پکینگ (Packing) چیست؟ – به زبان ساده

اصول عملکرد پکینگ به چه شکل است؟

انواع پکینگ

پکینگ‌ها را می‌توان به دو دسته کلی تقسیم‌بندی کرد که در ادامه به توضیح آن خواهیم پرداخت.

درزگیر نواری

پکینگ

اگر فشار عملیاتی بالایی داشته باشیم، پیچ‌های دستگاه باید با گشتاور بالاتری بسته شوند تا نیروی پکینگ بر روی شفت افزایش یابد و از این طریق، از نشتی جلوگیری شود. در این زمان سرعت شفت باید کاهش پیدا کند چراکه سرعت شفت و فشار با یکدیگر مرتبط هستند. زمانی که فشار پایین باشد، سرعت را می‌توان بالاتر برد اما زمانی که فشار بالایی داشته باشیم، سرعت باید به حدی پایین بیاید تا آب‌بندی در شرایط فشار بالا دچار مشکل نشود.

به طور کلی دلیل نشتی پکینگ را باید در دمای بالای حاصل از اصطکاک جستجو کرد که سبب می‌شود برخی از قطعات پکینگ دچار تبخیر یا سوختگی شوند و نشتی بوجود بیاید. در چنین مواردی باید پکینگ تعویض و پکینگ جدیدی جایگزین شود. پکینگ‌ها بسیار ارزان‌قیمت هستند و گزینه‌ای اقتصادی در مقایسه با سایر آب‌بندها به شمار می‌آیند. با این وجود، حجم و وزن پکینگ‌ها نسبت به سایر آب‌بندها بسیار بیشتر است.

از آن‌جایی که مدل‌سازی حرکتی در طراحی‌های مکانیکی و دینامیکی از اهمیت بالایی برخوردار است، «فرادرس» اقدام به انتشار فیلم آموزش شبیه سازی سیستم های مکانیکی در Simscape Multibody سیمیولینک متلب کرده که لینک آن در ادامه آمده است.

فیلم آموزش شبیه سازی سیستم های مکانیکی در Simscape سیمیولینک – مقدماتی در فرادرس

کلیک کنید

چه زمان باید از آب بندهای مکانیکی استفاده کنیم؟

برای بسیاری از تجهیزات و شرایط عملیاتی، استفاده از آب‌بندهای مکانیکی بر استفاده از پکینگ‌ بویژه نوارهای درزگیر اولویت بالاتری دارند. آب‌بندهای مکانیکی و به طور ویژه «آب‌بندهای دوبل» (Double Mechanical Seal) زمانی کاربرد خود را نشان می‌دهند که سیال پمپ شده در اثر نشتی، مشکلات زیست‌محیطی فراوانی بوجود بیاورد چراکه پکنیگ به طور ۱۰۰ درصد نمی‌تواند از نشتی جلوگیری کند. حتی زمانی که نشتی را با چشم نتوانیم مشاهده کنیم، بخارهای سمی نیز می‌توانند نوعی نشتی به شمار روند که حاصل استفاده از پکینگ‌ها هستند. بنابراین به هنگام استفاده از پمپ‌ها و همزن‌ها (میکسر) باید نوع آب‌بند را با دقت بیشتری انتخاب کنیم.

عوامل موثر در انتخاب آب بند مکانیکی به جای پکینگ

در ادامه قصد داریم برخی از عوامل تاثیرگذار در انتخاب آب‌بندهای مکانیکی به جای پکینگ را مورد بررسی قرار دهیم.

قابل اعتماد بودن و زمان توقف کار

نشتی محصولات ارزشمند

با وجود اینکه استفاده از پکینگ‌ها به طور معمول مانع از بروز نشتی می‌شود اما در مواردی، مقدار بسیار کمی نشتی خواهیم داشت که از این مقدار کم بسته به نوع سیال ممکن است نتوان صرف‌نظر کرد. همچنین به دلیل عمر کوتاهی که پکینگ‌ها دارند، دفعات نشتی و خرابی آن‌ها نیز بیشتر خواهد بود. البته این خرابی همواره مشکلی اساسی به شمار نمی‌آید اما در صنایع مختلف، حجم نشتی به دلیل مسائل زیست‌محیطی و مالی، اهمیت بالایی دارد و چه بسا همین نشتی سبب خرابی دستگاه مربوطه شود.

علاوه بر این، هزینه تعویض پکینگ و استفاده از افراد مجرب برای این کار، هزینه‌ای مجزا به همراه دارد که اگر از نشتی محصولات با ارزش بوسیله آب‌بندهای مکانیکی جلوگیری شود، به طور قطع هزینه استفاده از آب‌بندهای مکانیکی جبران خواهد شد. برای این‌کار بهتر است در طول هفته میزان حجم سیال نشتی اندازه‌گیری شود تا تخمین مناسبی از میزان نشتی در طول سال بدست آید. حال این مقدار را باید در تعداد پمپ‌های موجود یا تجهیزات آب‌بندی شده ضرب کرد تا حجم هدررفت سالیانه محاسبه و بر اساس آن تصمیم‌گیری مناسبی اتخاذ شود.

تعمیر و نگهداری

استفاده از پکینگ به نیروی کار بیشتری برای تعویض نیاز دارد و به هنگام بهره‌گیری از این سیستم‌ها باید هزینه نیروی انسانی را نیز مد نظر قرار داد.

