Secondary Seal Materials for Mechanical Seals

แมคคานิคอลซีล มีส่วนประกอบที่เรียกว่า secondary seal หมายถึงส่วนที่เป็น โอริง เบลโล่ยาง หรือ พลาสติกซีล ที่เป็นส่วนที่ช่วยในการซีล นอกเหนือจาก seal face ที่เป็นซีลตัวหลักของ แมคคานิคอลซีล

กรุณาดู ส่วนประกอบของ แมคคานิคอลซีล มีอะไรบ้าง ก่อนอ่านหัวข้อนี้

o-ring secondary seal

วัสดุที่จะกล่าวถึงในหัวข้อนี้ รวมๆแล้ว หมายถึง วัสดุ ที่เป็น โอริง รับเบอร์ เบลโล่ หรือส่วนที่เป็น พลาสติกซีล ของแมคคานิคอลซีล วัสดุที่นิยมกันในปัจจุบัน มีดังต่อไปนี้

1.NBR (Nitrile-Butadiene Rubber) ใช้กับงานทั่วไป ทนน้ำมันได้ดี ทนอุณหภูมิได้สูง ถึง 120 องศา เซลเซียส ทนได้ช่วงสั้นๆ ทนสารเคมีได้ปานกลาง NBR มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีเมื่อเทียบกับยางอื่น ๆ และต้านทานการสึกหรอสูง NBR ไม่ทนต่อสภาพดินฟ้าอากาศแสงแดดและโอโซน แต่ทนต่อน้ำมันพื้นฐานปิโตรเลียมและเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอนในช่วงอุณหภูมิ -40 ° F ถึง + 250 ° F มีราคาค่อนข้างต่ำ เมื่อเทียบกับวัสดุ secondary seal ตัวอื่นๆ

2.Viton (FPM-Fluorocarbons Rubber) ไวตัน เป็นชื่อทางการค้า ของ ฟลูโอโรโพลีเมอร์ ที่คิดค้นโดย Dupont ทนสารเคมีได้ดี ใช้อย่างกว้างขวาง และเป็นที่นิยมสำหรับ แมคคานิคอลซีล ทนอุณหภูมิได้สูงถึง 180 องศาเซลเซียสในช่วงสั้นๆ

3.Kalrez, Chemraz (FFKM-Perfluorocarbon Rubber) คาลเลส เป็นชื่อทางการค้าของ Dupont และ เคมลาส เป็นชื่อทางการค้าของ Greene Tweed ทนสารเคมีได้ดีมาก เกือบทุกชนิด ทนอุณหภูมิ ได้สูงถึง 280 องศาเซลเซียส แต่มีราคาสูง

4.PTFE(Polytetrafluoroethylene ตัวที่รู้จักกันดีคือ Teflon ซึ่งเป็นสารสังเคราะห์ ที่ผลิตโดย บริษัทลูกของ Dupont) มีข้อเด่นคือ สามารถทนสารเคมีได้เกือบทุกชนิด แต่มีข้อเสียคือ มีความยืดหยุ่น น้อยกว่ายาง เพราะเป็น พลาสติก ใช้งานยาก ต้องมีการออกแบบ ให้ใช้งานได้ง่ายขึ้น โดยการดัดแปลงเป็น wedge seal, V-ring seal, U-cup seal เป็นต้น

5. Graphite Foil ใช้กับงานที่มีอุณหภูมิสูง สามารถทนอุณหภูมิได้สูงถึง 500 องศาเซลเซียส ข้อเสียคือ ไม่มีความยืดหยุ่น ต้องอัดขึ้นรูป เป็นวงแหวน และใช้การออกแบบ แมคคานิคอลซีล แบบพิเศษช่วย เพื่อให้สามารถใช้งานได้

