ซีลเพลาปั๊มคืออะไร? เยอรมนี สหราชอาณาจักร สหรัฐอเมริกา โปแลนด์

อะไรคือซีลเพลาปั๊ม?
ซีลเพลาช่วยป้องกันของเหลวรั่วไหลออกจากเพลาหมุนหรือเพลาลูกสูบ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับปั๊มทุกประเภท และในกรณีของปั๊มหอยโข่ง มีตัวเลือกการซีลหลายแบบให้เลือก ได้แก่ ซีลแบบแพ็กกิ้ง ซีลแบบริมฝีปาก และซีลเชิงกลทุกประเภท ทั้งแบบเดี่ยว แบบคู่ และแบบคู่ รวมถึงซีลแบบตลับ ปั๊มแบบปริมาตรบวกแบบโรตารี เช่น ปั๊มเฟืองและปั๊มใบพัด มีให้เลือกทั้งแบบแพ็กกิ้ง ซีลแบบริมฝีปาก และแบบกลไก ปั๊มลูกสูบมีปัญหาในการซีลที่แตกต่างกัน และมักอาศัยซีลแบบริมฝีปากหรือแพ็กกิ้ง ปั๊มบางรุ่น เช่น ปั๊มขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็ก ปั๊มไดอะแฟรม หรือปั๊มแบบบีบตัว ไม่จำเป็นต้องใช้ซีลเพลา ปั๊มที่เรียกว่า 'ไร้ซีล' เหล่านี้มีซีลแบบอยู่กับที่เพื่อป้องกันการรั่วไหลของของเหลว

ซีลเพลาปั๊มมีประเภทหลักๆ อะไรบ้าง?
การบรรจุ
วัสดุอัด (หรือที่เรียกว่าวัสดุอัดเพลาหรือวัสดุอัดต่อม) ประกอบด้วยวัสดุอ่อน ซึ่งมักถักหรือขึ้นรูปเป็นวงแหวน วัสดุนี้จะถูกอัดเข้าไปในห้องรอบเพลาขับที่เรียกว่ากล่องอัดเพื่อสร้างซีล (รูปที่ 1) โดยปกติแล้ว การบีบอัดจะถูกกระทำในแนวแกนกับวัสดุอัด แต่ก็สามารถกระทำในแนวรัศมีโดยตัวกลางไฮดรอลิกได้เช่นกัน

เดิมทีบรรจุภัณฑ์ทำจากหนัง เชือก หรือป่าน แต่ปัจจุบันมักทำจากวัสดุเฉื่อย เช่น PTFE ขยายตัว กราไฟต์อัด และอีลาสโตเมอร์แบบเม็ด บรรจุภัณฑ์นี้ประหยัดและนิยมใช้กับของเหลวที่มีความหนาและปิดผนึกยาก เช่น เรซิน น้ำมันดิน หรือกาว อย่างไรก็ตาม บรรจุภัณฑ์ชนิดนี้มักไม่เหมาะกับของเหลวที่มีความบาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความดันสูง บรรจุภัณฑ์แทบจะไม่เสียหายอย่างร้ายแรง และสามารถเปลี่ยนใหม่ได้อย่างรวดเร็วในระหว่างการปิดระบบตามกำหนด

ซีลบรรจุภัณฑ์จำเป็นต้องหล่อลื่นเพื่อป้องกันการสะสมของความร้อนจากแรงเสียดทาน ซึ่งมักเกิดจากตัวของเหลวที่ถูกสูบเข้าไปเอง ซึ่งมักจะรั่วซึมผ่านวัสดุบรรจุภัณฑ์เล็กน้อย ซึ่งอาจเลอะเทอะได้ และในกรณีของของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ติดไฟ หรือเป็นพิษ มักจะไม่เป็นที่ยอมรับ ในกรณีเหล่านี้อาจใช้สารหล่อลื่นภายนอกที่ปลอดภัย ซีลบรรจุภัณฑ์ไม่เหมาะสำหรับการปิดผนึกปั๊มที่ใช้กับของเหลวที่มีอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ของแข็งอาจฝังตัวอยู่ในวัสดุบรรจุภัณฑ์ ซึ่งอาจทำให้เพลาปั๊มหรือผนังกล่องบรรจุภัณฑ์เสียหายได้

ซีลริมฝีปาก
ซีลริมฝีปาก หรือที่รู้จักกันในชื่อซีลเพลาเรเดียล เป็นเพียงชิ้นส่วนยางรูปวงกลมที่ยึดแน่นกับเพลาขับด้วยตัวเรือนด้านนอกที่แข็งแรง (รูปที่ 2) ซีลนี้เกิดจากการเสียดสีระหว่าง 'ริมฝีปาก' และเพลา ซึ่งมักได้รับการเสริมแรงด้วยสปริง ซีลริมฝีปากพบได้ทั่วไปในอุตสาหกรรมไฮดรอลิก และสามารถพบได้ในปั๊ม มอเตอร์ไฮดรอลิก และตัวกระตุ้น มักใช้เป็นซีลสำรองสำหรับระบบซีลอื่นๆ เช่น ซีลเชิงกล โดยทั่วไปแล้วซีลริมฝีปากจะจำกัดการใช้งานที่แรงดันต่ำ และยังไม่เหมาะกับของเหลวบางๆ ที่ไม่หล่อลื่น มีระบบซีลริมฝีปากหลายแบบที่ประสบความสำเร็จในการป้องกันของเหลวหนืดและไม่กัดกร่อนหลากหลายชนิด ซีลริมฝีปากไม่เหมาะสำหรับใช้กับของเหลวที่กัดกร่อนหรือของเหลวที่มีของแข็ง เนื่องจากอาจเกิดการสึกหรอได้ง่าย และความเสียหายเพียงเล็กน้อยอาจนำไปสู่ความเสียหายได้