دسترسی به محفظه آب بندی

از آن‌جایی که پکینگ‌ها در طول زمان دچار خوردگی می‌شوند و گلند را نیز باید به طور مجدد تنظیم کرد، بنابراین باید به هنگام انتخاب پکینگ برای آب‌بندی، دسترسی «محفظه آب‌بندی» (Stuffing Box) نیز مورد توجه باشد.

آلودگی و رقیق شدن محصول

مصرف انرژی

آب‌بندهای مکانیکی، مصرف انرژی را در مقایسه با پکینگ بسیار کاهش می‌دهند. به طور متوسط، پکینگ‌ها ۶ برابر بیشتر از سایر آب‌بندها انرژی مصرف می‌کنند. برای درک بهتر این مطلب باید بگوییم استفاده از پکینگ در محفظه آب‌بندی مانند این است که خودروی خود را با ترمز دستی بالا حرکت دهید. به خوبی مشخص است که این کار، مصرف سوخت خودروی شما را افزایش می‌دهد. به همین شکل، پکینگ‌ها که به دور شفت به صورت فشرده متصل شده‌اند نیز مصرف انرژی را افزایش می‌دهند. در برخی موارد به پمپ‌هایی دسترسی داریم که عملکرد و سرعت پایینی دارند و این امر، مشکلات را بیش از پیش افزایش می‌دهد.

عمر یاتاقان

توجه داشته باشید که حذف نشتی و افزایش عمر یاتاقان‌ها، کاهش مدت زمان توقف دستگاه را نیز به همراه دارد چراکه بسیاری از خرابی‌های آب‌بندها به دلیل حرکات اضافی شفت و خرابی یاتاقان‌ها بوجود می‌آیند. در تصویر زیر نحوه نشتی از یک پکینگ را مشاهده می‌کنید.

خوردگی بوش و شفت

بسیار از تجهیزات دوار در محدوده پکینگ در درون یک «بوش» (Sleeve) قرار گرفته‌اند تا از خوردگی شفت در آن‌ ناحیه جلوگیری شود. اگر از این بوش‌ها استفاده نشود، بعد از مدتی باید شفت به طور کامل تعویض شود. این کار علاوه بر این‌که هزینه زیاد تعویض شفت را شامل می‌شود،‌ برای مدتی نیز حرکت دستگاه را متوقف می‌کند که این امر نیز خود شامل هزینه‌های مختلفی است.

چه زمانی باید از پکینگ استفاده کنیم؟

در بسیاری از موارد، همچنان بهره‌گیری از پکینگ‌ها و نوارهای درزگیر، گزینه مناسبی در آب‌بندی سیستم‌های دوار به شمار می‌آید. زمانی‌که عوامل ذکر شده در بالا اولویت نداشته باشند و به تعداد کافی نیز نیروی انسانی در اختیار داشته باشیم، بهره‌گیری از پکینگ در کاهش هزینه‌ها بسیار موثر خواهد بود.

عوامل موثر در انتخاب پکینگ

در ادامه، برخی از عوامل موثر در انتخاب پکینگ را مرور می‌کنیم.

هزینه

سادگی نصب

نصب یک پکینگ نیازی به باز کردن شفت ندارد مگر این‌که بخواهیم آب‌بند مکانیکی نصب کنیم. به همین دلیل، نصب پکینگ بسیار ساده‌تر از نصب آب‌بند مکانیکی خواهد بود و این کار در مدت زمان کوتاه‌تری نیز به انجام می‌رسد.

شرایط تجهیزات

در آب‌بندهای مکانیکی، دستگاه باید در شرایط مناسب عملیاتی قرار داشته باشد تا آب‌بندی به خوبی انجام شود اما در استفاده از پکینگ، نیازی به تنظیم دقیق شفت‌ها و همراستا بودن پمپ و شفت‌ها نیست.

حرکات شعاعی و همراستا نبودن

بسیاری از آب‌بندهای مکانیکی تنها می‌توانند تا حد بسیار کمی حرکات و لرزش‌های شعاعی را تحمل کنند و بسیاری از آن‌ها نیز در برابر حرکات محوری، مقاوم نیستند. به طور مثال، دستگاه‌های کاغذسازی همگی دارای حرکات محوری هستند و برای آب‌بندی آن‌ها به طور معمول از پکینگ بهره می‌گیرند.

سادگی نصب و نگهداری

پکینگ‌ها عملکرد ساده‌ای دارند و به همین دلیل نصب آن‌ها نیاز به تخصص خاصی ندارد و از این‌رو، به راحتی می‌توان از ‌آن‌ها استفاده کرد.

از جمله مواردی که استفاده از پکینگ نسبت به آب‌بندهای مکانیکی اولویت بیشتری دارد، تجهیزاتی همچون پمپ‌های دوغابی هستند که در معادن و صنایع نفت و گاز مورد استفاده قرار می‌گیرند. با وجود این‌که در این تجهیزات، آب‌بندهای مکانیکی کارایی بیشتری دارند اما به دلیل اندازه بزرگ تجهیزات، حرکات زیاد شفت و پروانه‌ها و همچنین محیط ساینده، استفاده از پکینگ‌ها محبوبیت بیشتری دارد.