घूमने वाले अनुप्रयोगों के लिए पीटीएफई लिप सील्स का परिचय

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गतिशील सतहों के लिए प्रभावी सील ढूंढना दशकों और यहां तक ​​कि सदियों से एक बड़ी चुनौती रही है, और ऑटोमोबाइल, विमान और परिष्कृत मशीनरी के आगमन और विकास के बाद से यह और अधिक चुनौतीपूर्ण हो गई है।
आज, पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन (पीटीएफई) लिप सील (जिसे रोटरी शाफ्ट सील के रूप में भी जाना जाता है) जैसे थर्मोप्लास्टिक्स का तेजी से उपयोग किया जा रहा है।
इस लेख में, हम उच्च प्रदर्शन वाले पीटीएफई रोटरी लिप सील के जीवन और समय के साथ इसके विकास पर करीब से नज़र डालेंगे।
प्रत्येक "सुपरहीरो" की एक मूल कहानी होती है।यही बात PTFE लिप सील्स पर भी लागू होती है।शुरुआती अग्रदूतों ने व्हील एक्सल पर पहली सील या सीलिंग तत्वों में से कुछ के रूप में रस्सी, कच्ची खाल या मोटी बेल्ट का इस्तेमाल किया।हालाँकि, इन सीलों के लीक होने का खतरा होता है और इन्हें नियमित रखरखाव की आवश्यकता होती है।आज की कई इलास्टोमेरिक सील कंपनियाँ कभी चमड़े के कारखाने हुआ करती थीं।
1920 के दशक के उत्तरार्ध में, पहली रेडियल लिप सील फास्टनरों के साथ चमड़े और धातु के बक्सों से बनाई गई थीं।1940 के दशक के अंत में, चमड़े का स्थान सिंथेटिक रबर ने लेना शुरू कर दिया।40 वर्षों के बाद, कई निर्माता अपनी संपूर्ण सीलिंग प्रणाली पर पुनर्विचार करना शुरू कर रहे हैं, अक्सर सीलिंग सतह को सील असेंबली में एकीकृत करते हैं और ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज संपर्क बिंदुओं के साथ कई होंठों का उपयोग करते हैं।
फ्लोरोकार्बन एक ऐसा निर्माता है।1982 में, फ़्लोरोकार्बन ने सीलकॉम्प का अधिग्रहण किया, जो उस समय मिशिगन में स्थित एक छोटे परिवार के स्वामित्व वाला लिप सील विनिर्माण व्यवसाय था।अधिग्रहण के बाद, फ़्लोरोकार्बन कंपनी ने परमाणु और पेट्रोकेमिकल उद्योगों के लिए धातु सील का उत्पादन करने के लिए सीलकॉम्प को दक्षिण कैरोलिना के एक संयंत्र में स्थानांतरित कर दिया।
यह नया लिप सील व्यवसाय उच्च दबाव वाले हाइड्रोलिक पंप और इंजन, सैन्य अल्टरनेटर और डीजल ट्रक क्रैंकशाफ्ट सील और थर्मोस्टैट्स सहित अन्य वाणिज्यिक उत्पादों में माहिर है।
1990 के दशक के मध्य में, फ़्लोरोकार्बन कंपनी ने अपना नाम बदलकर फ़्यूरॉन कर लिया और 2001 में BD SEALS Solutions™ द्वारा इसका अधिग्रहण कर लिया गया। यह फ़्यूरॉन को 1955 में स्थापित BD SEALS Solutions™ के पहले से ही मजबूत स्प्रिंग सील व्यवसाय में जोड़ता है।
1995 में, बीडी सील्स सॉल्यूशंस™ लिप सील के बाहरी व्यास में इलास्टोमेरिक टेप जोड़ा गया था।ऐसा धातु-से-धातु दबाव को खत्म करने और सील और ग्राहक के शरीर की सील के बीच एक कड़ी सील सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है।बाद में सील हटाने और सील का पता लगाने और गलत स्थापना को रोकने के लिए सक्रिय स्टॉप के लिए अतिरिक्त सुविधाएँ जोड़ी गईं।
इलास्टोमेरिक रबर लिप सील और बीडी सील्स पीटीएफई लिप सील के बीच कई समानताएं हैं, लेकिन कई अंतर भी हैं।
