شفت پمپ روغن داغ چیست؟

شفت پمپ روغن داغ ، گشتاور را به پروانه های پمپ های گریز از مرکز یا به عناصر جابجایی پمپ های جابجایی مثبت دوار منتقل می کند. شفت پمپ های جابجایی مثبت رفت و برگشتی شکل میل لنگ یا میل بادامک به خود می گیرد.

شفت پمپ جزء اصلی و مرکزی یک روتور پمپ است و پروانه ها، آستین های شفت (به عنوان مثال آستین های فاصله دهنده بین پروانه ها یا آستین های محافظ شفت در ناحیه سیل شفت)، یاتاقان ها (بلبرینگ های عنصر نورد یا آستین های یاتاقان ساده و رانش را حمل می کند. ). شافت پمپ در برخی موارد دیسک ها یا درام ها را متعادل می کند و کوپلینگ و همچنین سایر اجزایی که بخشی از روتور هستند (به عنوان مثال پرتاب کننده ها، دیسک های متعادل کننده، القا کننده ها، مهره های شفت). شفت‌های توخالی پمپ‌های پروانه دارای میله تنظیمی هستند که مکانیسم تنظیم را فعال می‌کند.

شافت پمپ علاوه بر انتقال انرژی، محور پمپ به گونه‌ای طراحی شده است که اجزای دوار را روی روتور پمپ در داخل سوراخ‌های محفظه پمپ قرار دهد، به گونه‌ای که اولی هنگام کار پمپ، با در نظر گرفتن انحراف شفت، با دومی تماس نگیرد.

لازم است فاصله شعاعی بین روتور پمپ و محفظه پمپ، یعنی شکاف خلاصی را تا حد امکان کوچک نگه دارید تا تلفات جریان و میزان نشتی کاهش یابد. این بدان معنی است که ممکن است برخی از تماس ها در این شکاف های خالی تحت شرایط عملکردی خاص در پمپ های چند مرحله ای رخ دهد و بنابراین مواد مورد استفاده در این مکان ها باید حداقل خواص لغزشی خاصی داشته باشند.

هنگام تعیین اندازه محور پمپ، نه تنها حداکثر گشتاورها و انحرافات مجاز محور، بلکه هرگونه ارتعاش خمشی و پیچشی که ممکن است ایجاد شود، ضروری است. تعیین سرعت های بحرانی به دانش عملی خوبی نیاز دارد زیرا جنبه هایی مانند تأثیر میرایی (که از نظر تئوری به سختی قابل پیش بینی است) اعمال شده توسط شکاف های دریچه گاز و اثرات سفت کننده ویژه ناشی از حالت های مختلف نصب باید در نظر گرفته شوند. در نهایت، اثرات خوردگی بر روی مواد شفت باید در نظر گرفته شود، به استثنای شفت های “خشک” (شفت هایی که با سیال مورد استفاده در تماس نیستند)، یعنی باید از درجه مواد مقاوم در برابر خوردگی استفاده شود. با این حال، در همه موارد، ماده شفت باید طوری انتخاب شود که اطمینان حاصل شود که در طول زمان در اثر نوسانات دما دچار تغییر شکل دائمی نمی شود

جنس های شفت پمپ

1. چدن

کشورهای مختلف روش های مختلفی برای بیان آهن خاکستری یا چدن دارند. برای مثال کد ژاپن FC، کد آلمان GG و ایالات متحده Class است. چدن خاکستری رایج ترین چدن مورد استفاده است، نام کد GB HT است. بدنه پمپ، پروانه، پوشش پمپ، تعلیق و غیره از پمپ آب تمیز عمومی همه از این ماده استفاده می کنند، معمولا از سه نوع درجه استفاده می کنند: HT150، HT200، HT250. برای پایه، لنت و سایر قطعات غیر اصلی بیشتر از HT150، بدنه پمپ، پوشش پمپ، تعلیق و غیره بیشتر از HT200 استفاده می شود، در حالی که پروانه، حلقه دهان، آستین شفت (منظور غلاف و مهره اتصال شفت ) ، و غیره بیشتر از HT250 استفاده می کنند.