ซีลเชิงกล
ซีลเชิงกลประกอบด้วยหน้าเรียบขัดเงาสูงหนึ่งคู่หรือมากกว่า โดยหน้าหนึ่งติดตั้งอยู่กับตัวเรือน และอีกหน้าหนึ่งหมุน เชื่อมต่อกับเพลาขับ (รูปที่ 3) หน้าเหล่านี้ต้องการการหล่อลื่น ไม่ว่าจะเป็นจากตัวของเหลวที่ถูกสูบหรือจากตัวกั้นของเหลว โดยทั่วไปแล้ว หน้าของซีลจะสัมผัสกันเฉพาะเมื่อปั๊มหยุดนิ่งเท่านั้น ในระหว่างการใช้งาน น้ำมันหล่อลื่นจะสร้างฟิล์มไฮโดรไดนามิกบางๆ ระหว่างหน้าซีลที่อยู่ตรงข้ามกัน ช่วยลดการสึกหรอและช่วยระบายความร้อน

ซีลเชิงกลสามารถรองรับของเหลว ความหนืด แรงดัน และอุณหภูมิได้หลากหลาย อย่างไรก็ตาม ซีลเชิงกลไม่ควรแห้งสนิท ข้อดีสำคัญของระบบซีลเชิงกลคือเพลาขับและตัวเรือนไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของกลไกการซีล (เช่นเดียวกับซีลแบบแพ็กกิ้งและซีลแบบริมฝีปาก) จึงไม่เกิดการสึกหรอ

ซีลคู่
ซีลคู่ใช้ซีลเชิงกลสองชุดที่ติดด้านหลังกัน (รูปที่ 4) ช่องว่างภายในซีลทั้งสองชุดสามารถถูกอัดด้วยแรงดันไฮดรอลิกด้วยของเหลวกั้น เพื่อให้ฟิล์มบนซีลที่จำเป็นสำหรับการหล่อลื่นเป็นของเหลวกั้น ไม่ใช่ตัวกลางที่ถูกสูบ ของเหลวกั้นต้องเข้ากันได้กับตัวกลางที่ถูกสูบด้วย ซีลคู่มีความซับซ้อนในการใช้งานมากกว่าเนื่องจากต้องใช้แรงดัน และโดยทั่วไปจะใช้เฉพาะเมื่อจำเป็นต้องปกป้องบุคลากร ส่วนประกอบภายนอก และสภาพแวดล้อมโดยรอบจากของเหลวอันตราย สารพิษ หรือไวไฟ

แมวน้ำคู่
ซีลแบบ Tandem มีลักษณะคล้ายกับซีลแบบ Double Seal แต่ซีลเชิงกลสองชุดจะหันไปในทิศทางเดียวกันแทนที่จะหันหลังชนกัน มีเพียงซีลด้านผลิตภัณฑ์เท่านั้นที่หมุนในของเหลวที่ถูกสูบ แต่การซึมผ่านของซีลจะทำให้สารหล่อลื่นที่กั้นปนเปื้อนในที่สุด ซึ่งส่งผลกระทบต่อซีลด้านบรรยากาศและสภาพแวดล้อมโดยรอบ

ซีลตลับหมึก
ซีลตลับ คือ ชุดส่วนประกอบของซีลเชิงกลที่ประกอบสำเร็จแล้ว โครงสร้างตลับช่วยลดปัญหาในการติดตั้ง เช่น การวัดและตั้งค่าแรงอัดของสปริง ผิวหน้าของซีลยังได้รับการปกป้องจากความเสียหายระหว่างการติดตั้ง ในการออกแบบ ซีลตลับอาจเป็นแบบเดี่ยว แบบคู่ หรือแบบเรียงต่อกัน บรรจุอยู่ภายในต่อมและประกอบเข้ากับปลอก

ซีลกั้นแก๊ส
เหล่านี้เป็นที่นั่งคู่แบบตลับที่มีหน้าสัมผัสที่ออกแบบมาเพื่อรับแรงดันโดยใช้ก๊าซเฉื่อยเป็นตัวกั้น แทนที่น้ำมันหล่อลื่นแบบเดิม หน้าสัมผัสของซีลอาจถูกแยกออกหรือยึดให้สัมผัสหลวมๆ ระหว่างการทำงานโดยการปรับแรงดันก๊าซ ก๊าซปริมาณเล็กน้อยอาจรั่วไหลเข้าสู่ผลิตภัณฑ์และบรรยากาศ

สรุป
ซีลเพลาช่วยป้องกันของเหลวรั่วไหลออกจากเพลาหมุนหรือเพลาลูกสูบของปั๊ม ซีลเพลามีให้เลือกหลายแบบ ได้แก่ ซีลแบบแพ็กกิ้ง ซีลแบบริมฝีปาก และซีลเชิงกลหลากหลายประเภท ทั้งแบบเดี่ยว แบบคู่ และแบบคู่ รวมถึงซีลแบบตลับ