संरचनात्मक रूप से, दोनों सील बहुत समान हैं क्योंकि वे एक स्थिर बॉडी सील में दबाए गए धातु के शरीर और एक पहनने-प्रतिरोधी होंठ सामग्री का उपयोग करते हैं जो एक घूर्णन शाफ्ट के खिलाफ रगड़ता है।उपयोग के समय वे भी उतनी ही मात्रा में स्थान का उपयोग करते हैं।
इलास्टोमेरिक लिप सील बाजार में सबसे आम शाफ्ट सील हैं और आवश्यक कठोरता प्रदान करने के लिए सीधे धातु के आवास में ढाले जाते हैं।अधिकांश इलास्टोमेरिक रबर लिप सील एक तंग सील सुनिश्चित करने के लिए लोडिंग तंत्र के रूप में एक एक्सटेंशन स्प्रिंग का उपयोग करते हैं।आमतौर पर स्प्रिंग सील और शाफ्ट के बीच संपर्क बिंदु के ठीक ऊपर स्थित होता है, जो तेल फिल्म को तोड़ने के लिए आवश्यक बल प्रदान करता है।
ज्यादातर मामलों में, पीटीएफई लिप सील सील करने के लिए एक्सटेंशन स्प्रिंग का उपयोग नहीं करते हैं।इसके बजाय, ये सील सीलिंग लिप के खिंचाव और धातु बॉडी द्वारा बनाए गए झुकने वाले त्रिज्या पर लगाए गए किसी भी भार का जवाब देते हैं।पीटीएफई लिप सील इलास्टोमेरिक लिप सील की तुलना में होंठ और शाफ्ट के बीच व्यापक संपर्क पैटर्न का उपयोग करते हैं।पीटीएफई लिप सील में भी कम विशिष्ट भार होता है, लेकिन संपर्क क्षेत्र व्यापक होता है।उनके डिज़ाइन का उद्देश्य घिसाव की दर को कम करना था और यूनिट लोड को कम करने के लिए परिवर्तन किए गए थे, जिन्हें पीवी भी कहा जाता है।
पीटीएफई लिप सील का एक विशेष अनुप्रयोग घूर्णन शाफ्ट, विशेष रूप से उच्च गति पर घूमने वाले शाफ्ट की सीलिंग है।जब स्थितियाँ चुनौतीपूर्ण और उनकी क्षमताओं से परे होती हैं, तो वे इलास्टोमेरिक रबर लिप सील का एक उत्कृष्ट विकल्प होते हैं।
अनिवार्य रूप से, PTFE लिप सील को पारंपरिक इलास्टोमेरिक लिप सील और मैकेनिकल कार्बन फेस सील के बीच अंतर को पाटने के लिए डिज़ाइन किया गया है।वे अधिकांश इलास्टोमेरिक लिप सील की तुलना में उच्च दबाव और गति पर काम कर सकते हैं, जो उन्हें एक उत्कृष्ट विकल्प बनाता है।
अत्यधिक तापमान, संक्षारक मीडिया, उच्च सतह वेग, उच्च दबाव या स्नेहन की कमी वाले कठोर वातावरण से उनके प्रदर्शन पर प्रतिकूल प्रभाव नहीं पड़ता है।पीटीएफई की बेहतर क्षमताओं का एक उत्कृष्ट उदाहरण औद्योगिक वायु कंप्रेसर हैं, जिन्हें बिना रखरखाव के 40,000 घंटे से अधिक समय तक संचालित करने के लिए रेट किया गया है।
पीटीएफई लिप सील के उत्पादन के संबंध में कुछ गलतफहमियां हैं।इलास्टोमेरिक रबर लिप सील रबर को सीधे धातु आवास के खिलाफ दबाते हैं।धातु का शरीर आवश्यक कठोरता प्रदान करता है, और इलास्टोमेर सील के कामकाजी हिस्से को अपने ऊपर ले लेता है।
इसके विपरीत, PTFE लिप सील को सीधे धातु आवास पर नहीं डाला जा सकता है।पीटीएफई सामग्री तरल अवस्था या ऐसी स्थिति में नहीं जाती है जो सामग्री को प्रवाहित करने की अनुमति देती है;इसलिए, पीटीएफई लिप सील सील की मशीनिंग करके बनाई जाती है, फिर इसे धातु के आवास में इकट्ठा किया जाता है, और फिर यांत्रिक रूप से इसे क्लैंप किया जाता है।
घूर्णन अनुप्रयोगों के लिए एक सटीक सील समाधान का चयन करते समय, शाफ्ट गति, सतह गति, ऑपरेटिंग तापमान, सीलिंग माध्यम और सिस्टम दबाव सहित महत्वपूर्ण कारकों पर सावधानीपूर्वक विचार किया जाना चाहिए।अपना निर्णय लेते समय विचार करने के लिए कई अन्य परिचालन स्थितियाँ हैं, लेकिन ऊपर सूचीबद्ध मुख्य हैं।
