शाफ्ट सील का कार्य: मैकेनिकल सील और ग्लैंड पैकिंग

शाफ्ट सील क्या है?

जैसा कि सर्वविदित है, शाफ्ट सील सेंट्रीफ्यूगल पंपों के मुख्य घटकों में से एक है। मैग्नेटिक कपलिंग वाले (सील-रहित) पंपों को छोड़कर सभी सेंट्रीफ्यूगल पंपों में इसका उपयोग अनिवार्य है। इस लेख में हम आपके साथ शाफ्ट सील के प्रकार और उनकी कार्य-प्रणाली साझा करने का प्रयास करेंगे।

सेंट्रीफ्यूगल पंप में शाफ्ट सील का मूल कार्य पंप के गीले (वेट) और सूखे (ड्राई) क्षेत्रों के बीच सीलिंग प्रदान करना है। गीला क्षेत्र पंप केसिंग का वह भाग है जहाँ द्रव पर दबाव बनाया जाता है और मैकेनिकल ऊर्जा हाइड्रोलिक ऊर्जा में बदलती है। सूखा क्षेत्र गीले क्षेत्र के बाहर स्थित शाफ्ट, बेयरिंग और मोटर वाला भाग है।

शाफ्ट सील के कार्य और कार्य-सिद्धांत को बेहतर ढंग से समझने के लिए संक्षेप में सेंट्रीफ्यूगल पंप के कार्य-सिद्धांत पर नज़र डालना उपयोगी होगा।

सबसे पहले, सूखे क्षेत्र में स्थित मोटर मेन सप्लाई से ऊर्जा लेकर विद्युत ऊर्जा को मैकेनिकल ऊर्जा में बदलती है और कपलिंग के माध्यम से इस ऊर्जा को पंप शाफ्ट तक पहुँचाती है। शाफ्ट का एक सिरा कपलिंग की ओर, यानी सूखे क्षेत्र में, और दूसरा सिरा पंप केसिंग में स्थित इम्पेलर से जुड़ा होता है, जिसे हम गीला क्षेत्र कहते हैं। इस प्रकार शाफ्ट केसिंग के अंदर इम्पेलर को घुमाता है। इम्पेलर अपनी वेन के माध्यम से द्रव पर दबाव बनाकर मैकेनिकल ऊर्जा को हाइड्रोलिक ऊर्जा में बदलता है।

इस कार्य-प्रणाली को देखें तो सीलिंग से जुड़ी मूल समस्या यह है कि शाफ्ट का एक भाग सूखे और एक भाग (पंप केसिंग में एक खुला स्थान बनाते हुए) गीले क्षेत्र में होता है, और साथ ही शाफ्ट एक गतिशील यानी घूमने वाला घटक है। केसिंग से बाहर द्रव का लीकेज न हो, इसके लिए हम दो अलग-अलग समाधान अपना सकते हैं। पहला समाधान है पंप इम्पेलर को मोटर से जुड़े शाफ्ट के बजाय किसी अन्य विधि से चलाना। इस स्थिति में मैग्नेटिक कपलिंग वाले पंप का उपयोग उपयुक्त होगा। दूसरा समाधान है एक अतिरिक्त घटक का उपयोग, जो शाफ्ट को घूमने भी दे और पंप केसिंग से लीकेज को न्यूनतम भी करे। इसी घटक को हम शाफ्ट सील कहते हैं।

आज सबसे अधिक उपयोग होने वाले शाफ्ट सील प्रकार मैकेनिकल सील और ग्लैंड पैकिंग हैं। दोनों प्रकारों के अपने-अपने फ़ायदे और नुकसान हैं, फिर भी औद्योगिक उत्पादन की गुणवत्ता बढ़ने के साथ मैकेनिकल सील के उपयोग का अनुपात भी बढ़ रहा है। इसका कारण आगे दोनों प्रकार की सील की कार्य-प्रणाली समझाने पर स्पष्ट हो जाएगा।

ग्लैंड पैकिंग (सॉफ्ट पैकिंग)

ग्लैंड पैकिंग को ऐसे उपकरण के रूप में परिभाषित किया जा सकता है, जो ऊपर बताए गए शाफ्ट और केसिंग के बीच के खाली स्थान को भौतिक रूप से भरकर सीलिंग प्रदान करता है। ग्लैंड पैकिंग को शाफ्ट पर “या शाफ्ट को घिसाव से बचाने के लिए शाफ्ट पर चढ़ाई गई स्लीव पर” अलग-अलग संख्या में रिंगों के रूप में लपेटा जाता है। इससे सीलिंग भी मिलती है और शाफ्ट को घूमने की अनुमति भी रहती है। लेकिन यह नहीं भूलना चाहिए कि ग्लैंड पैकिंग कभी भी पूर्ण सीलिंग नहीं देती, बल्कि ऐसा होना वांछित भी नहीं है। क्योंकि लगातार घर्षण बल के कारण पैकिंग गर्म होती है और सतही घर्षण बढ़ता है। इसलिए पैकिंग पर लगातार द्रव का होना आवश्यक है, ताकि पैकिंग ठंडी रहे और घर्षण कुछ हद तक कम हो। सैद्धांतिक रूप से इस लीकेज की मात्रा 1-2 बूंद प्रति मिनट बताई जाती है, लेकिन साइट पर किए गए अवलोकनों में पाया गया है कि सबसे अच्छे सिस्टम में भी यह संख्या 5 से 10 बूंद प्रति मिनट होती है। लीकेज की इस मात्रा को पंप पर लगे ग्लैंड (पैकिंग प्रेस) द्वारा समायोजित किया जाता है।

