מהו אטם ציר משאבה? גרמניה, בריטניה, ארה"ב, פולין

מהו אאטם פיר המשאבה?
אטמי פיר מונעים בריחת נוזלים מפיר מסתובב או גומלין. זה חשוב לכל המשאבות, ובמקרה של משאבות צנטריפוגליות יהיו זמינות מספר אפשרויות איטום: אטמים, אטמי שפתיים וכל סוגי האטמים המכניים - יחידים, כפולים וטנדם, כולל אטמי מחסנית. משאבות סיבוביות בעלות תזוזה חיובית, כמו משאבות גלגלי שיניים ומשאבות שבשבת, זמינות עם סידורי אריזה, שפתיים ואטם מכני. משאבות גומלין מציבות בעיות איטום שונות ובדרך כלל מסתמכות על אטמי שפתיים או אטמים. עיצובים מסוימים, כגון משאבות הנעה מגנטית, משאבות דיאפרגמה או משאבות פריסטלטיות, אינם דורשים אטמי פיר. משאבות "ללא אטימה" אלה כוללות אטמים נייחים למניעת דליפת נוזלים.

מהם הסוגים העיקריים של אטמי ציר משאבה?
אֲרִיזָה
אטימה (הידועה גם בשם אטימה פירית או אטימה עם בלוטה) מורכבת מחומר רך, שלעתים קרובות קלוע או מעוצב לטבעות. חומר זה נלחץ לתוך תא סביב ציר ההינע הנקרא קופסת סתימה כדי ליצור אטימה (איור 1). בדרך כלל, דחיסה מוחלת בצורה צירית על האטימה, אך ניתן להפעילה גם בצורה רדיאלית באמצעות תווך הידראולי.

באופן מסורתי, חומרי אריזה היו עשויים מעור, חבל או פשתן, אך כיום מורכבים בדרך כלל מחומרים אינרטיים כגון PTFE מורחב, גרפיט דחוס ואלסטומרים מגורענים. חומרי אריזה הם חסכוניים ומשמשים בדרך כלל עבור נוזלים עבים וקשים לאיטום כגון שרפים, זפת או דבקים. עם זאת, זוהי שיטת איטום גרועה עבור נוזלים דקים, במיוחד בלחצים גבוהים יותר. חומרי אריזה לעיתים רחוקות נכשלים בצורה קטסטרופלית, וניתן להחליפם במהירות במהלך כיבוי מתוכנן.

אטמי אריזה דורשים שימון כדי למנוע הצטברות של חום חיכוך. חום זה מסופק בדרך כלל על ידי הנוזל הנשאב עצמו, הנוטה לדלוף מעט דרך חומר האריזה. זה יכול לגרום ללכלוך, ובמקרה של נוזלים קורוזיביים, דליקים או רעילים, זה לרוב לא מקובל. במקרים אלה ניתן להשתמש בחומר סיכה חיצוני בטוח. אריזה אינה מתאימה לאיטום משאבות המשמשות לנוזלים המכילים חלקיקים שוחקים. מוצקים יכולים להיטמע בחומר האריזה, מה שעלול לגרום נזק לציר המשאבה או לדופן תיבת הסתימה.

אטמי שפתיים
אטמי שפתיים, הידועים גם כאטמי ציר רדיאליים, הם פשוט אלמנטים אלסטומריים עגולים המוחזקים במקומם כנגד ציר ההינע על ידי בית חיצוני קשיח (איור 2). האטם נובע ממגע חיכוך בין ה"שפתיים" לציר, ולעתים קרובות זה מחוזק על ידי קפיץ. אטמי שפתיים נפוצים בתעשייה ההידראולית וניתן למצוא אותם על משאבות, מנועים הידראוליים ומפעילים. לעתים קרובות הם מספקים אטם גיבוי משני למערכות איטום אחרות כגון אטמים מכניים. אטמי שפתיים מוגבלים בדרך כלל ללחצים נמוכים וגם גרועים לנוזלים דקים שאינם משמנים. מערכות אטימה מרובות של שפתיים יושמו בהצלחה כנגד מגוון נוזלים צמיגים שאינם שוחקים. אטמי שפתיים אינם מתאימים לשימוש עם נוזלים שוחקים או נוזלים המכילים מוצקים מכיוון שהם רגישים לבלאי וכל נזק קל עלול להוביל לכשל.