अधिकारों के साथ बड़ी जिम्मेदारी भी आती है।समय के साथ, BD SEALS Solutions™ का ध्यान अधिक मांग वाले PTFE लिप सील्स की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों पर स्थानांतरित हो गया है।सील के प्रमुख लाभों में से एक औद्योगिक, ऑटोमोटिव और एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में चुनौतीपूर्ण वातावरण में प्रदर्शन करने की इसकी क्षमता है।
वे इलास्टोमेरिक लिप सील की तुलना में घूर्णन शाफ्ट पर उच्च दबाव और गति पर काम कर सकते हैं, और लाभ यहीं नहीं रुकते।पीटीएफई लिप सील के अन्य लाभों में शामिल हैं:
बीडी सील्स सॉल्यूशंस™ दो सामान्य लिप सील्स हैं बीडी सील्स पीटीएफई मेटल बॉडी रोटेटिंग लिप सील्स और डायनालिप पॉलीमर सील्स, जो दोनों विनिमेय हैं।इनके बीच मुख्य अंतर इनका डिज़ाइन है।मेटल हाउसिंग सील सीलबंद हाउसिंग बनाने के लिए शीट मेटल का उपयोग करते हैं और फिर सील को यांत्रिक रूप से जकड़ने के लिए एक सीलिंग लिप स्थापित करते हैं।
1970 के दशक की शुरुआत में आविष्कार किए गए, बीडी सील्स लिप सील्स को -53°C से 232°C तक के कठोर वातावरण, कठोर रासायनिक वातावरण और शुष्क और अपघर्षक वातावरण में काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।गतिशील PTFE रोटरी सील का उपयोग निम्नलिखित अनुप्रयोगों में किया जाता है:
डायनालिप सील्स बीडी सील्स रोटरी सील्स से लगभग दस साल पहले की हैं।उनका निर्माण तब आवश्यक हो गया जब BD SEALS Solutions™ ने सैन्य अनुप्रयोगों के लिए विस्फोटक सामग्री के मिश्रण और संयोजन पर काम करना शुरू किया।मिश्रित विस्फोटक के घूमने वाले शाफ्ट के संपर्क में आने की संभावना के कारण धातु-आवरण वाली लिप सील को इस उद्देश्य के लिए पूरी तरह से अनुपयुक्त माना जाता है।यही कारण है कि BD SEALS Solutions™ डिज़ाइन इंजीनियरों ने एक ऐसा लिप सील विकसित किया है जो अपने प्रमुख लाभों को बरकरार रखते हुए धातु-मुक्त है।
डायनालिप सील का उपयोग करते समय, धातु भागों की आवश्यकता पूरी तरह से समाप्त हो जाती है क्योंकि पूरी सील एक ही बहुलक सामग्री से बनी होती है।ज्यादातर मामलों में, एक इलास्टोमेरिकO-अंगूठीइसका उपयोग सील के बाहरी व्यास और मेटिंग हाउसिंग बोर के बीच किया जाता है।ओ-रिंग एक तंग स्थैतिक सील प्रदान करते हैं और घूर्णन को रोकते हैं।इसके विपरीत, BD SEALS लिप सील तीन से अधिक विभिन्न सामग्रियों से बनाई जा सकती हैं और धातु के आवरण में संलग्न होती हैं।
आज, मूल डायनालिप सील ने कई अलग-अलग संस्करण तैयार किए हैं जो फ़ील्ड इंस्टॉलेशन के लिए भी आदर्श हैं क्योंकि उन्हें इंस्टॉलेशन के लिए किसी विशेष उपकरण की आवश्यकता नहीं होती है और उन अनुप्रयोगों के लिए भी उपयुक्त हैं जिन्हें सफाई के लिए सील को हटाने की आवश्यकता होती है।अपने सरल डिज़ाइन के कारण, ये सीलें अक्सर अधिक किफायती होती हैं।
बीडी सील पीटीएफई लिप सील, डायनालिप पॉलीमर सील और बीडी सील सॉल्यूशंस™ के अन्य लिप सील हमारे दैनिक जीवन को कैसे बदलते हैं?
