विश्वसनीयता के लिए उच्च गति वाले रोटरी सीलों का परीक्षण और संतुलन करना

मैंने कई वर्षों तक हाई-स्पीड रोटरी सील्स के साथ काम किया है, और इस लेख में मैं उन विधियों का सारांश प्रस्तुत करता हूँ जिनका उपयोग मैं चुनौतीपूर्ण घूर्णन उपकरणों में विश्वसनीय संचालन के लिए सील्स के परीक्षण और संतुलन हेतु करता हूँ। मैं मापने योग्य संकेतकों—लीकेज दर, घर्षण टॉर्क, तापमान वृद्धि, कंपन/रनआउट और सामग्री अनुकूलता—और सिद्ध संतुलन और परीक्षण प्रक्रियाओं पर ध्यान केंद्रित करता हूँ जो विफलता के जोखिम को कम करती हैं और सेवा जीवन को बढ़ाती हैं। नीचे दी गई अनुशंसाएँ उद्योग संदर्भों, जिनमें मानक और तकनीकी आपूर्तिकर्ता शामिल हैं, द्वारा समर्थित हैं ताकि सत्यापन और कार्यान्वयन में आसानी हो। यांत्रिक और रोटरी सील्स के बारे में बुनियादी अवधारणाओं के लिए, अवलोकन देखें।मैकेनिकल सील (विकिपीडिया)और रेडियल/रोटरी शाफ्ट सील के बारे में पृष्ठभूमि जानकारीरेडियल शाफ्ट सील (विकिपीडिया).

घूर्णन उपकरणों के लिए गतिशील परीक्षण क्यों महत्वपूर्ण है?

उच्च गति वाले रोटरी सीलों की विफलता के तरीके

मेरे अनुभव के अनुसार, हाई स्पीड रोटरी सील्स में विफलता के सबसे सामान्य कारण निम्नलिखित हैं:

• सीलिंग लिप पर अत्यधिक ऊष्मा का संचय होने से कठोरता, एक्सट्रूज़न या लोचदार गुणों का नुकसान हो सकता है।
• लिप वियर, ग्रूव वियर या शाफ्ट रनआउट से प्रीलोड में कमी के कारण रिसाव।
• धूल/संदूषकों या असंगत तरल पदार्थों से घर्षण और पदार्थ का स्थानांतरण।
• कंपन के कारण होने वाली टूट-फूट या असंतुलन के कारण होने वाली अनुनाद की स्थिति में भारी नुकसान।

इन तरीकों को समझने से यह स्पष्ट हो जाता है कि प्रतिनिधि शाफ्ट गति, दबाव और तापमान के तहत बेंच और इन-सीटू गतिशील परीक्षण, सीलिंग समाधान को मान्य करने के लिए आवश्यक है।

विश्वसनीयता और जीवनचक्र पर प्रभाव

डायनामिक टेस्टिंग प्रयोगशाला परिणामों को फील्ड विश्वसनीयता से जोड़ती है। मैं हमेशा रिसाव (मिलीलीटर/मिनट या बूंदें/मिनट), स्थिर-अवस्था घर्षण टॉर्क (न्यून मीटर), सील के किनारे पर तापमान वृद्धि (डिग्री सेल्सियस) और कंपन आयाम (मिमी या ग्राम) जैसे मापदंडों को मापता हूँ। ये सभी सील के जीवनकाल से मज़बूती से संबंधित हैं। घूर्णनशील मशीनरी के लिए, एक सील जो आवश्यक आरपीएम और दबाव सीमा में स्वीकार्य रिसाव और स्थिर घर्षण टॉर्क बनाए रखती है, आमतौर पर अनुमानित सेवा जीवन प्रदान करती है।

उच्च गति वाले रोटरी सीलों के लिए प्रमुख परीक्षण विधियाँ

रिसाव और ट्राइबोलॉजी परीक्षण

रिसाव परीक्षण नियंत्रित शाफ्ट गति, द्रव दाब और द्रव तापमान पर किया जाना चाहिए। मैं चरणबद्ध परीक्षण करता हूँ जिसमें दाब और गति को धीरे-धीरे बढ़ाया जाता है और स्थिर अवस्था प्राप्त होने के बाद प्रत्येक चरण पर रिसाव दर्ज किया जाता है (आमतौर पर सिस्टम की तापीय जड़ता के आधार पर 10-30 मिनट)। ट्राइबोलॉजिकल परीक्षण में सील हाउसिंग पर कैलिब्रेटेड टॉर्क ट्रांसड्यूसर का उपयोग करके स्थिर अवस्था और ब्रेकअवे टॉर्क को मापना शामिल है।

ओ-रिंग और सील के आयामों और सहनशीलता के लिए मानक संदर्भों में ISO 3601 शामिल है; सामान्य सील प्रक्रियाओं के लिए आपूर्तिकर्ता की तकनीकी पुस्तिकाओं, जैसे कि पार्कर ओ-रिंग हैंडबुक, से परामर्श लें। ISO सारांश देखें:आईएसओ 3601 - द्रव शक्ति - ओ-रिंग.

