Pump [EP.3] : Mechanical Seal อุปกรณ์กันรั่วที่สำคัญที่สุดในปั้ม

สวัสดีครับเพื่อนๆหลังจากห่างหายกันไปนาน ทางนายช่างมาแชร์ จึงขอมาแชร์เรื่องปั้มต่อนะครับ คราวนี้ขอมาแชร์ชิ้นส่วนสำคัญในปั้มตัวนึง ที่เรียกว่าเป็นตัวที่เปราะบางที่สุด และเวลาซ่อมปั้มทีไรก็เพราะตัวนี้ตลอด….

Mechanical seal คืออะไร??

แม็คแคนิคอลซีล (Mechanical seal) ซึ่งแม็คแคนิคอลซีลทำหน้าที่กันรั่วในปั้มที่คอเพลา ที่ต้องคอยรับแรงดันสูงของของไหลที่ถูกสร้างขึ้นจากตัวปั้มเอง และอุณหภูมิ การกัดกร่อน หรือแม้แต่ความสกปรก ตะกอน ต่างๆในของไหลเอง ;
NOTE: ต่อจากนี้ขอเรียก แม็คแคนิคอลซีล ว่าแม็คซีลนะครับ
ดังนั้นตัวแม็คซีลจะต้องถูกออกแบบให้มีความแข็งแรง ทนทาน ต่อของไหลที่ปั้มเค้าส่งไปครับ

ซึ่งก่อนหน้ายุคแม็คซีลจะเป็นที่นิยมใช้กัน อุปกรณ์ที่ใช้ในการกันรั่วคอเพลา (Shaft seal) จะเป็น Grand packing seal หรือบางที่อาจจะคุ้นหูในชื่อ “ประเก็นเชือก”ลักษณะจะคล้ายๆเชือก แต่เป็นวัสดุที่ทนความร้อน การกัดกร่อน และมีความยืดหยุ่นสูงจำพวก Asbestos, Aramid, PTFE, Graphite, PTFE/Graphite, และ Non-asbestos เป็นต้น หลังจากที่ร้อยเชือกเข้าไปเสร็จก็จะถูกอัดด้วย gland อีกทีครับ

แต่ข้อเสียหลักๆเลยคือ จะต้องมีของไหลหรือ process เข้าไปหล่อเลี้ยงตัวเชือกเพื่อการหล่อลื่นเสมอ (เพื่อนๆลองคิดดูครับว่า หากสารนั้นเป็นสารอันตรายที่มีพิษ หรือสามารถติดไฟ หรือระเบิดได้รุนแรง ก็จะมีความเสียต่อคนทำงาน และโรงงานด้วยจริงไหมครับ)

ดังนั้นในยุคปัจจุบันแม็คซีลก็เลยได้รับความนิยมที่กว้างขวางกว่าแบบประเก็นเชือกครับผม

ส่วนประกอบของ Mechanical seal

ส่วนประกอบหลักๆของแม็คซีลจะประกอบด้วย 5 ส่วนหลักๆดังนี้นะครับ
1. แหวนหลัก (Primary ring)
2. แหวนรอง (Mating ring)
3. ชุดกันรั่วรอง,โอริง (Secondary seal, O-ring & gasket)
4. ชุดสปริง (Spring mechanism)
5. ชุดขับเคลื่อน (Drive mechanism)

1. แหวนหลัก (Primary ring)

แหวนหลัก และแหวนรองเป็นส่วนประกอบสำคัญในการกันรั่วหลัก (เพราะช่องนี้จะเป็นช่องที่ใหญ่ที่สุดที่ต้องรับแรงดันมหาศาลจากตัวปั้ม รวมถึงอุณหภูมิและการกัดกร่อนต่างๆด้วยครับ)
แหวนหลักจะมีลักษณะเป็นแหวน ประกบกับแหวนรอง ตรงส่วนที่ประกบกันเราจะเรียกว่า “หน้าเฟส (face)” ที่เรียบมากๆ (หน่วยวัดเป็น light band ซึ่งความขรุขระของแหวนแทบจะไม่มีเลยครับ)