กราไฟท์ฟอยล์เป็นวัสดุปิดผนึกที่ดีเยี่ยมสำหรับอุณหภูมิสูงการถ่ายโอนแรงดันสูงของของเหลวก๊าซ, ไอน้ำ, สารเคมีและสารกัดกร่อน เป็นผลิตภัณฑ์ที่ผลิตจากความบริสุทธิ์สูงสูงผลึกเกล็ดกราไฟท์ธรรมชาติซึ่งมีการประมวลผลลงในกระดาษฟอยล์อย่างต่อเนื่องโดยกรดพิเศษและการรักษาความร้อนในการผลิตขยายผลึกกราไฟท์ ผลึกกราไฟท์ขยายตัวจะเกิดขึ้นแล้วเป็นฟอยล์ผ่านกระบวนการปฏิทินโดยไม่ต้องเรซินและสาร

ประโยชน์ของการใช้กราไฟท์ฟอยล์
– เสถียรภาพทางความร้อนที่ดีเยี่ยมและการสะท้อนแสง
– ทนต่ออุณหภูมิสูงของ 450 องศาC ในอากาศ 700 องศาC ในอบไอน้ำและ 3000 องศาC ในสูญญากาศ
– สารเคมีเฉื่อยที่มีช่วงค่า pH 0-14 (ยกเว้นออกซิไดเซอร์ที่แข็งแกร่งเช่นไนตริกหรือกรดซัลฟูริก)
– มีความบริสุทธิ์สูง
– ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำและตนเองหล่อลื่น
– ไม่มีส่วนผสมของแร่ใยหิน จึงไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพ
– ความต้านทานไฟฟ้าต่ำ
– การนำความร้อนสูง
– มีอายุการใช้งานนาน ประหยัดทดแทนและลดค่าใช้จ่ายเวลา

6. EPDM (Ethylene-Propylene Diene Rubber) ยาง EPDM มีสมบัติเชิงพลวัตที่ดีมากและมีความทนทานต่อความล้าสูง โดยเฉพาะในยางที่ได้รับการคงรูปด้วยระบบกำมะถันซึ่งมีสมบัติเชิงพลวัตใกล้เคียงกับยาง SBR

ความทนทานต่อการเสื่อมสภาพ (aging properties) ยางEPDM มีพันธะคู่ในโมเลกุลน้อยมาก ดังนั้น ยางชนิดนี้จึงทนต่อการเสื่อมสภาพเนื่องจากสภาพอากาศ ออกซิเจน โอโซน แสงแดด และความร้อนได้เป็นอย่างดี(ดีกว่ายางSBRและ NBRแต่ด้อยกว่ายางซิลิโคน) นอกจากนี้ ยาง EPDM ยังทนต่อการเสื่อมสภาพอันเนื่องมาจากสารเคมี กรด และด่างได้ดีอีกด้วย ความทนทานต่อการเสื่อมสภาพดังกล่าวขึ้นอยู่กับปริมาณไดอีนที่มีอยู่ในโมเลกุล ยาง  EPDM  เกรดที่มีไดอีนต่ำจะมีความทนทานต่อการเสื่อมสภาพสูง (จึงไม่จำเป็นต้องเติมสารป้องกันการเสื่อมสภาพ) แต่ว่าในยางเกรดที่มีไดอีนค่อนข้างสูง อาจจำเป็นต้องเติมสารป้องกันการเสื่อมสภาพอันเนื่องมาจากออกซิเจนและแสงแดดลงไปด้วย อย่างไรก็ตาม ยางชนิดนี้ทุกเกรดมีความทนทานต่อโอโซนดีมาก จึงไม่จำเป็นต้องเติมสารป้องกันโอโซน (antiozonants) ลงไป ส่วนระบบการคงรูปก็มีผลกระทบโดยตรงต่อความทนทานต่อการสื่อมสภาพอันเนื่องมาจากความร้อนและโอโซนของยาง เพราะยางที่คงรูปด้วยระบบเพอร์ออกไซด์จะมีความทนทานต่อความร้อนและโอโซนสูงกว่ายางที่คงรูปด้วยกำมะถัน