तापीय और घर्षण माप

शाफ्ट के लक्षित आरपीएम पर चलने के दौरान, मैं लिप के पास लगे थर्मोकपल और सतह इन्फ्रारेड थर्मोग्राफी का उपयोग करके गर्म स्थानों का मानचित्रण करता हूँ। स्थिर गति पर तापमान बनाम समय का ग्राफ रन-इन व्यवहार को दर्शाता है और अपर्याप्त स्नेहन या अत्यधिक घर्षण का पता लगाने में सहायक होता है। सामान्य उपकरण इस प्रकार हैं:

• उच्च-रिज़ॉल्यूशन टॉर्क ट्रांसड्यूसर (कैलिब्रेटेड)।
• तीव्र प्रतिक्रिया वाले के-प्रकार के थर्मोकपल या आरटीडी।
• दृश्य तापीय मानचित्रण के लिए इन्फ्रारेड कैमरा।

परिधीय गति (सतही गति) महत्वपूर्ण है; इसके लिए सूत्र V = π·D·n/60 का उपयोग करें (V मीटर/सेकंड में, D मीटर में और n आरपीएम में)। उदाहरण के लिए, 20,000 आरपीएम पर 50 मिमी शाफ्ट (D = 0.05 मीटर) की गति V = π·0.05·20000/60 ≈ 52.36 मीटर/सेकंड होगी। यह गणना यह निर्धारित करने में सहायक है कि क्या इलास्टोमेरिक लिप सील उपयुक्त है या पीटीएफई/कंपोजिट या मैकेनिकल फेस सील की आवश्यकता है।

कंपन और रनआउट विश्लेषण

संतुलन और रनआउट नियंत्रण अत्यंत महत्वपूर्ण हैं। सील सतह पर शाफ्ट का अत्यधिक रनआउट चक्रीय संपर्क बलों और तीव्र घिसाव का कारण बनता है। मैं डायल इंडिकेटर या विस्थापन सेंसर का उपयोग करके रेडियल और अक्षीय रनआउट को मापने और एक्सेलेरोमीटर से कंपन स्पेक्ट्रा रिकॉर्ड करने की सलाह देता हूं। असंतुलन मानक जैसे किआईएसओ 1940घूर्णनशील घटकों के लिए स्वीकार्य संतुलन गुणवत्ता का मार्गदर्शन करना; असंतुलन को ठीक करने से सील पर पड़ने वाला गतिशील भार काफी कम हो जाता है।

संतुलन तकनीक और व्यावहारिक सेटअप

स्थैतिक बनाम गतिशील संतुलन

स्थैतिक संतुलन एकल-तल द्रव्यमान विलक्षणता को दूर करता है; गतिशील संतुलन दो-तल असंतुलन को दूर करता है और उच्च गति पर चलने वाली असेंबली के लिए आवश्यक है। कई उच्च गति रोटरी सील असेंबली के लिए मैं दो-चरणीय दृष्टिकोण अपनाता हूँ:

1. स्थैतिक जाँच और मोटे तौर पर सुधार (वजन या मशीनिंग)।
2. आईएसओ 1940 सहनशीलता के अनुसार सुधारों के बाद, परिचालन गति पर या उसके निकट संतुलन मशीन पर गतिशील संतुलन।

सील असेंबली में धातु के एडेप्टर, पीटीएफई वाहक या कठोर हाउसिंग शामिल होने पर गतिशील संतुलन विशेष रूप से महत्वपूर्ण होता है, क्योंकि ये असंतुलन बलों को बढ़ा सकते हैं।

उपकरण और संतुलन प्रक्रिया

मैं जिस व्यावहारिक संतुलन कार्यप्रणाली का उपयोग करता हूँ:

1. रोटर को दो एक्सेलेरोमीटर या एक सिंगल-फेज रेफरेंस पिकअप से सुसज्जित करें।
2. ऑपरेटिंग आरपीएम तक गति को धीरे-धीरे बढ़ाते हुए घुमाएं और कंपन के आयाम और चरण को रिकॉर्ड करें।
3. बैलेंसिंग मशीन सॉफ्टवेयर या मानक दो-प्लेन बैलेंसिंग गणित का उपयोग करके आवश्यक सुधार द्रव्यमान और उनकी कोणीय स्थिति की गणना करें।
4. सुधार लागू करें, पुनः परीक्षण करें और तब तक दोहराएं जब तक कंपन और असंतुलन एप्लिकेशन के लिए निर्दिष्ट लक्ष्य मूल्यों से नीचे न आ जाएं।

सील के सत्यापन के लिए, जहां संभव हो, सील को स्थापित करके संतुलन स्थापित करें (प्रतिनिधि असेंबली), क्योंकि सील की अपनी ज्यामिति और द्रव्यमान वितरण रोटर संतुलन और रनआउट को प्रभावित कर सकता है।

केस स्टडी: पीटीएफई रोटरी सील असेंबली को संतुलित करना

मैंने एक बार 25,000 आरपीएम वाले कंप्रेसर के लिए पीटीएफई-लेपित रोटरी शाफ्ट सील असेंबली को संतुलित किया था। V = π·D·n/60 सूत्र का उपयोग करके हमने 50 मीटर/सेकंड से अधिक परिधीय गति की गणना की, इसलिए हमने पीटीएफई से भरी लिप सामग्री का चयन किया। एक डायनेमिक बैलेंसर पर हमने 0.35 ग्राम·मिमी के बराबर दो-प्लेन असंतुलन का पता लगाया; सुधार द्रव्यमान जोड़ने और पीटीएफई वाहक में एक छोटी सी विलक्षणता को पुनः मशीनिंग करने के बाद, चलने की गति पर कंपन 78% तक कम हो गया और सील का तापमान 12 डिग्री सेल्सियस तक गिर गया - प्रारंभिक परीक्षणों में मापी गई रन-इन घिसाव दरों के आधार पर अपेक्षित जीवनकाल 3 गुना से अधिक बढ़ गया।

सामग्री चयन, डिज़ाइन संबंधी सुझाव और पॉलीपैक की क्षमताएं

सामग्री की तुलना और उपयुक्तता

उच्च गति प्रदर्शन के लिए सामग्री का चयन एक प्रमुख कारक है। मैं तापमान सीमा, रासायनिक अनुकूलता, कठोरता और अनुमेय परिधीय गति के आधार पर सामग्रियों की तुलना करता हूँ। नीचे दी गई तालिका प्रतिनिधि गुणों और उपयुक्त उपयोग-मामलों का सारांश प्रस्तुत करती है—मान सामान्य उद्योग दिशानिर्देश हैं और आपके द्रव और परिचालन स्थितियों के लिए इनकी पुष्टि की जानी चाहिए।

स्रोत: निर्माता डेटाशीट और उद्योग तकनीकी साहित्य (आपूर्तिकर्ता के तकनीकी पृष्ठ देखें, जैसे कि)ट्रेलेबोर्ग रोटरी सील्सऔर सामान्य मैकेनिकल सील मार्गदर्शन परविकिपीडिया).

डिजाइन और स्थापना के सर्वोत्तम तरीके

मैं अपनी परियोजनाओं में इन व्यावहारिक कदमों पर जोर देता हूँ:

• कंट्रोल शाफ्ट सतह की फिनिश: ब्रेक-इन और लीकेज को संतुलित करने के लिए पीटीएफई-आधारित सील के लिए आमतौर पर 0.2-0.8 μm और इलास्टोमेरिक लिप्स के लिए 0.4-1.6 μm की अनुशंसित Ra।
• दबाव में अचानक वृद्धि होने पर एक्सट्रूज़न को रोकने के लिए सही रेडियल और अक्षीय क्लीयरेंस और बैक-अप रिंग सपोर्ट निर्दिष्ट करें।
• असेंबली के दौरान सील में विकृति को रोकने के लिए हाउसिंग का मजबूत संरेखण और प्रतिधारण सुनिश्चित करें।
• प्रारंभिक परीक्षण प्रोटोकॉल का पालन करें: सेवा स्थितियों तक पहुंचने से पहले संपर्क सतहों को स्थिर करने के लिए शुरुआती घंटों में कम गति और दबाव से शुरू करें।

