کاسه نمد به انگلیسی Radial Shaft Seals نیز گفته می شود. کاسه نمد یکی از اجزای کلیدی در سیستمهای مکانیکی است که نقش مهمی در جلوگیری از نشت سیالات و حفظ عملکرد یکنواخت تجهیزات ایفا میکند. بسیاری از کاربران و تکنسینها هنگام خرید یا تعویض این قطعه، با سوالات متعددی روبهرو میشوند. در این مقاله به بررسی ۱4 سوال پرتکرار درباره کاسه نمد میپردازیم تا به شما در انتخاب، نصب و نگهداری بهتر این قطعه کاربردی کمک کنیم. اگر میخواهید طول عمر تجهیزات خود را افزایش دهید، خواندن این راهنما را از دست ندهید.
1-کاسه نمد به انگلیسی چیست؟
کاسه نمد به انگلیسی نام های متنوعی دارد . از مهمترین انها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- Shaft Seals
- Rotary Shaft Seals
- Oil Seals
- Radial Shaft Seals
- Rotating Shaft Seals
دلیل تنوع گسترده نام کاسه نمد به انگلیسی را می توان رشد صنعت و نیاز به طراحی و ساخت انواع کاسه نمد برشمرد. اگرچه به طور کلی انواع کاسه نمد وظیفه اصلی شان در سیستم آب بندی و درزگیری است، اما این وظیفه بسته به نوع دستگاه، دما، فشار و سایر عوامل موثر در محیط عملیاتی نیاز به طراحی و ساخت متفاوت در صنعت کاسه نمد شده است. این نیاز باعث گردیده اسامی جدیدی بسته به نوع شکل طراحی به کاسه نمد اطلاق شود.
2-صفحه نگهدارنده (صفحه پوششی) چیست و چرا در آببندهای لاستیکی یکپارچه، دوتکه مورد نیاز است؟
صفحه پوششی قطعهای فلزی (یا از جنس سایر مواد سخت) است که پس از قرار دادن آببند روغن در حفره محفظه نصب میشود. صفحه پوششی به قسمت پشتی آببند روغن فشار وارد میکند و آن را در داخل محفظه فشرده میکند. آببندهای لاستیکی یکپارچه دوتکه به صفحات پوششی نیاز دارند زیرا این نوع فاقد تقویتکننده بیرونی برای کمک به نگهداری آببند است، بنابراین برای اطمینان از بهترین قابلیت آببندی ممکن، به فشردگی در داخل محفظه نیاز دارد.
3-هنگام نصب کاسه نمد، لبه آن باید به کدام سمت باشد؟
کاسه نمد تک لبه، یک طرفه عمل می کند و فقط در یک جهت آب بندی را انجام می دهد. لبه اصلی آب بندی همیشه باید به سمت سیالی باشد که نیاز به آب بندی دارد. سیال مورد نظر معمولاً روغن یا گریس روان کننده است، اما می تواند یک ماده شیمیایی نیز باشد که باید داخل مخزن بماند. اگر قرار است کاسه نمد به عنوان یک مسدود کننده عمل کند و از ورود آلودگی جلوگیری کند، باید به سمت بیرون و به سمت آلاینده قرار گیرد. البته این می تواند خاک و گرد و غبار یا شستشوی شیمیایی باشد. گاهی اوقات کاسه نمدها دارای یک لبه ثانویه یا لبه های متقابل دوتایی هستند تا از ورود خاک یا آلودگی به سیستم بلبرینگ و یا سیال مورد نظر جلوگیری کنند.