ความทนทานต่อน้ำมันและสารเคมี (oil and chemical resistance) จากลักษณะโครงสร้างของโมเลกุล จะเห็นว่ายาง EPM และ EPDM เป็นยางไม่มีขั้วดังนั้น ยางจึงไม่ทนต่อน้ำมันหรือ ตัวทำละลายที่ไม่มีขั้ว(เช่นเดียวกับยางธรรมชาติและยางSBR) แต่จะทนต่อตัวทำละลายที่มีขั้วได้ดี ยางชนิดนี้จึงทนต่อกรด ด่าง อัลกอฮอล์ น้ำ น้ำมันไฮดรอลิค และตัวทำละลายที่มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบได้เป็นอย่างดี มีความทนทานต่อน้ำมันพืชและน้ำมันสัตว์ได้ปานกลาง แต่ไม่ทนต่อตัวทำละลายที่มีฮาโลเจนเป็นองค์ประกอบ กรดอินทรีย์เข้มข้น ตัวทำละลายไฮโดรคาร์บอนสายโซ่ตรง  (aliphatic hydrocarbon solvents) และตัวทำละลายไฮโดรคาร์บอนวงแหวน (aromatic hydrocarbon solvents) เป็นต้น

อุณหภูมิของการใช้งาน (service temperature)ยาง EPDM ที่ได้รับการคงรูปด้วยกำมะถันจะมีอุณหภูมิสูงสุดในการใช้งานต่ำกว่ายางที่ได้รับการคงรูปด้วยเพอร์ออกไซด์ โดยทั่วไป ยาง EPDM สามารถนำไปใช้ได้ที่อุณหภูมิตั้งแต่ -40 Cถึง 150C ปกติยางจะทนต่ออุณหภูมิที่ 165C ได้นาน 1 เดือน หรือที่ 125C ได้นาน 1 ปี และที่ 100C ได้นาน 5 ปี ทั้งนี้สมบัตความทนทานต่อความร้อนของยางยังขึ้ยอยู่กับปัจจัยอื่นๆ ด้วย เช่น การเลือกใช้ชนิดของสารป้องกันเสื่อมสภาพและปริมาณของไดอีนในยาง เป็บต้น

 

วัสดุที่เป็นสปริงและส่วนโลหะของ แมคคานิคอลซีล

กรุณาดู ส่วนประกอบของ แมคคานิคอลซีล มีอะไรบ้าง ก่อนอ่านหัวข้อนี้

วัสดุที่จะกล่าวถึงในหัวข้อนี้ รวมๆแล้ว หมายถึง วัสดุ ที่เป็น โลหะ หรือโลหะผสม ที่นำมาผลิต เป็น สปริง หรือส่วนที่ทำหน้าที่สปริง ในที่นี้หมายถึง เมทัล เบลโล (metal Bellows) และส่วนที่เป็นโลหะ ของแมคคานิคอลซีล วัสดุที่นิยมกันในปัจจุบัน มีดังต่อไปนี้

  1. Stainless Steel SUS 304 ใช้กับงานของเหลวทั่วๆไป ที่มีความเป็นกรดด่าง น้อยมากๆ หรือมีฤทธิ์เป็นกลาง ได้แก่ น้ำประปา น้ำสะอาด น้ำหล่อเย็น
  2. Stainless Steel SUS 316 ใช้กับงานที่ของเหลวมีฤทธิ์ เป็นกรด หรือด่าง เล็กน้อย ค่า ph 6-8
  3. Hastelloy ใช้กับงานที่ของเหลวมีฤทธิ์เป็นกรด หรือด่าง เข้มข้น และมีอุณหภูมิสูง
  4. AM350 ใช้กับงานอุณหภูมิสูง ได้ถึง 500 องศา เซลเซียส
  5. Inconel สามารถทนสารเคมีที่อุณหภูมิสูง และความดันสูง ได้ดี นอกจากนี้ ยังสามารถใช้งานได้ดี ที่อุณหภูมิ ติดลบต่ำๆ เช่นที่ -200 องศา เซลเซียส ได้
  6. Alloy 20 (Carpenter 20) มีอัตราการขยายตัวต่ำ ที่อุณหภูมิสูง และมีการหดตัวต่ำ ที่อุณหภูมิติดลบ

 

 

วัสดุที่ใช้เป็นหน้าสัมผัส แมคคานิคอลซีล

กรุณาดู ส่วนประกอบของ แมคคานิคอลซีล มีอะไรบ้าง ก่อนอ่านหัวข้อนี้

วัสดุ ที่นำมาผลิต เป็นหน้าสัมผัส(seal face) แมคคานิคอลซีล ที่นิยมกันในปัจจุบัน มีดังต่อไปนี้

