Ponpak dira zigilu mekanikoen erabiltzaile handienetako bat. Izenak dioen bezala, zigilu mekanikoak kontaktu motako zigiluak dira, zigilu aerodinamiko edo labirinto kontakturik gabekoetatik bereizten direnak.Zigilu mekanikoakzigilu mekaniko orekatu gisa ere bereizten dira edozigilu mekaniko desorekatua. Honek prozesu-presioaren ehunekoa, baldin badago, zigilu-aurpegi geldiaren atzetik igaro daitekeena adierazten du. Zigilu-aurpegia birakaria den aurpegiaren kontra bultzatzen ez bada (bultzatzaile motako zigilu batean bezala) edo zigilatu behar den presioan dagoen prozesu-fluidoari zigilu-aurpegiaren atzetik igarotzen uzten ez bazaio, prozesu-presioak zigilu-aurpegia atzera bota eta ireki egingo luke. Zigilu-diseinatzaileak funtzionamendu-baldintza guztiak kontuan hartu behar ditu beharrezko ixteko indarra duen zigilu bat diseinatzeko, baina ez hainbeste indar, zigilu-aurpegi dinamikoan dagoen unitate-kargak bero eta higadura gehiegi sortzeko. Ponparen fidagarritasuna hobetzen edo hausten duen oreka delikatua da hau.
zigilu dinamikoaren aurpegiak irekiera-indarra ahalbidetuz, ohiko moduaren ordez
goian deskribatutako itxiera-indarra orekatzea. Ez du beharrezko itxiera-indarra ezabatzen, baina ponparen diseinatzaileari eta erabiltzaileari beste botoi bat ematen die biratzeko, zigilu-aurpegien pisua arintzea edo deskargatzea ahalbidetuz, beharrezko itxiera-indarra mantenduz, horrela beroa eta higadura murriztuz eta funtzionamendu-baldintza posibleak zabalduz.
Gas lehorreko zigiluak (DGS), askotan konpresoreetan erabiltzen direnak, zigiluaren aurpegietan irekitze-indarra ematen dute. Indar hau errodamendu aerodinamiko baten printzipioak sortzen du, non ponpaketa-zirrikitu finek gasa zigiluaren prozesu-aldetik presio handiko tartean sartzen laguntzen duten eta zigiluaren aurpegian zehar kontakturik gabeko fluido-film-errodamendu gisa.
Gas lehorreko zigilu-aurpegi baten errodamenduaren irekiera-indarra. Lerroaren malda tarte bateko zurruntasunaren adierazgarri da. Kontuan izan tartea mikratan dagoela.
Fenomeno bera gertatzen da konpresore zentrifugo eta ponpa-errotore gehienak eusten dituzten olio-errodamendu hidrodinamikoetan, eta Bentlyk erakutsitako errotoreen eszentrikotasun dinamikoaren grafikoetan ikusten da. Efektu honek atzerantz gelditze egonkorra eskaintzen du eta elementu garrantzitsua da olio-errodamendu hidrodinamikoen eta DGSen arrakastan. Zigilu mekanikoek ez dituzte DGS aurpegi aerodinamiko batean aurki daitezkeen ponpaketa-ildaska finak. Kanpoko presiopeko gas-errodamenduen printzipioak erabiltzeko modu bat egon daiteke itxiera-indarra arintzeko.zigilu mekanikoaren aurpegias.
Fluido-film errodamenduen parametroen grafiko kualitatiboak, ardatzaren eszentrikotasun-erlazioaren arabera. Zurruntasuna, K, eta amortiguazioa, D, minimoak dira ardatza errodamenduaren erdian dagoenean. Zirkulua errodamenduaren gainazalera hurbiltzen den heinean, zurruntasuna eta amortiguazioa nabarmen handitzen dira.