4-برای کاسه نمد، چه نوع لاستیکی را انتخاب کنم؟
انتخاب صحیح مواد برای عملکرد آببندی مناسب ضروری است. یکی از عواملی که در انتخاب الاستومر نقش دارد، دمای کاربرد است. یک لاستیک رایج که در بسیاری از کاربردهای آببندی با شرایط عملیاتی ملایم استفاده میشود، نیتریل (NBR) است که عموماً برای استفاده تا دمای ۲۰۰ درجه فارنهایت (به طور مداوم) رتبهبندی میشود. نیتریلها قیمت پایین و مقاومت سایشی خوبی ارائه میدهند، اما در صورت استفاده در دماهای بالای کاربرد، سخت و/یا ترک میخورند.
در دماهای بالاتر از ۲۰۰ درجه فارنهایت، برخی نیتریل کربوکسیله یا هیدروژنه (HNBR) را انتخاب میکنند که عموماً برای استفاده تا دمای ۳۰۰ درجه فارنهایت (به طور مداوم) رتبهبندی میشوند.
نوع دیگری از الاستومر که در دماهای بالاتر استفاده میشود، فلوئوروالاستومر (FKM) است که برای استفاده تا دمای ۴۰۰ درجه فارنهایت (به طور مداوم) رتبهبندی میشود. با این حال، در ازای قابلیت دمای بالاتر، هزینه این مواد بیشتر از نیتریل استاندارد خواهد بود.
صرف نظر از ملاحظات مربوط به دما، برخی از کاربردها حاوی مواد شیمیایی هستند؛ ممکن است به ماده سازگارتر مانند فلوئوروالاستومر (FKM) یا حتی پلی تترا فلوئور اتیلن (PTFE) نیاز داشته باشند که میتواند نسبت به بسیاری از مواد شیمیایی نفوذناپذیر باشد. توجه به این نکته مهم است که جنس لبه PTFE بیشتر به پلاستیک شبیه است تا به الاستومر و ملاحظات کاربردی متفاوتی خواهد داشت.
5-اگر کاربرد من نیازمند مطابقت با FDA باشد، از چه جنس(هایی) برای لبه آببند استفاده کنم؟
صنایع غذایی و نوشیدنی اغلب نیازمند آببندهای منطبق با FDA هستند. این بدان معناست که جنس لبه و بدنه باید استانداردهای FDA برای بهداشت را رعایت کنند. برخی از مواد موجود برای لبه که با FDA مطابقت دارند عبارتند از: سیلیکون FDA، وایتون (FKM) منطبق با FDA و برخی از فرمولاسیونهای PTFE، برای نام بردن چند مورد. اگر آببند دارای بدنه فلزی باشد، انطباق با FDA مستلزم استفاده از فولاد ضد زنگ 316 (316SS) است. علاوه بر این، بسیاری از تجهیزات در کاربردهای صنایع غذایی و نوشیدنی، در حین استفاده نیاز به تمیز کردن یا بخارپز شدن دارند. آببندها باید در برابر مواد شیمیایی تمیز کننده و درجه حرارت بالا مرتبط با این فرآیندها مقاومت کنند.
6-برای کاربردی که در معرض مواد شیمیایی خورنده قرار دارد، چه نوع جنس یا طراحی برای لبه آببند پیشنهاد میشود؟
بسته به نوع کاربرد، برخی از کاربردهایی که در معرض مواد شیمیایی قرار دارند ممکن است به لبه آببند PTFE نیاز داشته باشند، زیرا این نوع آببند با طیف گستردهای از مواد شیمیایی سازگار است. به علاوه، برخی از طراحیهای لبه آببند PTFE میتوانند فشارهای بالا و شرایط کارکرد خشک را تحمل کنند، در حالی که آببندهای الاستومری استاندارد قادر به انجام این کار نیستند. آببندهای PTFE هم با محفظه فلزی و هم بدون آن یافت میشوند و میتوانند در همان شیاری نصب شوند که یک آببند روغن سنتی نصب میشود.