मैकेनिकल सील

मैकेनिकल सील का उपयोग भी ठीक इसी उद्देश्य के लिए किया जाता है, लेकिन इसकी कार्य-प्रणाली काफ़ी अलग है। मैकेनिकल सील दो भागों से बनी होती है: स्थिर (स्टेशनरी) और घूमने वाला (रोटेटिंग) भाग। स्थिर भाग पंप पर लगाया जाता है और गति नहीं करता। घूमने वाला भाग शाफ्ट पर या शाफ्ट पर चढ़ाई गई स्लीव पर लगाया जाता है और शाफ्ट के साथ-साथ घूमता है।

मैकेनिकल सील की कार्य-प्रणाली इस प्रकार है: जब पंप के भीतर से द्रव गुज़रता है, तो केसिंग की ओर (उच्च दबाव क्षेत्र में) स्थित स्थिर भाग द्रव के दबाव के कारण मोटर की ओर स्थित घूमने वाले भाग की ओर धकेला जाता है। घूमने वाले भाग पर लगी एक स्प्रिंग इस गति को संभव बनाती है और घूमने वाली सील सतह को सहारा देती है। इस प्रकार घूमने वाले और स्थिर भागों की सतहें लगभग एक-दूसरे से चिपक जाती हैं। लेकिन चूँकि एक भाग लगातार घूमता है और दूसरा लगातार स्थिर रहता है, यदि ये सतहें पूरी तरह एक-दूसरे से चिपक जाएँ तो घर्षण के कारण थोड़े ही समय में सतहें घिस-टूट जाएँगी और सील अपना कार्य नहीं कर पाएगी। इसलिए स्थिर और घूमने वाले भागों की सतहों के बीच एक अत्यंत छोटा अंतराल बनता है। यह अंतराल लगभग 0,0008mm का होता है। इस अंतराल में पंप किया जा रहा द्रव भर जाता है और दोनों सतहों के बीच एक बहुत पतली फ़िल्म बनाता है।

मैकेनिकल सील के कार्य-सिद्धांत पर बहुत सारे लेख, वीडियो और एनिमेशन उपलब्ध हैं, इसलिए हमने इस विषय का संक्षिप्त सारांश दिया है। यदि आप इसकी कार्य-प्रणाली को विस्तार से समझना या कोई प्रश्न पूछना चाहते हैं, तो आप हमसे संपर्क कर सकते हैं।

ग्लैंड पैकिंग या मैकेनिकल सील?

 

दोनों प्रकार की सील के अपने-अपने फ़ायदे और नुकसान हैं। सील के चयन में जिस बात पर ध्यान देना चाहिए, वह है सिस्टम और प्लांट की आवश्यकताएँ। उदाहरण के लिए, यदि कोई महँगा द्रव ट्रांसफर किया जा रहा है, तो लीकेज को शून्य करने के लिए मैकेनिकल सील का उपयोग उपयुक्त होगा। इसी प्रकार, यदि पंप किया जाने वाला द्रव मनुष्यों और पर्यावरण के लिए जोखिम पैदा करता है और इसलिए शून्य लीकेज की आवश्यकता है, तो मैकेनिकल सील ही सबसे सही विकल्प है। लेकिन ऐसे वातावरण में, जहाँ पंप पर अधिक भार पड़ता हो या जिस फ़ाउंडेशन पर पंप लगा है उसमें बार-बार छोटी-मोटी हलचल होती हो, ग्लैंड पैकिंग का उपयोग अधिक उपयुक्त होगा, क्योंकि यह एक्सियल मिसअलाइनमेंट को कहीं बेहतर ढंग से सहन कर सकती है।

	मैकेनिकल सील	ग्लैंड पैकिंग (सॉफ्ट पैकिंग)
फ़ायदे (+)
	लगभग 100% सीलिंग प्रदान करती है	कीमत का लाभ
	अधिक रखरखाव की आवश्यकता नहीं	इंस्टॉलेशन में आसानी
	लंबा सेवा-जीवन	एक्सियल मिसअलाइनमेंट के प्रति उच्च सहनशीलता
नुकसान (-)
	कीमत अधिक है	अधिक रखरखाव की आवश्यकता
	इंस्टॉलेशन अधिक कठिन है।	100% सीलिंग प्रदान नहीं कर सकती
	एक्सियल मिसअलाइनमेंट के प्रति बहुत कम सहनशीलता।	शाफ्ट या स्लीव को कम समय में क्षति पहुँचाती है

 

ऊपर मैकेनिकल सील और ग्लैंड पैकिंग के फ़ायदे और नुकसान का संक्षिप्त सारांश दिया गया है। लेकिन यह नहीं भूलना चाहिए कि इस विषय में सबसे सही चयन पंप निर्माता ही करेंगे। क्योंकि शाफ्ट सील का प्रकार द्रव, पंप जिस सिस्टम में लगा है और स्वयं पंप की संरचना को ध्यान में रखकर चुना जाना चाहिए। साथ ही, पंप निर्माता संभवतः उस साइट और वातावरण की परिस्थितियों से परिचित होते हैं जिनके लिए चयन किया जाना है, और ऐसे सिस्टम में उनके पंप पहले से काम कर रहे होते हैं। इसलिए वे अपने अनुभव के आधार पर भी सबसे उपयुक्त सील की सिफ़ारिश करेंगे।