مکینیکل مہروں میں توازن پیدا کرنے کا ایک نیا طریقہ

پمپ میکانی سیل کے سب سے بڑے صارفین میں سے ایک ہیں۔ جیسا کہ نام سے پتہ چلتا ہے، مکینیکل مہریں رابطے کی قسم کی مہریں ہیں، جو ایروڈینامک یا بھولبلییا کے غیر رابطہ مہروں سے مختلف ہیں۔مکینیکل مہریںمتوازن مکینیکل مہر یا کے طور پر بھی خصوصیات ہیں۔غیر متوازن مکینیکل مہر. اس سے مراد یہ ہے کہ سٹیشنری سیل کے چہرے کے پیچھے کتنے فیصد، اگر کوئی ہے تو، عمل کا دباؤ آسکتا ہے۔ اگر مہر کے چہرے کو گھومنے والے چہرے کے خلاف نہیں دھکیلا جاتا ہے (جیسا کہ ایک پشر قسم کی مہر میں ہوتا ہے) یا اس دباؤ پر عمل کرنے والے سیال کو جس کو سیل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے کو مہر کے چہرے کے پیچھے جانے کی اجازت نہیں ہوتی ہے، عمل کا دباؤ مہر کے چہرے کو پیچھے سے اڑا دے گا۔ اور کھولیں. سیل ڈیزائنر کو مطلوبہ بند ہونے والی قوت کے ساتھ مہر ڈیزائن کرنے کے لیے تمام آپریٹنگ حالات پر غور کرنے کی ضرورت ہے لیکن اتنی طاقت نہیں کہ متحرک مہر کے چہرے پر یونٹ لوڈ ہونے سے بہت زیادہ گرمی اور لباس پیدا ہو۔ یہ ایک نازک توازن ہے جو پمپ کی وشوسنییتا بناتا ہے یا توڑتا ہے۔

کے روایتی طریقے کے بجائے ایک اوپننگ فورس کو فعال کرکے متحرک مہر کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔
بند ہونے والی قوت کو متوازن کرنا، جیسا کہ اوپر بیان کیا گیا ہے۔ یہ مطلوبہ بند ہونے والی قوت کو ختم نہیں کرتا ہے لیکن پمپ ڈیزائنر اور صارف کو مہر کے چہروں کو وزن کم کرنے یا اتارنے کی اجازت دے کر ایک اور دستک دیتا ہے، اور ضروری بند ہونے والی قوت کو برقرار رکھتا ہے، اس طرح ممکنہ آپریٹنگ حالات کو چوڑا کرتے ہوئے گرمی اور پہننے کو کم کرتا ہے۔

خشک گیس کی مہریں (DGS)، جو اکثر کمپریسرز میں استعمال ہوتے ہیں، مہر کے چہروں پر ایک اوپننگ فورس فراہم کرتے ہیں۔ یہ قوت ایروڈائنامک بیئرنگ کے اصول کے ذریعہ بنائی گئی ہے، جہاں ٹھیک پمپنگ نالی مہر کے ہائی پریشر پراسیس سائیڈ سے، خلا میں اور مہر کے چہرے پر ایک غیر رابطہ سیال فلم بیئرنگ کے طور پر گیس کی حوصلہ افزائی کرنے میں مدد کرتی ہے۔

خشک گیس مہر کے چہرے کی ایروڈینامک بیئرنگ اوپننگ فورس۔ لائن کی ڈھلوان ایک خلا میں سختی کی نمائندہ ہے۔ نوٹ کریں کہ فرق مائکرون میں ہے۔
یہی رجحان ہائیڈرو ڈائنامک آئل بیرنگ میں بھی ہوتا ہے جو زیادہ تر بڑے سینٹری فیوگل کمپریسرز اور پمپ روٹرز کو سپورٹ کرتے ہیں اور روٹر ڈائنامک سنٹریسیٹی پلاٹوں میں دیکھا جاتا ہے جسے بینٹلی نے دکھایا ہے یہ اثر ایک مستحکم بیک اسٹاپ فراہم کرتا ہے اور ہائیڈرو ڈائنامک آئل بیرنگ اور ڈی جی ایس کی کامیابی میں ایک اہم عنصر ہے۔ . مکینیکل مہروں میں ٹھیک پمپنگ گرووز نہیں ہوتے ہیں جو ہو سکتا ہے کہ ایرو ڈائنامک DGS چہرے میں پائے جائیں۔ گیس سے بند ہونے والی قوت کو کم کرنے کے لیے بیرونی دباؤ والے گیس کے اثر کے اصولوں کو استعمال کرنے کا ایک طریقہ ہو سکتا ہے۔مکینیکل مہر کا چہرہs.