بیان آهن خاکستری از کشوری به کشور دیگر متفاوت است، مانند اسم رمز ژاپن FC، اسم رمز آلمان GG، ایالات متحده Class است.

2. چدن داکتیل

چدن داکتیل نوعی چدن با عملکرد جامع بهتر است و کد استاندارد ملی QT است. از آنجایی که خواص مکانیکی آن نزدیک به فولاد است و خواص ریخته گری و فرآیند پذیری آن بهتر از فولاد است، معمولاً به عنوان جایگزینی برای فولاد ریخته گری استفاده می شود. رایج ترین گریدهای مورد استفاده عبارتند از: QT450-10، QT500-7، QT600-3. استاندارد DIN از GGG برای چدن داکتیل و از آهن داکتیل برای ایالات متحده استفاده می کند. علاوه بر این، چدن مقاوم در برابر خوردگی با چدن سیلیکونی بالا، چدن مقاوم در برابر سایش، چدن سفید چدن، چدن چدنی با چقرمگی بالا و غیره وجود دارد.

3. فولاد ریخته گری

با افزایش استحکام فولاد ریخته‌گری، معمولاً زمانی که فشار بیشتر از 1.6 مگاپاسکال باشد، فولاد ریخته‌شده بیشتر برای قطعات تحمل‌کننده فشار استفاده می‌شود.از آنجایی که استحکام فولاد ریخته گری زیاد می شود، معمولاً زمانی که فشار > 1.6 مگاپاسکال باشد، قطعات تحمل کننده فشار بیشتر از فولاد ریخته گری استفاده می کنند، کد استاندارد ملی آن ZG است، رایج ترین مارک مورد استفاده ZG230-450، ژاپن و ایالات متحده معمولاً از CS برای بیان فولاد ریختگی استفاده کنید.

4. فولاد ضد زنگ

فولادهای زنگ نزن مارتنزیتی مانند 2Cr13 و 3Cr13 خواص مکانیکی بهتری نسبت به فولادهای زنگ نزن آستنیتی دارند و معمولاً به عنوان موادی برای شفت و آستین پمپ استفاده می شوند. کدهای مربوطه در ژاپن و ایالات متحده SS420 هستند.

علاوه بر این، فولاد ضد زنگ با آلیاژ بالا (آلیاژ شماره 20) و فولاد ضد زنگ دوبل نیز مواد مقاوم در برابر خوردگی ایده آل هستند.

5. فولاد ساختاری کربن

معمولاً به فولاد ساختاری کربن معمولی و فولاد ساختاری کربنی با کیفیت بالا تقسیم می شود. یک فولاد ساختاری معمولی کربنی Q235 است که بیشتر برای انواع مختلف صفحات و مقاطع فولادی استفاده می شود. نماینده ترین فولاد کربنی با کیفیت بالا فولاد شماره 45 است که به طور گسترده برای مواد شفت پمپ در مواقعی که نیازی به خوردگی وجود ندارد استفاده می شود.

6. فولاد آلیاژی

شاخص ترین فولاد آلیاژی 40Cr است که معمولاً به عنوان ماده ای برای شفت پمپ های با مقاومت بالا استفاده می شود.

7. مواد غیر فلزی

مواد غیر فلزی برای پمپ ها عمدتاً برای آب بندی استفاده می شود، مانند پلی تترا فلوئورواتیلن، لاستیک فلوئور، لاستیک نیتریل و غیره که در این میان پلی تترا فلوراتیلن به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی و مقاومت در برابر دمای بالا برای آب بندی پمپ های شیمیایی و آب بندی های مکانیکی استفاده می شود. تقریباً برای تمام محیط های شیمیایی در دمای 250 درجه سانتی گراد مناسب است. معایب آن سختی بالا و سختی در مونتاژ است. بزرگ.

