงซ้อน โดยบรรจุอยู่ภายในปลอกและติดตั้งบนตัวซีล

ซีลกันก๊าซ
นี่คือซีลแบบตลับคู่ที่มีหน้าสัมผัสออกแบบมาให้รับแรงดันโดยใช้ก๊าซเฉื่อยเป็นตัวกั้น แทนที่ของเหลวหล่อลื่นแบบดั้งเดิม หน้าสัมผัสของซีลอาจแยกออกจากกันหรือสัมผัสกันแบบหลวมๆ ได้ในระหว่างการใช้งานโดยการปรับแรงดันก๊าซ อาจมีก๊าซปริมาณเล็กน้อยรั่วไหลเข้าไปในผลิตภัณฑ์และบรรยากาศได้

สรุป
ซีลเพลาทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้ของเหลวรั่วไหลออกจากเพลาหมุนหรือเพลาเคลื่อนที่ของปั๊ม โดยทั่วไปจะมีตัวเลือกการซีลหลายแบบให้เลือก เช่น ซีลแบบแพ็คกิ้ง ซีลแบบลิป และซีลเชิงกลประเภทต่างๆ ทั้งแบบเดี่ยว แบบคู่ และแบบอนุกรม รวมถึงซีลแบบตลับ