7-کاسهنمد با بدنه فلزی یا قطر خارجی لاستیکی (OD)؟ کدام انتخاب بهتری است؟
کاسهنمدهایی با بدنه فلزی معمولاً بیشترین میزان فشار در قطر خارجی را دارند که باعث میشود در جای خود در محفظه به خوبی باقی بمانند. البته این اتصال بسیار محکم ممکن است به محفظه آسیب وارد کند، مخصوصاً هنگام نصب. برخی کاربران ترجیح میدهند از کاسهنمدهای با قطر خارجی لاستیکی استفاده کنند، چراکه این نوع از آسیب زدن یا خط انداختن روی محفظه جلوگیری میکند.
همچنین، در صورتی که محفظه قبلاً با نوع فلزی آسیب دیده باشد، جایگزینی با نوع لاستیکی میتواند آببندی استاتیکی بهتری ارائه دهد. از سوی دیگر، بدنههای فلزی معمولی (مثلاً از جنس فولاد) ممکن است با گذشت زمان دچار زنگزدگی یا اکسید شوند، در حالیکه این مشکل در کاسهنمدهای تماملاستیکی یا نوع لاستیکی با روکش فلزی وجود ندارد.
8-پس از خارج کردن کاسهنمد، چگونه اندازه مناسب آن را تشخیص دهم؟
در زمان تعویض کاسهنمد خراب، نباید از قطعهی استفادهشده اندازهگیری انجام شود، زیرا اندازههای نادرست ارائه خواهد داد. علاوه بر این، تولیدکنندگان مختلف از مقادیر متفاوتی برای تداخل ابعادی در طراحی استفاده میکنند و کاسهنمدهای فرسوده نیز معمولاً در هنگام جدا کردن آسیب میبینند. در واقع، تولیدکنندگان کاسهنمد را با توجه به مشخصات تجهیز طراحی میکنند؛ بنابراین کافی است کاربر فقط قطر شفت، قطر محل نصب (Bore) و عمق محل نصب را در اختیار تولیدکننده قرار دهد.
همچنین توصیه میشود نوشتههای روی خود کاسهنمد بررسی شود، چرا که در برخی موارد، ابعاد مورد نیاز تجهیزات روی قطعه درج شدهاند.
9-کاسهنمدها چگونه اندازهگیری میشوند؟
در اغلب موارد، نیازی به اندازهگیری مستقیم کاسهنمد نیست. برای تعیین اندازه دقیق، تنها دانستن قطر شفت، قطر و عمق محل نصب کافی خواهد بود. با این حال، اگر هدف تأیید اندازه تولیدی کاسهنمد باشد، اندازهگیری دقیق لازم خواهد بود.
سه بعد اصلی در کاسهنمد عبارتاند از قطر داخلی (ID)، قطر خارجی (OD) و ضخامت (عرض یا ارتفاع). اندازهگیری مستقیم قطر داخلی بهدلیل احتمال تغییر شکل لبه، دشوار است. دقیقترین روش برای اندازهگیری قطر خارجی استفاده از نوار پیتیپ (pi tape) است، زیرا این ابزار توانایی تشخیص تغییرات ناشی از خارجشدگی از حالت دایره کامل را دارد؛ کاری که کولیسها ممکن است نتوانند انجام دهند. برای اندازهگیری ضخامت، استفاده از کولیس توصیه میشود و بهتر است اندازهگیری در چند نقطه دور تا دور قطر صورت گیرد.
10-آیا ضخامت کاسهنمد اهمیت دارد؟
تا زمانی که کاسهنمد بهدرستی با قطر شفت و قطر محل نصب (Bore) تطابق داشته باشد، تفاوت در عرض (ضخامت) تأثیر خاصی بر عملکرد آببندی نخواهد داشت. اگر ضخامت کاسهنمد بیشتر از عمق واقعی محل نصب باشد، تنها نگرانی ممکن، تداخل با اجزای اطراف است. در مقابل، اگر ضخامت کمتر باشد، معمولاً مشکلی بهوجود نمیآید؛ مگر زمانیکه از نوع تماملاستیکی استفاده شده باشد و توسط صفحه نگهدارنده یا درپوش فشرده شود. در چنین حالتی، بهترین روش این است که فضای اضافی داخل محل نصب را با واشرهای فاصلهگذار (Gasket Spacer) پر کنیم تا فشردهسازی کاسهنمد توسط درپوش به شکل صحیح انجام شود.