पॉलीपैक: विनिर्माण, अनुसंधान एवं विकास और उत्पाद श्रृंखला

पॉलीपैक एक वैज्ञानिक और तकनीकी हाइड्रोलिक सील निर्माता और ऑयल सील आपूर्तिकर्ता है जो सील उत्पादन, सीलिंग सामग्री विकास और विशेष कार्य परिस्थितियों के लिए अनुकूलित सीलिंग समाधानों में विशेषज्ञता रखता है। 2008 में स्थापित, पॉलीपैक ने फिल्ड पीटीएफई सील (कांस्य-भरे पीटीएफई, कार्बन-भरे पीटीएफई, ग्रेफाइट पीटीएफई, MoS₂-भरे पीटीएफई और कांच-भरे पीटीएफई) से शुरुआत की और अब एनबीआर, एफकेएम, सिलिकॉन, ईपीडीएम और एफएफकेएम में ओ-रिंग का भी उत्पादन करता है।

पॉलीपैक की कस्टम रबर रिंग और ओ-रिंग फैक्ट्री 10,000 वर्ग मीटर से अधिक क्षेत्र में फैली हुई है, जिसमें 8,000 वर्ग मीटर का फैक्ट्री स्पेस शामिल है। हमारे उत्पादन और परीक्षण उपकरण उद्योग में सबसे उन्नत हैं, और हम देश-विदेश के विश्वविद्यालयों और अनुसंधान संस्थानों के साथ दीर्घकालिक सहयोग बनाए रखते हैं। मुख्य उत्पादों में ओ-रिंग, रॉड सील, पिस्टन सील, एंड फेस स्प्रिंग सील, स्क्रैपर सील, रोटरी सील, बैक-अप रिंग और डस्ट रिंग शामिल हैं। ये क्षमताएं फील्ड में तैनाती से पहले प्रतिनिधि परीक्षण रिग्स पर सामग्रियों और डिज़ाइनों के सत्यापन के मेरे अनुशंसित दृष्टिकोण का समर्थन करती हैं।

पॉलीपैक के फायदे हैं: पीटीएफई यौगिकों का गहन अनुभव, इलास्टोमर का व्यापक पोर्टफोलियो, इन-हाउस मोल्डिंग और मशीनिंग, और एक उन्नत परीक्षण प्रयोगशाला जो गतिशील रिसाव, घर्षण, तापीय और सहनशक्ति परीक्षण करने में सक्षम है—जिससे हम प्रयोगशाला के मापदंडों को सीधे अपेक्षित फील्ड लाइफ से जोड़ सकते हैं। जटिल उच्च-गति अनुप्रयोगों के लिए, मैं अक्सर तैयार पुर्जों के बजाय इस स्तर की विशेषज्ञता वाले आपूर्तिकर्ताओं पर निर्भर रहता हूँ ताकि अनुकूलित सीलिंग सिस्टम तैयार किए जा सकें।

व्यावहारिक चेकलिस्ट और उदाहरण गणना

पूर्व-परीक्षा चेकलिस्ट

• शाफ्ट की ज्यामिति, सतह की फिनिश, रनआउट और सामग्री संबंधी डेटा एकत्र करें।
• उपयुक्त सील सामग्री और ज्यामिति (होंठ का प्रकार, स्प्रिंग प्रीलोड, बैक-अप विशेषताएं) का चयन करें।
• आवश्यक उपकरण तैयार करें: टॉर्क सेंसर, थर्मोकपल, आईआर कैमरा, एक्सेलेरोमीटर।
• टेस्ट मैट्रिक्स को परिभाषित करें: गति चरण, दबाव चरण, तापमान सेटपॉइंट, प्रति चरण अवधि।
• स्वीकृति मानदंड शामिल करें: अधिकतम रिसाव, अधिकतम तापमान वृद्धि, अनुमेय कंपन।

उदाहरण: परिधीय गति की गणना

V = π·D·n/60 सूत्र का प्रयोग करें। 18,000 RPM पर 40 mm शाफ्ट के लिए:

वी = π × 0.04 मी × 18000 / 60 ≈ π × 0.04 × 300 = π × 12 ≈ 37.7 मी/से.

परिधीय गति से यह निर्धारित होता है कि इलास्टोमेरिक लिप या पीटीएफई/कंपोजिट सील अधिक उपयुक्त है या नहीं। लगभग 38 मीटर/सेकंड की गति पर, मैं आमतौर पर फिल्ड पीटीएफई या विशेष हाई-स्पीड लिप कंपाउंड का उपयोग करने की सलाह दूंगा और डायनेमिक बैलेंसिंग और सावधानीपूर्वक रन-इन की योजना बनाऊंगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न — हाई स्पीड रोटरी सील के बारे में आम सवाल

1. हाई स्पीड रोटरी सील को क्या परिभाषित करता है?