فلوڈ فلم بیئرنگ پیرامیٹرز بمقابلہ جرنل سنکی تناسب کے کوالٹیٹو پلاٹ۔ جب جرنل بیئرنگ کے مرکز میں ہوتا ہے تو سختی، K، اور ڈیمپنگ، D، کم سے کم ہوتے ہیں۔ جیسا کہ جرنل بیئرنگ سطح کے قریب آتا ہے، سختی اور نم ہونے میں ڈرامائی طور پر اضافہ ہوتا ہے۔

بیرونی دباؤ والے ایروسٹیٹک گیس بیرنگ دباؤ والی گیس کا ایک ذریعہ استعمال کرتے ہیں، جب کہ متحرک بیرنگ خلا کے دباؤ کو پیدا کرنے کے لیے سطحوں کے درمیان رشتہ دار حرکت کا استعمال کرتے ہیں۔ بیرونی دباؤ والی ٹیکنالوجی کے کم از کم دو بنیادی فائدے ہیں۔ سب سے پہلے، دباؤ والی گیس کو مہر کے چہروں کے درمیان براہ راست انجکشن لگایا جا سکتا ہے بجائے اس کے کہ گیس کی حوصلہ افزائی کرنے کی بجائے سیل گیپ میں اتلی پمپنگ نالیوں کے ساتھ جو حرکت کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ گردش شروع ہونے سے پہلے مہر کے چہروں کو الگ کرنے کے قابل بناتا ہے۔ یہاں تک کہ اگر چہروں کو ایک دوسرے کے ساتھ مسح کیا گیا ہو، وہ صفر رگڑ شروع ہونے اور ان کے درمیان براہ راست دباؤ ڈالنے پر رک جانے کے لیے کھل جائیں گے۔ مزید برآں، اگر مہر گرم چل رہی ہے، تو بیرونی دباؤ سے مہر کے چہرے پر دباؤ بڑھانا ممکن ہے۔ تب یہ خلا دباؤ کے ساتھ متناسب طور پر بڑھے گا، لیکن قینچ سے آنے والی حرارت اس خلا کے مکعب فنکشن پر گرے گی۔ یہ آپریٹر کو گرمی کی پیداوار کے خلاف فائدہ اٹھانے کی ایک نئی صلاحیت فراہم کرتا ہے۔

کمپریسرز میں ایک اور فائدہ یہ ہے کہ چہرے پر کوئی بہاؤ نہیں ہے جیسا کہ ڈی جی ایس میں ہے۔ اس کے بجائے، سب سے زیادہ دباؤ مہر کے چہروں کے درمیان ہوتا ہے، اور بیرونی دباؤ فضا میں بہے گا یا ایک طرف اور دوسری طرف سے کمپریسر میں جائے گا۔ یہ عمل کو خلا سے دور رکھ کر وشوسنییتا کو بڑھاتا ہے۔ پمپوں میں یہ کوئی فائدہ نہیں ہو سکتا ہے کیونکہ کمپریس ایبل گیس کو پمپ میں زبردستی ڈالنا ناپسندیدہ ہو سکتا ہے۔ پمپ کے اندر دبانے والی گیسیں کاویٹیشن یا ایئر ہتھوڑے کے مسائل کا سبب بن سکتی ہیں۔ تاہم، پمپ کے عمل میں گیس کے بہاؤ کے نقصان کے بغیر پمپوں کے لیے غیر رابطہ یا رگڑ سے پاک مہر رکھنا دلچسپ ہوگا۔ کیا یہ ممکن ہے کہ صفر بہاؤ کے ساتھ بیرونی دباؤ والی گیس کا اثر ہو؟

معاوضہ
تمام بیرونی دباؤ والے بیرنگ کا کسی نہ کسی طرح کا معاوضہ ہوتا ہے۔ معاوضہ پابندی کی ایک شکل ہے جو ریزرو میں دباؤ کو واپس رکھتی ہے۔ معاوضے کی سب سے عام شکل سوراخوں کا استعمال ہے، لیکن نالی، قدم اور غیر محفوظ معاوضے کی تکنیکیں بھی ہیں۔ معاوضہ بیرنگ یا مہر والے چہروں کو بغیر چھوئے ایک دوسرے کے قریب چلنے کے قابل بناتا ہے، کیونکہ وہ جتنے قریب آتے ہیں، ان کے درمیان گیس کا دباؤ اتنا ہی زیادہ ہوتا ہے، جو چہروں کو الگ کر دیتا ہے۔