لاستیک فلوئور نیز یک ماده مقاوم در برابر دما و خوردگی است. مقاومت دمای بالایی ترجیحاً 160 درجه سانتیگراد است. هنگامی که کاربر نیاز خاصی ندارد، پمپ های شیمیایی شرکت از حلقه سیل مواد استفاده می کنند. اما لاستیک نیتریل عمدتاً برای سیل روغن یا استاتیک در آب استفاده می شود.

جدول متریال شفت پمپ روغن داغ

Description Material Material variant
GG GB GC BB SG SB SC CC
Volute
Grey cast iron EN-GJL-250 /
A 48 Cl. 35B
Bronze CC480K-GS / B30 C90700
Nodular cast iron EN-GJS-400-15 /
A536 Gr. 60-40-18
Stainless steel 1.4408 / A743 Gr. CF8 M
Conical casing cover Grey cast iron EN-GJL-250 /
A 48 Cl. 35B
Bronze CC480K-GS / B30 C90700
Nodular cast iron EN-GJS-400-15 /
A536 Gr. 60-40-18
Stainless steel 1.4408 / A743 Gr. CF8 M
Cylindrical casing cove Grey cast iron EN-GJL-250 /
A 48 Cl. 35B
o o o
Stainless steel 1.4408 /
A743 Gr. CF8 M
o
Bronze CC480K-GS / B30 C90700 o
Shaft Tempered steel C45+N
Chrome steel 1.4057+QT800 o o o o o o
Duplex stainless steel 1.4462 / UNS S31803 o o o o o o
Impeller Grey cast iron EN-GJL-250 /
A 48 Cl. 35B
Bronze CC480K DW
Stainless steel 1.4408 / A743 Gr. CF8 M
Bearing bracket Grey cast iron EN-GJL-250 /
A 48 Cl. 35B1)
Nodular cast iron EN-GJS-400-18-LT2)
Gaskets DPAF, asbestos-free
Casing wear ring, suction
side
JL / lamellar graphite cast iron
Stainless steel (CrNiMoST)3) o o o
Bronze CC495K-GS o o
Casing wear ring,
discharge side
JL / lamellar graphite cast iron
Stainless steel (CrNiMoST)3) o o o
Bronze CC495K-GS o o
Shaft sleeve4) Stainless steel (CrNiMoST)3)
Shaft protecting sleeve5 Stainless steel (CrNiMoST)3)
Chrome steel 1.4122+QT750
Studs Steel 8.8
A4-70/ A193 Gr. B8M Cl. 2 o o o o o o
Screw plugs Steel
A4/ AISI 316 o o o o o o
Nut 8+A2A/ 8+B633 SC1 TP3
A4/ AISI 316 o o o o o o
mpeller nut A4/ AISI 316 o o
Steel 8

طراحی سیل شفت

طراحی سیل شفت پمپ بر اساس یکی از دو اصل زیر است:

آب بندی با استفاده از یک شکاف شعاعی باریک (موازی با محور شفت) یا یک شکاف محوری باریک (در زاویه قائم به محور شفت). برای هر دو اصل آب بندی، شکاف ها ممکن است از طراحی تماسی یا غیر تماسی استفاده کنند.

شکل 1 سیل شفت را ببینید

طبقه بندی -سیل-شفت

شکل 1 سیل شفت: طبقه بندی سیل

اگر فقط از آب بند های شکاف کنترل شده بدون تماس استفاده شود، همیشه می توان مقدار قابل توجهی از مایع نشتی را فرض کرد. بنابراین این سیستم آب بندی برای سیالات مضر برای محیط زیست مورد استفاده کمتر مناسب است.