1. คาร์บอน กราไฟต์ หรือที่นิยมเรียกสั้นๆว่า คาร์บอน (Carbon-graphite) เป็นวัสดุที่นิยมนำมาทำเป็น หน้าสัมผัสในอันดับต้นๆ โดยนำมาทำเป็นหน้าสัมผัสด้านใดด้านหนึ่ง ส่วนใหญ่มักนำมาทำเป็น หน้าสัมผัสด้านหมุน (rotary seal face) เนื่องจากมีน้ำหนักเบา เกรดที่นิยมใช้ใน แมคคานิคอลซีลมีอยู่ 2 เกรด คือ Resin Impregnated Grade และ Antimony Impregnated Grade

2. เซรามิค (Alumina (Aluminium Oxide)) เป็นวัสดุ หน้าแข็ง (hard seal face) ที่ไม่ใช่โลหะ ตัวแรก ที่นำมาผลิตเป็น หน้าสัมผัส แมคคานิคอลซีล ข้อดีคือ ราคาถูก ทนการสึกหรอได้ดี ทนสารเคมีได้ดี (ความสามารถในการทนสารเคมีขึ้นอยู่กับเกรด ของเซรามิคที่ใช้)

3. ทังเสตนคาร์ไบด์ (Tungsten Carbide) แบ่งเป็น 2 เกรด ตามสารที่ใช้เป็นตัวประสาน คือ โคบอลท์ (Cobalt bonded) และ นิเกิล (Nickel bonded) ทังเสตนคาร์ไบด์ เป็นสารประกอบโลหะที่มีความแข็ง และไม่เปราะแตกง่าย แต่มีคุณสมบัติในการทนต่อกรด ไม่ค่อยดี โดย ทังเสตนคาร์ไบด์ที่ใช้ นิเกิล เป็นตัวประสาน เหมาะกับสารเคมีที่มีค่า ph มากกว่า 6 ขึ้นไป และ ตัวที่มี โคบอลท์ เป็นตัวประสาน เหมาะกับสารเคมีที่มีค่า ph ตั้งแต่ 7 เป็นต้อนไป

4. ซิลิคอน คาร์ไบด์ (Silicon Carbide) ปัจจุบันมีความนิยมใช้กันมาก เนื่องจากมีข้อดี หลายประการ และราคาถูกกว่า ทังสเตนคาร์ไบด์ ทนสารเคมี ได้ดีกว่า น้ำหนัก เบากว่า ทนการสึกหรอได้ดีกว่า

5. PTFE (Polytetrafluoroethylene ตัวที่รู้จักกันดีคือ Teflon ซึ่งเป็นสารสังเคราะห์ ที่ผลิตโดย บริษัทลูกของ Dupont) มีข้อเด่นคือ สามารถทนสารเคมีได้เกือบทุกชนิด แต่มีข้อเสียคือ มีความแข็งแรง น้อยกว่าวัสดุ ตัวอื่นๆ จึงนิยม ผสมสารอื่น เข้าไปเพื่อเพิ่มความแข็งแรง ให้แก่ PTFE ตัวอย่างเช่น Fiber Glass

 

วิธีวัด แมคคานิคอลซีล

การวัด แมคคานิคอลซีล

การวัดแมคคานิคอลซีล (Mechanical Seal) มีประโยชน์เพื่อใช้ในการตรวจสอบว่า แมคคานิคอลซีลที่เราใช้อยู่นั้น เป็นรุ่นใด ขนาดเท่าไหร่ ซึ่งมีวิธีวัดที่ไม่ยาก เพียงแต่ต้องใช้ ทักษะ ประสบการณ์ และความชำนาญ โดยจะขอนำ วิธีการวัด แมคคานิคอลซีล รุ่นที่พบเห็นเป็น ประจำๆ มาสาธิตเป็นตัวอย่าง ดังต่อไปนี้

การวัด แมคคานิคอลซีล รุ่นที่เป็น ยางเบลโล่ (Rubber Bellows) 

