หน้าที่ของซีลเพลา: แมคคานิคอลซีลและแกลนด์แพคกิ้ง

ซีลเพลาคืออะไร?

ดังที่ทราบกันดี ซีลเพลาเป็นชิ้นส่วนหลักอย่างหนึ่งของปั๊มหอยโข่ง และจำเป็นต้องใช้ในปั๊มหอยโข่งทุกประเภท ยกเว้นปั๊มขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็ก (แบบไม่มีซีลเพลา) ในบทความนี้ เราจะนำเสนอประเภทของซีลเพลาและกลไกการทำงาน

หน้าที่หลักของซีลเพลาในปั๊มหอยโข่งคือการป้องกันการรั่วซึมระหว่างส่วนเปียกและส่วนแห้งของปั๊ม ส่วนเปียกคือด้านตัวเรือนปั๊ม ซึ่งเป็นที่ที่ของไหลถูกเพิ่มความดันและพลังงานกลถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานทางชลศาสตร์ ส่วนแห้งคือเพลา แบริ่ง และด้านมอเตอร์ซึ่งอยู่นอกส่วนเปียก

เพื่อให้เข้าใจหน้าที่และหลักการทำงานของซีลเพลาได้ดียิ่งขึ้น ขออธิบายหลักการทำงานของปั๊มหอยโข่งโดยสังเขป

เริ่มแรก มอเตอร์ซึ่งอยู่ในส่วนแห้งจะรับพลังงานจากระบบไฟฟ้า แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล และส่งพลังงานนี้ไปยังเพลาปั๊มผ่านคัปปลิ้ง ปลายด้านหนึ่งของเพลาต่ออยู่กับคัปปลิ้งซึ่งอยู่ในส่วนแห้ง ส่วนปลายอีกด้านต่ออยู่กับใบพัดภายในตัวเรือนปั๊มซึ่งเรียกว่าส่วนเปียก เพลาจึงหมุนใบพัดภายในตัวเรือน และใบพัดจะเพิ่มความดันให้ของไหลด้วยครีบใบพัด เปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานทางชลศาสตร์

เมื่อพิจารณากลไกการทำงานนี้ ปัญหาหลักด้านการป้องกันการรั่วซึมเกิดจากการที่เพลาส่วนหนึ่งอยู่ในส่วนแห้ง และอีกส่วนหนึ่งอยู่ในส่วนเปียก (โดยต้องเจาะช่องเปิดที่ตัวเรือนปั๊ม) อีกทั้งเพลายังเป็นชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่หรือหมุนอยู่ตลอดเวลา เพื่อป้องกันไม่ให้ของไหลรั่วออกจากตัวเรือน เราสามารถแก้ปัญหาได้สองแนวทาง แนวทางแรกคือการขับใบพัดด้วยวิธีอื่นแทนการใช้เพลาที่ต่อกับมอเตอร์ ในกรณีนี้การใช้ปั๊มขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็กจะเหมาะสม อีกแนวทางหนึ่งคือการใช้ชิ้นส่วนเพิ่มเติมที่ทั้งยอมให้เพลาหมุนได้และลดการรั่วซึมจากตัวเรือนปั๊มให้เหลือน้อยที่สุด ชิ้นส่วนนี้เองที่เราเรียกว่าซีลเพลา

ปัจจุบันซีลเพลาที่ใช้กันมากที่สุดคือแมคคานิคอลซีลและแกลนด์แพคกิ้ง แม้ทั้งสองแบบจะมีข้อดีและข้อเสียแตกต่างกัน แต่เมื่อคุณภาพการผลิตในภาคอุตสาหกรรมสูงขึ้น สัดส่วนการใช้แมคคานิคอลซีลก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย เหตุผลของเรื่องนี้จะชัดเจนขึ้นเมื่อเราอธิบายการทำงานของซีลทั้งสองแบบในหัวข้อถัดไป

แกลนด์แพคกิ้ง

แกลนด์แพคกิ้งหมายถึงอุปกรณ์ที่ป้องกันการรั่วซึมด้วยการเติมเต็มช่องว่างระหว่างเพลากับตัวเรือนที่กล่าวข้างต้นทางกายภาพ แกลนด์แพคกิ้งจะถูกพันรอบเพลา “หรือรอบปลอกเพลา (Sleeve) ที่สวมทับเพลาเพื่อป้องกันเพลาจากการสึกหรอ” เป็นจำนวนหลายรอบ ซึ่งทั้งช่วยป้องกันการรั่วซึมและยอมให้เพลาหมุนได้ อย่างไรก็ตาม ควรทราบว่าแกลนด์แพคกิ้งไม่สามารถป้องกันการรั่วซึมได้อย่างสมบูรณ์ และที่จริงก็ไม่ต้องการให้ปิดสนิทด้วย เนื่องจากแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องทำให้แพคกิ้งร้อนขึ้นและแรงเสียดทานที่ผิวเพิ่มขึ้น จึงต้องมีของไหลไหลผ่านแพคกิ้งอยู่ตลอดเวลา เพื่อระบายความร้อนให้แพคกิ้งและลดแรงเสียดทานลงบางส่วน แม้ตามทฤษฎีจะระบุปริมาณการรั่วซึมไว้ที่ 1-2 หยดต่อนาที แต่จากการสังเกตที่หน้างานพบว่า แม้ในระบบที่ดีที่สุด ตัวเลขนี้ก็อยู่ที่ 5 ถึง 10 หยดต่อนาที ปริมาณการรั่วซึมนี้ปรับได้ด้วยตัวกดแพคกิ้ง (Gland Follower) ที่อยู่บนปั๊ม