سیل شفت به دلیل ماهیت خود مستعد نشتی هستند و در برخی از انواع نشتی در واقع برای اطمینان از عملکرد صحیح آب بندی ضروری است. این پیشنهاد که یک شفت آب بند “نشت صفر” را ایجاد می کند، گمراه کننده است. با این حال، بسته به نوع سیل انتخاب شده، میزان نشتی می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. یک پمپ حلقوی با سرعت محیطی در ناحیه آب بندی 20 متر بر ثانیه و فشار آب بندی 15 بار که از بسته بندی گلند برای آب بندی استفاده می کند دارای نرخ نشتی حدود 5 تا 8 لیتر در ساعت است در حالی که میزان نشتی یک سیل مکانیکی که در شرایط یکسان استفاده می شود فقط تقریباً است. 6 سانتی متر در ساعت (0.006 لیتر در ساعت).

نرخ نشتی 4 تا 6000 لیتر در ساعت برای پمپ تغذیه دیگ بخار که توسط یک حلقه سیل شناور سیل شده است بسیار زیاد است. در این حالت، قطر آب بندی 200 میلی متر و فشار 40 بار، سرعت چرخش 6000 دور در دقیقه (~ 63 متر بر ثانیه) است.

به دلیل تفاوت در طراحی پمپ ها، انواع آب بندی های جداگانه لزوما برای هر نوع کاربرد مناسب نیستند. نوع آب بندی مورد استفاده به سرعت لغزش، فشار آب بندی و دمای سیال بستگی دارد.

شکل 2 سیل شفت را ببینید

در مورد کاسه نمدهای محور دینامیکی نوع تماسی، قطعاتی که باید آب بندی شوند نسبت به یکدیگر حرکت می کنند. به همین دلیل سیل های شفت تماس با لب و تماس خط (مثلاً آب بند لب) فقط برای استفاده با اختلاف فشار بسیار کم مانند مواردی که هنگام آب بندی در برابر روغن یاتاقان رخ می دهد مناسب هستند و معمولاً قابل تنظیم نیستند.

محدودیت های کاربرد سیل شفت

آب بندی لبه سیل شفت

شکل 3 سیل شفت را ببینید

شکل 3 سیل شفت: آب بند لب

سیل شفت نوع تماس را می توان به دو دسته استاتیک یا دینامیک طبقه بندی کرد. انواع سیل پویا شامل پکینگ های گلند و سیل های مکانیکی می باشد. شکل 1 سیل شفت را ببینید.

پکینگ پیچ گلند شافت

آب بند یا پکینگ پیچ‌های «گلند» (Gland) شفت ، محدودیت کاربرد پیچ های گلند شفت در درجه اول با میزان دفع گرمای ایجاد شده در اثر اصطکاک تعیین می شود. برای آب بندی گلند شافت ، آب نشتی در واقع با استفاده از یک آستین محافظ شفت (منظور از آستین قسمت اتصال دهنده شفت به پمپ است) خنک‌شده داخلی و یک ژاکت (محافظ) خنک‌کننده از قبل خنک می‌شود.

مواد آب بندی که به طور کلی مورد استفاده قرار می گیرند، طناب های بافته شده از نخ های بدون آزبست مانند Ramie, Aramid، PTFE، الیاف گرافیت یا پنبه هستند که بر روی ماشین های مخصوص پردازش می شوند تا نوارهای مربعی بی پایان را تشکیل دهند.

آب بندها قابل تنظیم هستند و برای فشارها و سرعت های محیطی بالاتر نسبت به لب بند مناسب هستند. بسته به اینکه پمپ در عملیات سر مکش یا بالابر مکش کار می کند یا اینکه مایع تمیز یا آلوده را کنترل می کند، انواع بسته بندی متفاوتی استفاده می شود.

در صورت فشار مثبت، پکینگ گلند مجهز به سه تا پنج حلقه آب بند است. این حلقه‌های بسته‌بندی به‌صورت محوری از طریق فالوور گلند به هم فشرده می‌شوند. در نتیجه آنها به صورت شعاعی منبسط می شوند که به این معنی است که فشار روی آستین محافظ شفت افزایش می یابد. این بر عرض شکاف و نرخ نشت در این مکان تأثیر دارد.