ตัวอย่าง ชุดที่ 1

1. นำตัวอย่าง แมคคานิคอลซีล พร้อม เวอร์เนีย (Vernier Caliper) มาเตรียมไว้

Mechanical Seal Measurement - PB16_3289_image002

2. ใช้ปลายด้านบนของ เวอร์เนีย ที่ใช้สำหรับวัดเส้นผ่านศูนย์กลางใน สอดเข้าไปใน เบลโล่ยาง ให้ลึกจนถึงด้านปลายของเบลโล่ยาง จากนั้นกาง เวอร์เนียออกตรงบริเวณที่กว้างที่สุดของ เบลโล่ยาง โดยการลองขยับเวอร์เนียจนได้ขนาดที่กว้างที่สุด และให้ได้ความรู้สึกพอตึงๆมือ

Mechanical Seal Measurement - PB16_3289_image004

3. อ่านค่าที่ได้จากการวัด ซึ่งตัวอย่างแรกนี้ได้ค่าเท่ากับ 15 mm. ซึ่งจะเป็นค่า d ในเสป็คชีท ในเบื้องต้น สันนิษฐานว่าเป็น แมคคานิคอลซีล รุ่น PB16

Mechanical Seal Measurement - PB16_3289_image006

4.จากนั้นใช้ปลายด้านล่างที่ใช้วัดเส้นผ่านศูนย์กลางนอกของเวอร์เนีย คีบเข้าไปที่ด้านนอกของ ซีทเซรามิก (Stationery Seat) ที่มียางหุ้มอยู่ ให้ความรู้สึกเวลาคีบพอตึงๆมือ

Mechanical Seal Measurement - PB16_3289_image008

5. อ่านค่าที่ได้คือ 28 mm. ค่าที่ได้คือค่า D7 ในเสป็คชีท ไปตรวจสอบกับ เสป็คชีท ของรุ่น PB16 ที่เราสันนิษฐานไว้แต่แรก ปรากฏว่าตรงกัน

Mechanical Seal Measurement - PB16_3289_image009

6. สรุปยืนยันได้ว่า ตัวอย่างที่นำมาวัดเป็น แมคคานิคอลซีลรุ่น PB16 ขนาด 15 mm. เพราะวัดค่า d ได้ 15 mm. และค่า D7 ได้ 28 mm. ตรงตามเสป็คของรุ่น PB 16 Size 15 mm.

 

การวัด แมคคานิคอลซีล รุ่นที่เป็น ยางเบลโล่ (Rubber Bellows) 

ตัวอย่าง ชุดที่ 2

1. นำตัวอย่าง แมคคานิคอลซีล พร้อม เวอร์เนีย (Vernier Caliper) มาเตรียมไว้

Mechanical Seal Measurement - PB16_3289_image011

2. ใช้ปลายด้านบนของ เวอร์เนีย ที่ใช้สำหรับวัดเส้นผ่านศูนย์กลางใน สอดเข้าไปใน เบลโล่ยาง ให้ลึกจนถึงด้านปลายของเบลโล่ยาง จากนั้นกาง เวอร์เนียออกตรงบริเวณที่กว้างที่สุดของ เบลโล่ยาง โดยการลองขยับเวอร์เนียจนได้ขนาดที่กว้างที่สุด และให้ได้ความรู้สึกพอตึงๆมือ

Mechanical Seal Measurement - PB16_3289_image013

3. อ่านค่าที่ได้จากการวัด ซึ่งตัวอย่างที่สองนี้ได้ค่าเท่ากับ 20 mm. ซึ่งจะเป็นค่า d ในเสป็คชีท ในเบื้องต้น สันนิษฐานว่าเป็น แมคคานิคอลซีล รุ่น PB16

Mechanical Seal Measurement - PB16_3289_image014

4.จากนั้นใช้ปลายด้านล่างที่ใช้วัดเส้นผ่านศูนย์กลางนอกของเวอร์เนีย คีบเข้าไปที่ด้านนอกของ ซีทเซรามิก (Stationery Seat) ที่มียางหุ้มอยู่ ให้ความรู้สึกเวลาคีบพอตึงๆมือ