مثال کے طور پر، ایک فلیٹ سوراخ کے نیچے معاوضہ گیس بیئرنگ (تصویر 3)، اوسط
خلا میں دباؤ چہرے کے حصے سے تقسیم ہونے والے بیئرنگ پر کل بوجھ کے برابر ہو جائے گا، یہ یونٹ لوڈنگ ہے۔ اگر یہ ذریعہ گیس کا دباؤ 60 پاؤنڈ فی مربع انچ (psi) ہے اور چہرے کا رقبہ 10 مربع انچ ہے اور 300 پاؤنڈ بوجھ ہے تو بیئرنگ گیپ میں اوسطاً 30 psi ہوگا۔ عام طور پر، فرق تقریباً 0.0003 انچ ہوگا، اور چونکہ یہ فرق بہت چھوٹا ہے، اس لیے بہاؤ صرف 0.2 معیاری مکعب فٹ فی منٹ (scfm) ہوگا۔ کیونکہ ریزرو میں گیپ ہولڈنگ پریشر کو واپس رکھنے سے ذرا پہلے ایک اورفیس ریسٹریکٹر ہوتا ہے، اگر بوجھ 400 پاؤنڈ تک بڑھ جاتا ہے تو بیئرنگ گیپ تقریباً 0.0002 انچ تک کم ہو جاتا ہے، جو گیپ کے ذریعے بہاؤ کو 0.1 scfm نیچے روکتا ہے۔ دوسری پابندی میں یہ اضافہ اورفیس ریسٹریکٹر کو کافی بہاؤ فراہم کرتا ہے تاکہ خلا میں اوسط دباؤ 40 psi تک بڑھ جائے اور بڑھے ہوئے بوجھ کو سہارا دے سکے۔

یہ کوآرڈینیٹ میجرنگ مشین (سی ایم ایم) میں پائے جانے والے عام سوراخ والے ایئر بیئرنگ کا کٹا وے سائیڈ کا منظر ہے۔ اگر نیومیٹک سسٹم کو "معاوضہ بیئرنگ" سمجھا جانا ہے تو اسے بیئرنگ گیپ کی پابندی کے اوپری حصے میں پابندی کی ضرورت ہے۔
سوراخ بمقابلہ غیر محفوظ معاوضہ
آریفائس معاوضہ معاوضے کی سب سے زیادہ استعمال ہونے والی شکل ہے ایک عام سوراخ میں سوراخ کا قطر .010 انچ ہو سکتا ہے، لیکن چونکہ یہ چند مربع انچ رقبے کو کھا رہا ہے، یہ اپنے سے زیادہ رقبہ کے کئی آرڈرز کو کھا رہا ہے، اس لیے رفتار گیس کی زیادہ ہو سکتی ہے. اکثر، سوراخوں کو یاقوت یا نیلم سے قطعی طور پر کاٹا جاتا ہے تاکہ سوراخ کے سائز کے کٹاؤ سے بچا جا سکے اور اس طرح بیئرنگ کی کارکردگی میں تبدیلی آتی ہے۔ ایک اور مسئلہ یہ ہے کہ 0.0002 انچ سے نیچے کے خلاء پر، سوراخ کے ارد گرد کا علاقہ باقی چہرے کی طرف بہاؤ کو دبانا شروع کر دیتا ہے، جس مقام پر گیس فلم کا گرنا ہوتا ہے۔ سوراخ اور کوئی بھی نالی لفٹ شروع کرنے کے لیے دستیاب ہے۔ یہ ایک اہم وجہ ہے کہ بیرونی دباؤ والے بیرنگ سیل کے منصوبوں میں نظر نہیں آتے ہیں۔