شکاف شعاعی (شیارهای شعاعی) بین آستین محافظ شفت و حلقه های اب بندی اجازه می دهد تا مایع به بیرون نشت کند. این نشتی برای دفع مطمئن گرمای ایجاد شده در اثر اصطکاک از شکاف مورد نیاز است. هنگام سفت کردن پیچ های گلند، پیدا کردن نرخ نشتی قابل قبول و خنک کننده اب بندی گلند کافی مهم است.

معنی پکنیگ

 «پکینگ» (Packing) یا «Packing Seal» سیل دینامیکی است که سبب آب‌بندی قطعات دوار در سیستم‌های مکانیکی می‌شود.

اصول عملکرد پکینگ

بعد از این‌که پکینگ در حفره مخصوص آب‌بندی قرار داده شد، توسط پیچ‌های «گلند» (Gland) یا همان شیار آب‌بندی، به صورت محوری فشرده می‌شود. به هنگام حرکت نسبی شفت و پکینگ و به دلیل پلاستیسیته پکینگ، نیرویی شعاعی ایجاد و سبب تماس پکینک با شفت خواهد شد.
در همین زمان، ماده روان‌کار نیز لایه نازک روغنی در سطح تماس ایجاد می‌کند که به آن «اثر یاتاقان» (Bearing Effect) می‌گویند. در فرورفتگی‌هایی که تماس ایجاد نشده است، شیاری روغنی ایجاد خواهد شد. بنابراین، بخش‌های تماسی و غیرتماسی، شکلی مارپیچ را ایجاد می‌کنند که نقش مهمی در جلوگیری از نشتی سیالات دارند و اساس عملکرد پکنیگ نیز بر اساس همین لایه‌های نازک و شکل‌های مارپیچ بنا شده است.

انواع پکینگ

پکینگ‌ها را می‌توان به دو دسته کلی تقسیم‌بندی کرد که در ادامه به توضیح آن خواهیم پرداخت.

درزگیر نواری

«درزگیر نواری» (Felt Seal) همانطور که از نام آن پیداست، شامل نوارهایی است که در درون شیار و پوسته آب‌بند قرار می‌گیرند. در آب‌بندهای تماسی، این نوع از آب‌بندی به عنوان ساده‌ترین روش برای جلوگیری از نشتی روغن استفاده می‌شود و در موتورهایی با سرعت، دما و فشار پایین کاربرد دارد. آب‌بندهای نواری همچنین به عنوان محافظ گرد و غبار نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند اما برای آب‌بندی گازها مناسب نیستند.

پکنیگ

نوع دیگری که استفاده بیشتری نیز دارند «پکینگ» (Packing Seal) نام دارد که در دما و فشار بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. به طور مثال، پکینگ روغنی آزبستی می‌تواند آب‌بندی مناسبی را تا فشار 170psi و دمای ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد فراهم کند. البته این نوع از پکینگ باید در سرعت‌هایی پایین مورد استفاده قرار بگیرند. زمانی که در یک پمپ آب از پکینگ استفاده می‌کنیم، سرعت پمپ نباید بیشتر از ۶ متر بر ثانیه باشد چراکه این نوع آب‌بندها در برابر خوردگی مقاوم نیستند و سطح تماس شفت و پکینگ و همچنین فشار آن بر روی شفت بسیار زیاد است و در نتیجه، خوردگی بالایی را بوجود می‌آورد.

گلند خنک شده با آب

شکل 4 سیل شفت را ببینید

شکل 4 سیل شفت: پکینگ گلند خنک شده با آب

از آنجایی که نشتی با پکینگ های گلند در مقایسه با سیل های مکانیکی نسبتاً زیاد است، موارد اولی عمدتاً فقط برای سیالات دوستدار محیط زیست به کار می روند.

پکینگ گلند را می توان بدون خنک کردن برای دمای سیال تا 120 درجه سانتیگراد کار کرد.