पीटीएफई लिप सील शुष्क या अपघर्षक वातावरण में बेहतर सीलिंग गुण और कम घर्षण प्रदान करते हैं।इनका उपयोग अक्सर जटिल अनुप्रयोगों में किया जाता है जहां गति की आवश्यकता होती है।
एयर कंप्रेसर बाजार इस बात का एक अच्छा उदाहरण है कि कैसे पीटीएफई लिप सील्स इलास्टोमेरिक और कार्बन मैकेनिकल सील्स की जगह ले रही हैं।BD SEALS Solutions™ ने 1980 के दशक के मध्य में अधिकांश प्रमुख एयर कंप्रेसर कंपनियों के साथ काम करना शुरू किया, जिसमें रिसाव-प्रवण रबर लिप सील और कार्बन फेस सील की जगह ली गई।
मूल डिज़ाइन पारंपरिक उच्च दबाव वाली लिप सील पर आधारित था, लेकिन समय के साथ, जैसे-जैसे मांग बढ़ी और उच्च प्रदर्शन की आवश्यकता हुई, सील को शून्य रिसाव और विस्तारित सेवा जीवन के लिए डिज़ाइन किया गया था।
नई तकनीक को हर समय सख्त रिसाव नियंत्रण बनाए रखते हुए सील जीवन को दोगुना से अधिक करने के लिए विकसित किया गया है।परिणामस्वरूप, ओम्नीसील सॉल्यूशंस™ पीटीएफई लिप सील्स को उद्योग मानक माना जाता है, जो 40,000 घंटे से अधिक रखरखाव-मुक्त सेवा प्रदान करता है।
पीटीएफई लिप सील बेहतर रिसाव नियंत्रण प्रदान करते हैं और विभिन्न प्रकार के स्नेहक के साथ 1000 से 6000 आरपीएम तक और विस्तारित अवधि (15,000 घंटे) तक काम करने में सक्षम हैं, जिससे वारंटी के दावे कम हो जाते हैं।बीडी सील्स सॉल्यूशंस™ स्क्रू कम्प्रेशन उद्योग के लिए 0.500 से 6000 इंच (13 से 150 मिमी) तक के व्यास के साथ शाफ्ट सील प्रदान करता है।
मिक्सर एक अन्य उद्योग क्षेत्र है जहां सील अनुकूलन व्यापक है।इस उद्योग में BD SEALS Solutions™ ग्राहकों को ऐसी सील की आवश्यकता होती है जो 0.300 इंच (7.62 मिमी) तक शाफ्ट विक्षेपण और रनआउट को संभाल सके, जो कि गतिशील शाफ्ट रनआउट की एक महत्वपूर्ण मात्रा है।इस समस्या को हल करने और परिचालन गति में सुधार करने के लिए, BD SEALS Solutions™ एक पेटेंट फ्लोटिंग लिप सील डिज़ाइन प्रदान करता है।
बीडी सील्स लिप सील्स को स्थापित करना आसान है, कठोर ईपीए रिसाव आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, और पंप के पूरे जीवनकाल में सीमित स्थानों में उपयोग के लिए तेल और शीतलक संगत हैं।
इसके अलावा, सॉल्यूशंस™ लिप सील्स को गतिशील सीलिंग स्थितियों, अत्यधिक गति, दबाव और तापमान की समस्याओं और कई अन्य अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है।
उनकी सील का उपयोग उन उपकरणों में भी किया जाता है जिन्हें मशीनों में उपयोग के लिए एफडीए द्वारा अनुमोदित सामग्री की आवश्यकता होती है जैसे:
इन सभी अनुप्रयोगों को तापमान कम करने के लिए बहुत कम सील घर्षण प्रतिरोध की आवश्यकता होती है।एफडीए मानकों को पूरा करने के अलावा, सील उन छिद्रों से मुक्त होनी चाहिए जो सील की जा रही सामग्री के जाम होने का कारण बन सकती हैं, और एसिड, क्षार और सफाई एजेंटों के साथ संगत होनी चाहिए।उन्हें उच्च दबाव की धुलाई का भी सामना करना होगा और IP69K परीक्षण पास करना होगा।
बीडी सील्स सॉल्यूशंस™ लिप सील्स का उपयोग सहायक बिजली इकाइयों (एपीयू), गैस टरबाइन इंजन, स्टार्टर, अल्टरनेटर और जनरेटर, ईंधन पंप, प्रेशर टर्बाइन (आरएटी) और फ्लैप एक्चुएटर्स में किया जाता है, जो सबसे बड़े बाजारों में से एक है।
सुरक्षित लैंडिंग के लिए विमान को शक्ति प्रदान करने के लिए एपीयू को यूएस एयरवेज फ्लाइट 1549 ("मिरेकल ऑन द हडसन") पर सक्रिय किया गया था।इस विमान के कोर सिस्टम में BD SEALS Solutions™ लिप और स्प्रिंग सील्स स्थापित किए गए हैं, जिन्हें उड़ान के लिए महत्वपूर्ण माना जाता है और तैनाती पर 100% चालू होना चाहिए।
ऐसे कई कारण हैं जिनकी वजह से एयरोस्पेस निर्माता इन लिप सील्स पर भरोसा करते हैं।विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए बीडी सील्स लिप सील्स तुलनीय इलास्टोमेरिक सील्स की तुलना में एक सख्त सील और बेहतर प्रदर्शन प्रदान करते हैं।उन्हें टरबाइन शाफ्ट और बाहरी गियरबॉक्स पर मैकेनिकल कार्बन मैकेनिकल सील की तुलना में कम जगह की आवश्यकता होती है।
वे -65°F से 350°F (-53°C से 177°C) तक तापमान और 25 psi (0 से 1.7 बार) तक के दबाव का सामना कर सकते हैं, सामान्य सतह गति 2000 से 4000 फीट प्रति मिनट (10 से 1000 फीट) तक हो सकती है। 20 मीटर/सेकेंड)।इस क्षेत्र में कुछ बीडी सील्स सॉल्यूशंस™ समाधान 20,000 फीट प्रति मिनट से अधिक की गति से काम कर सकते हैं, जो 102 मीटर प्रति सेकंड के बराबर है।
एक अन्य प्रमुख बाजार विमान इंजन सील है, जहां बड़े विमान इंजन निर्माताओं द्वारा बाहरी ट्रांसमिशन सील में लिप सील का उपयोग किया जाता है।बीडी सील्स सॉल्यूशंस™ लिप सील्स का उपयोग गियर वाले टर्बोफैन जेट इंजनों में भी किया जाता है।इस प्रकार का इंजन एक गियर सिस्टम से लैस है जो इंजन पंखे को कम दबाव वाले कंप्रेसर और टरबाइन से अलग करता है, जिससे प्रत्येक मॉड्यूल को इष्टतम गति से संचालित करने की अनुमति मिलती है।
इस प्रकार, वे बढ़ी हुई दक्षता प्रदान कर सकते हैं।एक सामान्य एयरलाइनर प्रति मील लगभग आधा गैलन ईंधन जलाता है, और अधिक कुशल इंजनों से प्रति वर्ष प्रति एयरलाइनर परिचालन लागत में औसतन $1.7 मिलियन की बचत होने की उम्मीद है।