Mechanical Seal Measurement - PB16_3289_image016

5. อ่านค่าที่ได้คือ 38 mm. ค่าที่ได้คือค่า D7 ในเสป็คชีท ไปตรวจสอบกับ เสป็คชีท ของรุ่น PB16 ที่เราสันนิษฐานไว้แต่แรก ปรากฏว่าตรงกัน

Mechanical Seal Measurement - PB16_3289_image017

ปะเก็นเชือก คืออะไร

แมคคานิคอลซีล เกิดขึ้น หลังสงครามโลกครั้งที่ 2 หรือเมื่อประมาณ 100 กว่าปีมาแล้ว ก่อนหน้านี้ เราใช้ ปะเก็นเชือก (Gland Packing)

packing

ปะเก็นเชือกผลิตจากเส้นใยที่มีความหล่อลื่น เช่น เทฟลอน คาร์บอนไฟเบอร์ แล้วเคลือบด้วยสารหล่อลื่น เช่น ซิลิโคน จารบี กราไฟต์จารบี แล้วนำมาถัก เป็นเชือก รูปทรงสี่เหลี่ยม

asbestos-packing-ptfe

การใช้ปะเก็นเชือก เป็นอุปกรณ์ควบคุมการรั่วไหล มีข้อเสียคืออัตราการรั่วไหลของของเหลวจะค่อยๆเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เนื่องมาจากการเสียดสี ของปะเก็นเชือกกับห้องซีล ที่ปะเก็นเชือกนั้นอยู่ ทำให้เกิดช่องว่างระหว่างปะเก็นเชือกและห้องซีล เมื่อเกิดการรั่วไหลมากถึงระดับหนึ่ง ช่างก็จะมาทำการขันน็อต เพื่อบีบปะเก็นเชือกให้บีบตัวแน่นเข้า จนกว่าน็อตถูกขันเข้าไปจนสุด ไม่สามารถขันเข้าได้อีก ก็จะต้องมีการเปลี่ยนปะเก็นเชือกชุดใหม่เข้าไป การทำงานในลักษณะดังกล่าว ส่งผลทำให้มีการใช้แรงงานในการบำรุงรักษาสูง

gland-packing

แมคคานิคอลซีล มีส่วนประกอบอะไรบ้าง

แมคคานิคอลซีล

ถึงแม้จะมีหลายแบบ หลายชนิด หลายประเภท แต่เราสามารถ จำแนกส่วนประกอบ ของ แมคคานิคอลซีล เป็นส่วนหลักๆ ได้ 4 กลุ่ม ดังนี้

1.หน้าสัมผัส (Seal Face) เป็นส่วนที่เป็นหัวใจหลัก ของแมคคานิคอลซีล หน้าสัมผัส จะแบ่งเป็น 2 ชนิด ตามลักษณะการทำงานของมันคือ

1.1 หน้าสัมผัสหมุน (Rotary Seal Face)

1.2 หน้าสัมผัสอยู่กับที่ (Stationary Seal Face or Seat)

2.สปริง หรือส่วนที่ทำหน้าที่เป็น สปริง

3.Secondary Seal ได้แก่ โอริง ยางเบลโล่ เป็นต้น

4.ส่วนประกอบเสริมอื่น เช่น เสื้อซีล

 

 

แมคคานิคอลซีล คืออะไร

แมคคานิคอลซีล คืออุปกรณ์ที่ใช้สำหรับควบคุมการรั่วไหลของ ของเหลว หรือ ก๊าซ ที่มีแรงดันในเครื่องจักร ที่มีเพลาหมุน เป็นส่วนประกอบ โดยจะทำการควบคุมการรั่วไหล ระหว่างเพลาที่หมุนนั้น กับส่วนที่เป็น เสื้อ หรือตัวถัง ของเครื่องจักรนั้น

เครื่องจักร ดังกล่าวข้างต้น ได้แก่ ปั๊มน้ำ ปั๊มสารเคมี คอมเพรสเซอร์ ถังกวน เป็นต้น

cross-sectional-dl-pump

 

error: Content is protected !!