אטמים מכניים
אטמים מכניים מורכבים למעשה מזוג אחד או יותר של פאות שטוחות אופטית ומלוטשות מאוד, אחת נייחת בתוך המארז ואחת מסתובבת, המחוברת לציר ההינע (איור 3). הפאות דורשות שימון, בין אם על ידי הנוזל הנשאב עצמו ובין אם על ידי נוזל מחסום. למעשה, פאות האטם נמצאות במגע רק כאשר המשאבה במנוחה. במהלך השימוש, נוזל השימון מספק שכבה הידרודינמית דקה בין פאות האטם המנוגדות, מה שמפחית את הבלאי ומסייע לפיזור החום.

אטמים מכניים יכולים להתמודד עם מגוון רחב של נוזלים, צמיגות, לחצים וטמפרטורות. עם זאת, אין להתייבש אטם מכני. יתרון מרכזי של מערכות אטמים מכניים הוא שציר ההינע והמעטפת אינם חלק ממנגנון האיטום (כמו במקרה של אטמי אריזה ושפתיים) ולכן אינם נתונים לבלאי.

אטמים כפולים
אטמים כפולים משתמשים בשני אטמים מכניים המונחים גב אל גב (איור 4). ניתן להפעיל לחץ הידראולי על החלל הפנימי של שני קבוצות של משטחי האטם באמצעות נוזל מחסום, כך שהשכבה על משטחי האטם הדרושה לסיכה תהיה נוזל המחסום ולא התווך הנשאב. נוזל המחסום חייב להיות תואם גם למדיום הנשאב. אטמים כפולים מורכבים יותר להפעלה עקב הצורך בלחץ, ובדרך כלל משמשים רק כאשר יש צורך להגן על אנשים, רכיבים חיצוניים והסביבה הסובבת מפני נוזלים מסוכנים, רעילים או דליקים.

אטמי טנדם
אטמי טנדם דומים לאטמים כפולים אך שני קבוצות האטמים המכניים פונים לאותו כיוון ולא גב אל גב. רק האטם בצד המוצר מסתובב בנוזל הנשאב, אך חלחול על פני האטמים מזהם בסופו של דבר את חומר הסיכה המחסום. לכך יש השלכות על האטם הצדדי האטמוספרי והסביבה הסובבת.

אטמי מחסנית
אטם מחסנית הוא חבילה מורכבת מראש של רכיבי אטם מכני. מבנה המחסנית מבטל בעיות התקנה כגון הצורך למדוד ולקבוע את דחיסת הקפיץ. פני האטם מוגנים גם מפני נזק במהלך ההתקנה. בתכנון, אטם מחסנית יכול להיות בעל תצורה יחידה, כפולה או טנדם הכלוא בתוך בלוטה ומובנה על שרוול.

אטמי מחסום גז.
אלו הם מושבים כפולים בסגנון מחסנית עם פאות שנועדו להיות בלחץ באמצעות גז אינרטי כמחסום, המחליף את נוזל הסיכה המסורתי. ניתן להפריד את פאות האטם או לשמור אותן במגע רופף במהלך הפעולה על ידי התאמת לחץ הגז. כמות קטנה של גז עשויה להיפלט למוצר ולאטמוספרה.

תַקצִיר
אטמי פיר מונעים דליפת נוזלים מהפיר המסתובב או הנע של המשאבה. לעתים קרובות יהיו זמינות מספר אפשרויות איטום: אטמים, אטמי שפתיים וסוגים שונים של אטמים מכניים - יחיד, כפול וטנדם כולל אטמי מחסנית.