هنگام استفاده با آب گرم تا دمای 180 درجه سانتیگراد، پکینگ گلند باید با یک ژاکت خنک کننده مجهز شود. برای دماهای بالاتر، خنک‌سازی از طریق ترکیبی از آستین محافظ شفت خنک‌شده داخلی و یک ژاکت خنک‌کننده تضمین می‌شود.

اگر پمپ در عملیات بالابر مکش استفاده می شود، یک خط سیال مانع و یک حلقه فانوس نصب شده پس از اولین حلقه بسته بندی اطمینان می دهد که هوا نمی تواند از طریق بسته بندی وارد شود. به شرطی که پمپ یک سیال تمیز را کنترل کند، این سیال مانع از طریق نازل تخلیه پمپ یا از طریق سوراخ داخلی تامین می شود.

نقشه شفت در پمپ گریز از مرکز

نقشه-شفت-و-دیگر-اجزای-پمپ

با توجه به شماره مشخص شده در نقشه بالا جایگاه شفت و سایر اجزای پمپ نشان داده شده است.

Part No. Description Part No. Description
102 Volute casing 523 Shaft sleeve
161 Casing cover 550.95/30 Disc
183 Support foot 554.98 Lock washer
210 Shaft 81-92.01/.02 Cover plate
230 Impeller 901.04/.30/.31/.98 Hexagon head bolt
321.01/.02 Deep groove ball bearing 902.01/.15 Stud
330 Bearing bracket 903.01/.02/.03/.04 Screw plug
360.01/.02 Bearing cover 914.02 Round-head screw
400.10/.75 Gasket 920.01/.15/.95 Hexagon nut
400.01/.02/.03/.04 Joint ring 930.95 Spring washer
شفت روتور تو خالی

شفت روتور چیست؟

شفت روتور جزء مرکزی موتور الکتریکی است. شفت روتور شفت حامل برای هسته چند لایه روتور است و بنابراین گشتاور القایی الکتریکی را از طریق یک اتصال مثبت مربوطه در گیربکس منتقل می کند. علاوه بر نیاز به تحمل روتور و انواع اتصالات، طراحی شفت روتور بسیار به مفهوم خنک کننده انتخابی موتور الکتریکی بستگی دارد. به خصوص با موتورهای الکتریکی بزرگتر و در نتیجه شفت های روتور بزرگتر و طولانی تر، شفت توخالی جنبه های طراحی جدیدی را هم برای سیستم خنک کننده و هم برای ساخت سبک وزن امکان پذیر می کند. با این حال، مهم ترین عملکرد انتقال گشتاور از انرژی الکتریکی به انرژی جنبشی در جعبه دنده و در نتیجه حرکت است. با توجه به سرعت چرخش بالا تا بیش از 20000 دور در دقیقه و گشتاور بالا،محورهای روتور در معرض بارهای بسیار بالایی قرار دارند. این به اجزای با استحکام بالا نیاز دارد که هنوز باید خواسته های بالایی را در طراحی سبک وزن برآورده کنند.

اساس طراحی شفت روتور

  • با توجه به نیاز مشتری، شفت های روتور را می توان به عنوان شفت توخالی و همچنین شفت جامد طراحی کرد
  • طراحی سبک وزن با استفاده از لوله و به عنوان یک نسخه ساخته شده با فناوری اختراع Tekmount®
    امکان ترکیب مواد مختلف
  • شفت روتور آماده برای نصب یا به عنوان یک قسمت نیمه تمام نزدیک به کانتور نهایی
  • وزن کم (حفظ منابع) و ظرفیت انتقال بالا
  • تخصص بالای فرآیند در زمینه های شکل دهی، چرخش چرخشی، تراشکاری، سخت شدن، شکل دهی محوری، سنگ زنی
  • Splines را می توان با توجه به نیاز مشتری تغییر داد
  • تخصص توسعه و تولید نمونه اولیه
شفت روتور جامد