یہ غیر محفوظ معاوضہ والے بیئرنگ کا معاملہ نہیں ہے، اس کے بجائے سختی برقرار رہتی ہے۔
جیسے جیسے بوجھ بڑھتا ہے اور فرق کم ہوتا ہے، اسی طرح ڈی جی ایس (تصویر 1) کے معاملے میں اضافہ ہوتا ہے۔
hydrodynamic تیل بیرنگ. بیرونی دباؤ والے غیر محفوظ بیرنگ کی صورت میں، بیئرنگ ایک متوازن قوت موڈ میں ہوگی جب ان پٹ پریشر کے اوقات میں رقبہ بیئرنگ پر کل بوجھ کے برابر ہوگا۔ یہ ایک دلچسپ ٹرائیولوجیکل کیس ہے کیونکہ یہاں صفر لفٹ یا ایئر گیپ ہے۔ صفر بہاؤ ہو گا، لیکن بیئرنگ کے چہرے کے نیچے کاؤنٹر سطح کے خلاف ہوا کے دباؤ کی ہائیڈرو سٹیٹک قوت اب بھی کل بوجھ کو کم کرتی ہے اور اس کے نتیجے میں رگڑ کے قریب صفر گتانک پیدا ہوتا ہے — حالانکہ چہرے ابھی بھی رابطے میں ہیں۔

مثال کے طور پر، اگر گریفائٹ سیل کے چہرے کا رقبہ 10 مربع انچ اور 1,000 پاؤنڈ کلوزنگ فورس ہے اور گریفائٹ میں رگڑ کا گتانک 0.1 ہے، تو اسے حرکت شروع کرنے کے لیے 100 پاؤنڈ قوت کی ضرورت ہوگی۔ لیکن اس کے چہرے پر غیر محفوظ گریفائٹ کے ذریعے 100 psi کے بیرونی دباؤ کے ذریعہ کے ساتھ، حرکت شروع کرنے کے لیے بنیادی طور پر صفر قوت کی ضرورت ہوگی۔ یہ اس حقیقت کے باوجود ہے کہ اب بھی 1,000 پاؤنڈ کلوزنگ فورس دونوں چہروں کو ایک ساتھ نچوڑ رہی ہے اور یہ کہ چہرے جسمانی رابطے میں ہیں۔

سادہ بیئرنگ میٹریل کی ایک کلاس جیسے: گریفائٹ، کاربن اور سیرامکس جیسے ایلومینا اور سلکان کاربائیڈز جو ٹربو انڈسٹریز کے لیے مشہور ہیں اور قدرتی طور پر غیر محفوظ ہیں اس لیے انہیں بیرونی دباؤ والے بیرنگ کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے جو کہ غیر رابطہ فلوڈ فلم بیرنگ ہیں۔ ایک ہائبرڈ فنکشن ہے جہاں بیرونی دباؤ کا استعمال رابطے کے دباؤ یا مہر کی بند ہونے والی قوت کو کم کرنے کے لیے کیا جاتا ہے جو رابطہ کرنے والے مہر کے چہروں پر چل رہی ہے۔ یہ پمپ آپریٹر کو مکینیکل مہروں کا استعمال کرتے ہوئے مسئلہ کی ایپلی کیشنز اور تیز رفتار کارروائیوں سے نمٹنے کے لیے پمپ کے باہر کچھ ایڈجسٹ کرنے کی اجازت دیتا ہے۔

یہ اصول برش، کمیوٹیٹرز، ایکسائٹرز، یا کسی بھی رابطہ کنڈکٹر پر بھی لاگو ہوتا ہے جو گھومنے والی اشیاء کو آن یا آف کرنے کے لیے ڈیٹا یا برقی کرنٹ لینے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ جیسے جیسے گھومنے والے تیزی سے گھومتے ہیں اور رن آؤٹ بڑھتے ہیں، ان آلات کو شافٹ کے ساتھ رابطے میں رکھنا مشکل ہو سکتا ہے، اور شافٹ کے خلاف انہیں پکڑے ہوئے بہار کے دباؤ کو بڑھانا اکثر ضروری ہوتا ہے۔ بدقسمتی سے، خاص طور پر تیز رفتار آپریشن کے معاملے میں، رابطہ قوت میں یہ اضافہ زیادہ گرمی اور پہننے کے نتیجے میں بھی ہوتا ہے۔ اوپر بیان کردہ مکینیکل مہر کے چہروں پر لاگو ایک ہی ہائبرڈ اصول یہاں بھی لاگو کیا جا سکتا ہے، جہاں اسٹیشنری اور گھومنے والے حصوں کے درمیان برقی چالکتا کے لیے جسمانی رابطے کی ضرورت ہوتی ہے۔ بیرونی دباؤ کو ہائیڈرولک سلنڈر کے دباؤ کی طرح متحرک انٹرفیس پر رگڑ کو کم کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے جبکہ پھر بھی برش یا سیل چہرے کو گھومنے والی شافٹ کے ساتھ رابطے میں رکھنے کے لیے درکار اسپرنگ فورس یا کلوزنگ فورس میں اضافہ ہوتا ہے۔