वाणिज्यिक उद्योगों को समर्थन देने के अलावा, पीटीएफई लिप सील का उपयोग सेना में भी किया जाता है, खासकर रक्षा विभाग द्वारा।इसमें लड़ाकू विमान, विमान वाहक और हेलीकॉप्टरों पर उपयोग शामिल है।
पीटीएफई लिप सील का व्यापक रूप से सैन्य विमानों पर उपयोग किया जाता है;उदाहरण के लिए, ऊर्ध्वाधर लिफ्ट प्रशंसकों में, हेलीकॉप्टर गियरबॉक्स मोटर सील और उनके स्प्रिंग-लोडेड सील का उपयोग रोटर हेड सील भागों, फ्लैप और स्लैट्स और विमान को पकड़ने के लिए उपयोग किए जाने वाले ब्रेकिंग सिस्टम में प्रमुख उपकरणों के लिए भी किया जाता है।डेक पर उतरा.यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि इन उद्देश्यों के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण खराब न हों।
बीडी सील्स सॉल्यूशंस™ लिप सील रेसिंग उद्योग में पाए जाने वाले क्रैंकशाफ्ट, वितरक, ईंधन पंप और कैम सील जैसे कुछ सबसे चुनौतीपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं, जहां स्वाभाविक रूप से इंजनों को अक्सर उनकी सीमा तक धकेल दिया जाता है।
अधिकांश NASCAR टीमें और इंडियानापोलिस मोटरस्पोर्ट्स इंजन BD SEALS Solutions™ लिप सील्स का उपयोग करते हैं।2019 में इंडियानापोलिस के लगभग हर क्वालीफायर और फिनिशर ने कम से कम अपने आगे और पीछे के क्रैंकशाफ्ट पर लिप सील का इस्तेमाल किया।बीडी सील्स सॉल्यूशंस™ में पीटीएफई स्प्लिट सील विफलता का कारण बनने वाली सामान्य समस्याओं को खत्म करने के लिए विशेष रूप से NASCAR के लिए बनाया गया एक पेटेंट डिज़ाइन भी शामिल है।
जब डेटोना सुपरस्पीडवे में हाल ही में एक दौड़ के दौरान इंजन की थ्रॉटल क्रैंकशाफ्ट ऑयल सील उच्च गति और उच्च दबाव में जल गई, तो एक अग्रणी NASCAR इंजन निर्माता ने बीडी सील्स सॉल्यूशंस ™ लिप सील्स की ओर रुख किया।नतीजा हर किसी के लिए जीत था: ब्रैड केसेलोव्स्की और नंबर 2 पेंस्के फोर्ड ने बीडी सील्स सॉल्यूशंस™ लिप सील्स का उपयोग करके रेस जीती।इस सफल आयोजन को और बढ़ाने के लिए, शीर्ष पांच फिनिशरों में से चार ने अग्रणी निर्माता इंजनों से सुसज्जित कारों को चलाया, जिन्हें इन लिप सील्स से भी लाभ हुआ।
बीडी सील्स सॉल्यूशंस™ लिप सील्स के लिए एक और रेसिंग एप्लिकेशन ओवरहेड फ्यूल इंजेक्टर में है।इन इंजनों को अत्यधिक परिस्थितियों का सामना करना पड़ता है जहां प्रत्येक घटक झुकता है, हिलता है और मुड़ता है, जिससे भागों के बीच संपर्क होता है जो सामान्य रूप से नहीं होना चाहिए।इसलिए, रेसिंग गति पर उपयोग किए जाने पर ओवरहेड ईंधन इंजेक्टर का औसत जीवनकाल पांच मिनट से कम होता है।