Kanpoko presiopean dauden gas-kojinete aerostatikoek gas presurizatuaren iturri bat erabiltzen dute, eta kojinete dinamikoek, berriz, gainazalen arteko mugimendu erlatiboa erabiltzen dute tarte-presioa sortzeko. Kanpoko presiopean dagoen teknologiak gutxienez bi abantaila nagusi ditu. Lehenik eta behin, gas presurizatua zigilu-aurpegien artean zuzenean injektatu daiteke modu kontrolatuan, gasa zigilu-tartean sartu beharrean, mugimendua behar duten ponpaketa-zirrikituak erabiliz. Horri esker, zigilu-aurpegiak bereizi daitezke biraketa hasi aurretik. Aurpegiak elkarrekin estutu arren, ireki egingo dira marruskadurarik gabeko hasiera eta geldialdietarako, presioa zuzenean haien artean injektatzen denean. Gainera, zigilua bero badago, kanpoko presioarekin zigiluaren aurpegirako presioa handitu daiteke. Orduan, tartea presioarekin proportzionalki handituko litzateke, baina zizailaduraren beroa tartearen funtzio kubo batean eroriko litzateke. Horri esker, operadoreari beroaren sorreraren aurka aprobetxatu daiteke.
Konpresoreek beste abantaila bat dute: ez dago aurpegian zehar fluxurik DGS batean bezala. Horren ordez, presio altuena zigilu-aurpegien artean dago, eta kanpoko presioa atmosferara isuriko da edo alde batetik aterako da eta beste aldetik konpresorean sartuko da. Horrek fidagarritasuna handitzen du prozesua hutsunetik kanpo mantenduz. Ponpetan, baliteke hau ez izatea abantaila bat, gas konprimagarri bat ponpa batera behartzea desegokia izan daitekeelako. Ponpen barruko gas konprimagarriek kabitazio edo aire-mailu arazoak sor ditzakete. Interesgarria litzateke, ordea, ponpetarako kontakturik gabeko edo marruskadurarik gabeko zigilu bat izatea, ponpa-prozesuan gas-fluxuaren desabantailarik gabe. Posible al litzateke kanpotik presurizatutako gas-errodamendu bat izatea zero fluxurekin?
Kalte-ordaina
Kanpoko presiopean dauden errodamendu guztiek nolabaiteko konpentsazioa dute. Konpentsazioa presioa erreserban mantentzen duen murrizketa mota bat da. Konpentsazio mota ohikoena zuloen erabilera da, baina baita ere ildaska, maila eta porotsu konpentsazio teknikak. Konpentsazioak errodamenduak edo zigilu aurpegiak elkarrengandik hurbil mugitzea ahalbidetzen du, ukitu gabe, zenbat eta hurbilago egon, orduan eta handiagoa baita haien arteko gas presioa, aurpegiak uxatuz.
Adibidez, zulo lauko gas-errodamendu konpentsatu baten azpian (3. irudia), batez bestekoa
Hutsuneko presioa errodamenduaren gaineko karga osoaren berdina izango da aurpegiaren azalerarekin zatituta, hau da, unitateko karga. Iturburu-gasaren presioa 60 libra hazbete karratuko (psi) bada eta aurpegiak 10 hazbete karratuko azalera badu eta 300 librako karga badago, batez beste 30 psi egongo da errodamendu-hutsunean. Normalean, hutsunea 0,0003 hazbete ingurukoa izango litzateke, eta hutsunea hain txikia denez, emaria minutuko 0,2 oin kubiko estandar (scfm) ingurukoa baino ez litzateke izango. Hutsunearen aurretik zulo-murriztaile bat dagoenez, presioa erreserban mantentzen duena, karga 400 librara igotzen bada, errodamendu-hutsunea 0,0002 hazbete ingurura murrizten da, hutsunearen bidezko fluxua 0,1 scfm-ra murriztuz. Bigarren murrizketaren igoera honek zulo-murriztaileari nahikoa emari ematen dio hutsuneko batez besteko presioa 40 psi-ra igotzeko eta handitutako karga eusteko.
Koordenatuen bidezko neurketa-makina (CMM) batean aurkitzen den aire-errodamendu tipiko baten alboko ikuspegi moztua da hau. Sistema pneumatiko bat "errodamendu konpentsatu"tzat hartu behar bada, errodamenduaren tartearen murrizketaren aurreko aldean murrizketa bat izan behar du.