แมคคานิคอลซีล

แมคคานิคอลซีลใช้เพื่อวัตถุประสงค์เดียวกันทุกประการ แต่ระบบการทำงานแตกต่างกันอย่างมาก แมคคานิคอลซีลประกอบด้วยสองส่วน คือชิ้นส่วนอยู่กับที่และชิ้นส่วนเคลื่อนที่ ชิ้นส่วนอยู่กับที่จะติดตั้งบนตัวปั๊มและไม่เคลื่อนที่ ส่วนชิ้นส่วนเคลื่อนที่จะติดตั้งบนเพลาหรือบนปลอกเพลาที่สวมทับเพลา และหมุนไปพร้อมกับเพลา

ระบบการทำงานของแมคคานิคอลซีลเป็นดังนี้: ขณะที่ของไหลไหลผ่านปั๊ม ชิ้นส่วนอยู่กับที่ทางด้านตัวเรือน (บริเวณความดันสูง) จะถูกแรงดันของของไหลดันเข้าหาชิ้นส่วนเคลื่อนที่ทางด้านมอเตอร์ สปริงที่อยู่ด้านชิ้นส่วนเคลื่อนที่จะช่วยให้เกิดการเคลื่อนตัวนี้และรองรับหน้าซีลด้านที่หมุน ทำให้หน้าสัมผัสของชิ้นส่วนเคลื่อนที่และชิ้นส่วนอยู่กับที่แทบจะแนบติดกัน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากด้านหนึ่งหมุนอยู่ตลอดเวลาขณะที่อีกด้านอยู่กับที่ หากหน้าสัมผัสทั้งสองแนบติดกันสนิท หน้าสัมผัสจะสึกหรอหรือแตกหักจากแรงเสียดทานในเวลาอันสั้น และซีลจะไม่สามารถทำหน้าที่ได้ ดังนั้นจึงมีช่องว่างขนาดเล็กมากระหว่างหน้าสัมผัสของชิ้นส่วนอยู่กับที่และชิ้นส่วนเคลื่อนที่ ช่องว่างนี้มีขนาดประมาณ 0.0008 mm ของไหลที่ปั๊มสูบจะเข้าไปเติมเต็มช่องว่างนี้และก่อตัวเป็นฟิล์มบางมากระหว่างหน้าสัมผัสทั้งสอง

เนื่องจากมีบทความ วิดีโอ และแอนิเมชันเกี่ยวกับหลักการทำงานของแมคคานิคอลซีลอยู่มากมาย เราจึงสรุปหัวข้อนี้ไว้โดยย่อ หากต้องการศึกษาหลักการทำงานโดยละเอียดหรือมีคำถาม สามารถติดต่อเราได้

แกลนด์แพคกิ้งหรือแมคคานิคอลซีล?

 

ซีลเพลาทั้งสองแบบต่างมีข้อดีและข้อเสียเฉพาะตัว สิ่งที่ต้องพิจารณาในการเลือกซีลเพลาคือความต้องการของระบบและโรงงาน ตัวอย่างเช่น หากถ่ายโอนของไหลที่มีราคาแพง การใช้แมคคานิคอลซีลเพื่อลดการรั่วซึมให้เป็นศูนย์จะเหมาะสม ในทำนองเดียวกัน หากของไหลที่สูบมีความเสี่ยงต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม จึงต้องการให้ไม่มีการรั่วซึมเลย แมคคานิคอลซีลก็เป็นตัวเลือกที่ถูกต้องที่สุด แต่ในสภาพแวดล้อมที่ปั๊มรับภาระสูง หรือฐานที่ตั้งปั๊มมีการเคลื่อนตัวเล็กน้อยบ่อยครั้ง แกลนด์แพคกิ้งจะเหมาะสมกว่า เนื่องจากทนต่อการเยื้องศูนย์ในแนวแกนได้ดีกว่ามาก

	แมคคานิคอลซีล	แกลนด์แพคกิ้ง
ข้อดี (+)
	ป้องกันการรั่วซึมได้เกือบ 100%	ได้เปรียบด้านราคา
	ไม่ต้องบำรุงรักษามาก	ติดตั้งง่าย
	อายุการใช้งานยาวนาน	ทนต่อการเยื้องศูนย์ในแนวแกนได้สูง
ข้อเสีย (-)
	ราคาสูง	ต้องบำรุงรักษามาก
	ติดตั้งยากกว่า	ไม่สามารถป้องกันการรั่วซึมได้ 100%
	ทนต่อการเยื้องศูนย์ในแนวแกนได้น้อยมาก	ทำให้เพลาหรือปลอกเพลาเสียหายในเวลาอันสั้น

 

ข้างต้นเป็นการสรุปข้อดีและข้อเสียของแมคคานิคอลซีลและแกลนด์แพคกิ้งโดยย่อ อย่างไรก็ตาม ควรทราบว่าผู้ที่จะเลือกได้ถูกต้องที่สุดในเรื่องนี้คือผู้ผลิตปั๊ม เนื่องจากประเภทของซีลเพลาต้องเลือกโดยพิจารณาจากของไหล ระบบที่ปั๊มติดตั้งอยู่ และโครงสร้างของตัวปั๊มเอง นอกจากนี้ ผู้ผลิตปั๊มน่าจะคุ้นเคยกับสภาพหน้างานและสภาพแวดล้อมที่ต้องการเลือกใช้ และมีปั๊มที่ทำงานอยู่ในระบบลักษณะนี้ ดังนั้นจึงสามารถแนะนำซีลเพลาที่เหมาะสมที่สุดจากประสบการณ์ได้