เมื่อผิวที่เรียบสุดๆมาประกบกันก็จะสามารถกันรั่วได้ครับ; แต่โดยหลักการแล้วที่กันรั่วได้หน้าเฟสอ่ะครับจะมี clearance น้อยๆมากๆระดับหนึ่งซึ่งเกิดจาก ความดันของห้องแมคแคนิคอลซีลเอง (ที่เกิดจากปั้มสร้างความดัน)ไปดันตัวของเหลว ที่เป็นของไหลอัดตัวไม่ได้ (in-compressible fluid) ซึ่งจะทำให้เกิด clearance น้อยๆนี่แหละครับดังนั้นแปลว่าตัว mechanical seal ไม่ได้กันรั่ว 100% นะครับ จะมีส่วนซึมแบบน้อยๆมาก ซึ่งเรียกว่าแทบจะไม่มีออกมานะครับ
โดยการดูแหวนหลักแหวนรอง เราจะดูที่ชุดสปริงครับ โดยแหวนหลักจะต้องติดอยู่กับชุดสปริงครับ และสามารถเคลื่อนไหวได้ในแนวแกน (axial movement) เพื่อให้ตัวได้ระหว่างทำงาน และช่วงที่ไม่ได้เดินเครื่องจักรแรงสปริงตัวนี้ก็จะกันรั่วไม่ให้ของเหลวไหลออกมาสู่ด้านนอกครับ

2. แหวนรอง (Mating ring)

แหวนรองทำหน้าที่ประกบกับแหวนหลัก (Primary ring) เพื่อกันรั่ว และตำแหน่งของแหวนรองจะไม่ได้ติดอยู่ที่ชุดสปริง แต่จะติดตั้งอยู่ที่ gland ซึ่งจะไม่สามารถเคลื่อนที่ได้

3. ชุดกันรั่วรอง,โอริง (Secondary seal, O-ring & gasket)

จากที่เราทราบกันแล้วว่าตำแหน่งของหน้าเฟสจะมีการรั่วเกิดขึ้นอยู่บ้าง ดังนั้นในการออกแบบชุดกันรั่วรองในแต่ละตำแหน่งของแม็คซีลจะถูกออกแบบให้กันซึม ที่เกิดจากการรั่วหลักของหน้าเฟสครับ
โดยวัสดุที่ใช้ทำ O-ring ก็จะต้องถูกออกแบบให้ทนทานต่ออุณหภูมิ และการกัดกร่อนของของเหลวให้ได้ด้วย ซึ่งอาาจะเป็น PTFE, Vilton, Karez เป็นต้นครับ
นอกจากนี้ชุดกันรั้วรองไม่ได้มีชนิดที่เป็นแค่ O-ring แต่ยังมีชนิดที่เป็น Wedge, V-ring, U-cup, bellow ด้วยนะครับ

4. ชุดสปริง (Spring mechanism)

ชุดสปริงของแม็คซีลจะถูกออกแบบสำหรับให้เป็นแรงกดในกรณีที่ความดันในห้องแมคซีลไม่มี (กรณีปั้มไม่ได้เดินเครื่อง) แรงสปริงจะไปกดหน้าเฟสไม่ให้ของเหลวรั่วไหลออกมา
และนอกจากนั้นหน้าที่ของชุดสปริงก็จะทำให้ชุดแหวนหลักเคลื่อนตัวได้ขณะใช้งานหากมีแรงกระทำเข้ามากระทำ สปริงก็มีหลากหลายชนิดแต่จะแบ่งเป็น สปริงเดี่ยว (Single spring) ที่ออกแบบให้ใช้กับงานหนักๆ แต่ก็รับความถี่ในการใช้งานได้ไม่นาน และสปริงชุด (multiple spring) ที่นิยมใช้ในปัจจุบันในงานที่ไม่หนักมาก

5. ชุดขับเคลื่อน (Drive mechanism)

ชุดขับเคลื่อนมีหน้าที่ในการพาแรงจากเพลาเข้าไปขับ Shaft sleeve และ Primary ring ผ่านชุดอุปกรณ์ที่เรียกว่า Anti-rotation pin เช่น set screw drive, key drive, pin drive และอื่นๆ

สุดท้ายนี้หากเพื่อนๆมีคำถามสงสัยเกี่ยวกับปั้มหรือแม็คซีลสามารถ inbox มาถามใน facebook นายช่างมาแชร์ได้เลยนะครับ แล้วพบกับสาระดีๆแบบนี้ทางด้านงานช่าง งานวิศวกรรม และอุตสาหกรรมได้ที่ นายช่างมาแชร์ นะครับ

Website: www.naichangmashare.com
Facebook: https://www.facebook.com/naichangmashare/
Blockdit :  https://www.blockdit.com/naichangmashare
Instragram: https://www.instagram.com/naichangmashare/
Twitter: https://twitter.com/naichangmashare
Youtube: https://www.youtube.com/channel/UCmIPiSeg-uy4k8JYSmknp_g

#นายช่างมาแชร์ #mechanicalseal #pump