Zuloaren vs. Porotsuaren Konpentsazioa
Zulo-konpentsazioa da konpentsazio-modu erabiliena. Ohiko zulo-diametroa 0,010 hazbetekoa izan daiteke, baina hazbete karratu gutxi batzuk elikatzen dituenez, berak baino magnitude-ordena batzuk gehiagoko azalera elikatzen du, beraz, gasaren abiadura handia izan daiteke. Askotan, zuloak zehatz-mehatz ebakitzen dira errubietatik edo zafiroetatik, zuloaren tamainaren higadura eta, beraz, errodamenduaren errendimenduan aldaketak saihesteko. Beste arazo bat da 0,0002 hazbetetik beherako tarteetan, zuloaren inguruko eremuak gainazalaren gainerakorako fluxua itotzen hasten dela, eta puntu horretan gas-filmaren kolapsoa gertatzen dela. Gauza bera gertatzen da altxatzean, zuloaren eremua eta ildaskak bakarrik baitaude eskuragarri altxatzea hasteko. Hori da zigilu-planoetan kanpo-presioko errodamenduak ez ikustearen arrazoi nagusietako bat.
Ez da hori gertatzen errodamendu porotsu konpentsatuaren kasuan, zurruntasuna mantentzen jarraitzen baitu.
handitu egiten da karga handitzen den heinean eta tartea murrizten da, DGS-rekin gertatzen den bezala (1. irudia) eta
Olio hidrodinamikodun errodamenduak. Kanpoko presiopean dauden errodamendu porotsuen kasuan, errodamendua indar orekatuan egongo da sarrerako presioaren bider azalera errodamenduaren gaineko karga osoaren berdina denean. Kasu tribologiko interesgarria da hau, altxatze edo aire-tarte zero baita. Fluxu zero egongo da, baina aire-presioaren indar hidrostatikoak errodamenduaren azpiko kontraazaleraren aurka pisua arintzen du karga osoa eta marruskadura-koefiziente ia zero dakar, aurpegiak oraindik kontaktuan egon arren.
Adibidez, grafitozko zigilu-aurpegi batek 10 hazbete karratuko azalera eta 1.000 kiloko ixte-indarra baditu eta grafitoak 0,1eko marruskadura-koefizientea badu, 100 kiloko indarra beharko luke mugimendua hasteko. Baina grafito porotsuaren bidez bere aurpegira 100 psi-ko kanpoko presio-iturri batekin, funtsean zero indar beharko litzateke mugimendua hasteko. Hori gertatzen da oraindik ere 1.000 kiloko ixte-indarrak bi aurpegiak elkarrekin estutzen dituela eta aurpegiak kontaktu fisikoan daudela.
Errodamendu lauen material mota bat, hala nola: grafitoa, karbonoa eta zeramika, hala nola alumina eta silizio-karburoak. Turbo industriek ezagutzen dituzte eta naturalki porotsuak dira, beraz, kanpo-presioko errodamendu gisa erabil daitezke, kontakturik gabeko fluido-film errodamendu gisa. Funtzio hibrido bat dago, non kanpoko presioa erabiltzen den kontaktu-presioa edo zigiluaren ixte-indarra kontaktu-zigiluaren aurpegietan gertatzen den tribologiatik arintzeko. Horri esker, ponparen operadoreak ponparen kanpoaldean doitzeko zerbait du, aplikazio arazotsuak eta abiadura handiko funtzionamenduak kudeatzeko zigilu mekanikoak erabiltzen dituen bitartean.
Printzipio hau eskuiletan, kommutadoreetan, kitzikatzaileetan edo datuak edo korronte elektrikoak objektu birakarietan edo birakarietatik hartzeko erabil daitekeen edozein kontaktu-eroaletan ere aplikatzen da. Errotoreak azkarrago biratzen diren heinean eta higadura handitzen den heinean, zaila izan daiteke gailu hauek ardatzarekin kontaktuan mantentzea, eta askotan beharrezkoa da ardatzaren kontra eusten dituen malguki-presioa handitzea. Zoritxarrez, batez ere abiadura handiko funtzionamenduaren kasuan, kontaktu-indarraren igoera honek bero eta higadura gehiago ere eragiten du. Goian deskribatutako zigilu mekanikoen aurpegiei aplikatutako printzipio hibrido bera hemen ere aplika daiteke, non kontaktu fisikoa behar den eroankortasun elektrikoa lortzeko pieza geldikorren eta birakarien artean. Kanpoko presioa zilindro hidrauliko baten presioa bezala erabil daiteke interfaze dinamikoan marruskadura murrizteko, eskuila edo zigilu-aurpegia ardatz birakariarekin kontaktuan mantentzeko behar den malguki-indarra edo ixteko indarra handituz.
Argitaratze data: 2023ko urriaren 21a