उच्च गति अनुप्रयोग पर निर्भर करती है, लेकिन आमतौर पर इसका तात्पर्य उन स्थितियों से है जहां परिधीय गति ~20-30 मीटर/सेकंड से अधिक होती है। इन गतियों पर ऊष्मीय प्रभाव, घर्षण तापन और गतिशील असंतुलन महत्वपूर्ण डिजाइन कारक बन जाते हैं।

2. मुझे कैसे पता चलेगा कि मेरी सील को डायनेमिक बैलेंसिंग की आवश्यकता है?

यदि असेंबली उच्च आरपीएम (जहां परिधीय गति अधिक हो) पर संचालित होती है, या यदि कंपन/रनआउट स्वीकार्य सीमा से अधिक हो जाता है, तो रोटर और प्रतिनिधि सील असेंबली का गतिशील संतुलन अनुशंसित है। आईएसओ 1940 संतुलन गुणवत्ता अपेक्षाओं पर मार्गदर्शन प्रदान करता है।आईएसओ 1940).

3. क्या इलास्टोमेरिक सील का उपयोग बहुत उच्च गति पर किया जा सकता है?

इलास्टोमेरिक सील में ऊष्मा संचय और घिसाव की सीमाएँ होती हैं। अत्यधिक परिधीय गति (>30–40 मीटर/सेकंड) के लिए, दबाव और द्रव अनुकूलता के आधार पर, पीटीएफई या भरे हुए पीटीएफई सील, या यांत्रिक फेस सील अक्सर बेहतर विकल्प होते हैं।

4. कौन से परीक्षण क्षेत्र में प्रदर्शन का सबसे अच्छा अनुमान लगाते हैं?

प्रतिनिधि गति और दबाव के अंतर्गत संयुक्त रिसाव, स्थिर-अवस्था घर्षण टॉर्क, तापमान मैपिंग और कंपन/रनआउट परीक्षण सबसे अधिक पूर्वानुमानित होते हैं। नियंत्रित रन-इन परीक्षण दीर्घकालिक घिसाव दरों के बारे में अतिरिक्त जानकारी प्रदान करते हैं।

5. विशिष्ट तरल पदार्थों के लिए सील सामग्री का चयन कैसे करना चाहिए?

रासायनिक अनुकूलता चार्ट और आपूर्तिकर्ता डेटाशीट देखें और परिचालन तापमान और दबाव के तहत बेंच परीक्षणों द्वारा इसकी पुष्टि करें। संवेदनशील या आक्रामक तरल पदार्थों के लिए, आमतौर पर FFKM या फिल्ड PTFE विकल्प उपयोग किए जाते हैं; हाइड्रोलिक तेल प्रणालियों के लिए, तापमान के आधार पर FKM या NBR वेरिएंट अक्सर उपयुक्त होते हैं।

संपर्क और अगले चरण

यदि आपको हाई-स्पीड रोटरी सील के निर्धारण या सत्यापन में सहायता की आवश्यकता है, तो मैं आपके स्वीकृति मानदंडों के आधार पर रिसाव, टॉर्क, थर्मल और कंपन मापदंडों को शामिल करते हुए एक संक्षिप्त योग्यता परीक्षण कार्यक्रम चलाने की सलाह देता हूँ। अनुकूलित समाधानों के लिए, पॉलीपैक सामग्री विकास, प्रोटोटाइप निर्माण और गतिशील परीक्षण सेवाएं प्रदान करता है। उत्पाद चयन, परीक्षण प्रोटोकॉल और ऑन-साइट सत्यापन पर चर्चा करने के लिए, या अपने अनुप्रयोग के अनुरूप डेटाशीट और परीक्षण क्षमताओं का अनुरोध करने के लिए पॉलीपैक से संपर्क करें।

कॉल-टू-एक्शन: परामर्श के लिए या उत्पाद विनिर्देशों (ओ-रिंग्स, रॉड सील्स, पिस्टन सील्स, एंड फेस स्प्रिंग सील्स, स्क्रैपर सील्स, रोटरी सील्स, बैक-अप रिंग्स, डस्ट रिंग्स) को देखने के लिए, तकनीकी समीक्षा और अनुकूलित परीक्षण योजना की व्यवस्था करने के लिए पॉलीपैक की तकनीकी टीम से संपर्क करें।