- ▸PV = áp suất mặt × vận tốc trượt trung bình; đây là đầu vào đầu tiên để lựa chọn — tính PV trước, sau đó chọn cặp vật liệu
- ▸Cặp vật liệu chuẩn cho PV cao là than chì carbon (vòng mềm) kết hợp với silicon carbide (vòng cứng), cân bằng ma sát thấp, dẫn nhiệt và khả năng chống chịu chất rắn
- ▸Khả năng chịu PV thay đổi mạnh theo ngâm tẩm: ngâm tẩm nhựa thấp nhất, ngâm tẩm kim loại antimony cao nhất, chênh lệch nhiều lần
- ▸Lựa chọn giữ PV làm việc ở mức 1/2 đến 1/3 giới hạn vật liệu — hệ số an toàn 2-3 lần
- ▸Nhiệm vụ PV cao đòi hỏi làm mát bằng dòng chảy; than chì có độ dẫn nhiệt 70-150 W/(m·K) giúp tản nhiệt, nhưng nhiệt cần có nơi thoát ra
- ▸Độ dẫn nhiệt của than chì carbon cao hơn nhiều so với vật liệu vòng đệm thông thường — chính vì vậy nó xuất hiện trong các cặp PV cao
Việc lựa chọn vật liệu cho đệm kín cơ khí không bắt đầu bằng việc chọn vật liệu rồi kiểm tra sau; mà bắt đầu bằng tính toán PV. PV tổng hợp áp suất, tốc độ và kích thước mặt tiếp xúc thành một con số — thước đo trực tiếp nhất về tải nhiệt trên cặp vòng.
I. Tính PV Trước: Ba Đầu Vào, Một Công Thức
PV = áp suất mặt (MPa) × vận tốc mặt trung bình (m/s).
1.Áp suất mặt xuất phát từ áp suất môi chất, tỷ lệ cân bằng và lực lò xo, thường trong khoảng 0,3-0,6 MPa trong thiết kế
2.Vận tốc lấy từ tốc độ quay và đường kính mặt trung bình, thường 5-30 m/s trong vòng đệm bơm
3.Tích của chúng đo mật độ công suất ma sát
Ví dụ minh họa (không phải dự án cụ thể): 0,4 MPa × 20 m/s = 8 MPa·m/s — gấp nhiều lần giới hạn khô của than chì ngâm tẩm nhựa (1-2 MPa·m/s), đòi hỏi bôi trơn và làm mát bằng chất lỏng cùng vật liệu ngâm tẩm cấp PV cao.
II. Cách Ghép Cặp: Mềm Với Cứng
Cặp vật liệu PV cao phổ biến là than chì carbon kết hợp với silicon carbide.
1.Vòng mềm than chì: tự bôi trơn, dễ mài rà, độ dẫn nhiệt 70-150 W/(m·K) giúp tản nhiệt
2.Vòng cứng SiC: độ cứng cực cao, khả năng chống chịu chất rắn và hóa chất, ma sát thấp khi tiếp xúc với than chì
3.Cặp mềm/mềm than chì chỉ dùng cho nhiệm vụ PV thấp, môi trường sạch; cặp cứng/cứng (SiC/SiC) chống mài mòn tốt nhưng chịu chạy khô và va đập kém, chủ yếu dùng cho môi trường đặc có nhiều chất rắn
Nguyên tắc ghép cặp: để vòng mềm dễ thay thế chịu mài mòn, vòng cứng giữ nguyên hình dạng mặt tiếp xúc.
III. Thang Khả Năng PV Của Các Loại Than Chì
Cùng là than chì carbon, khác nhau ở ngâm tẩm, khác nhau khả năng chịu PV.
- Ngâm tẩm nhựa: đa dụng, khả năng chống ăn mòn tốt nhất, khả năng PV thấp nhất
- Ngâm tẩm antimony: độ bền và độ dẫn cao hơn, cường độ nén khoảng 250-300 MPa, khả năng PV cao nhất cho nhiệm vụ PV cao có chất rắn
- Ngâm tẩm PTFE: chuyên dùng chạy khô và môi trường hóa chất với ma sát thấp hơn
- Cường độ nén của than chì carbon dao động 150-300 MPa làm cơ sở, điều chỉnh theo ngâm tẩm và công thức
IV. Hệ Số An Toàn và Làm Mát
Giới hạn PV trong phòng thí nghiệm phải giảm khi áp dụng kỹ thuật: PV làm việc ở mức 1/2 đến 1/3 giới hạn.
Các biện pháp hỗ trợ cũng quan trọng trong nhiệm vụ PV cao:
1.Kế hoạch làm mát dòng chảy để hạ nhiệt độ buồng đệm (hệ thống theo tiêu chuẩn API 682 có sẵn cho việc này)
2.Lối thoát nhiệt — dù than chì dẫn nhiệt tốt, nhiệt bị giữ trong buồng vẫn phải thoát ra
3.Điều chỉnh lực nén mặt tiếp xúc, tinh chỉnh sau thử nghiệm dựa trên sự tăng nhiệt độ và rò rỉ
Huahao Sealing tính toán PV dựa trên môi chất, áp suất, tốc độ và kích thước trục của khách hàng và đề xuất cấp ngâm tẩm phù hợp; đơn hàng tùy chỉnh bắt đầu từ tính toán lựa chọn, không phải kích thước gia công. Một bước sai trong lựa chọn PV cao sẽ làm mất toàn bộ độ chính xác gia công sau đó.