11-وظیفه فنر در ساختار کاسهنمد چیست؟
فنر در اطراف محیط آببندی فشار وارد میکند و باعث حفظ چسبندگی لبه آببند به سطح شفت میشود. برخی طراحیها از فنر حلقهای (Garter Spring) بهره میبرند که فشار یکنواختی در تمام نقاط اطراف شفت اعمال میکند. در مقابل، نوع دیگری از فنر با طراحی انگشتی (Finger Spring) وجود دارد که فقط در نقاط خاص مورد نیاز فشار وارد کرده و بهصورت مستقل عمل میکند.
در برخی موارد، فنرهای حلقهای ممکن است از محل خود خارج شوند، چون بهصورت آزاد درون شیار قالبگیریشده قرار گرفتهاند و ارتباط مستقیمی با لبه آببند ندارند. اگر فنر هنگام نصب جابهجا شود، ممکن است وارد تجهیزات شده و در هنگام راهاندازی، به یاتاقانها و قطعات حساس آسیب جدی وارد کند. فنرهای انگشتی معمولاً یا درون ساختار لاستیکی قالبگیری میشوند یا بهصورت مکانیکی متصل هستند و به همین دلیل احتمال خروج یا آسیبرسانی آنها به تجهیزات بسیار کم است.
12-عمر مفید یک کاسهنمد چقدر است؟
تشخیص دقیق عمر کاسهنمد در تجهیزات میدانی دشوار است، زیرا شرایط کاری مشخص نیست و تفاوت زیادی دارد. ضمن آنکه بیشتر کاربردها از نوع ایدهآل نیستند؛ یعنی در شرایط آزمایشگاهی، با روغنکاری کامل، سرعت پایین، دمای محیط ثابت، بدون فشار، بدون نابالانسی یا انحراف، بدون تماس با مواد شیمیایی یا جامدات، با قطعات با اندازه دقیق و … صورت نمیگیرند.
در واقع، همین عوامل محیطی باعث میشوند طول عمر کاسهنمد بهطور قابل توجهی تغییر کند.
13-پس از تعویض کاسهنمد، متوجه شیار روی شفت در زیر لبه آببند شدم. علت آن چیست و چه کاری باید انجام دهم؟
شیار شدن سطح شفت معمولاً به دلیل سختی پایین یا کیفیت سطح نامناسب آن اتفاق میافتد که با استانداردهای صنعتی مطابقت ندارد؛ این استانداردها شامل سختی حداقل ۳۰ راکول C و صافی سطح بین ۱۰ تا ۲۰ میکرواینچ Ra هستند. مواد سازنده لبه آببند بهتنهایی موجب ایجاد شیار نمیشوند، اما وجود آلودگی یا ذرات خارجی در محل عملکرد میتواند باعث چسبیدن ذرات زیر لبه و ایجاد شیار روی شفت شود، مخصوصاً اگر شفت بیش از حد نرم باشد.
نصب کاسهنمد جدید روی شفت دارای شیار توصیه نمیشود، زیرا احتمال نشتی بالا خواهد بود. بهترین راهکار، استفاده از بوش شفت (Shaft Sleeve) برای پوشاندن ناحیه شیاردار یا تغییر موقعیت نصب بهگونهای است که لبه آببند با بخشی از سطح سالم و بدون خراش تماس داشته باشد.
14-آیا در هنگام نصب، باید دو سر کاسهنمد دوتکه را با چسب به یکدیگر متصل کنم؟
در صورتیکه کاسهنمد دوتکه دارای فنر حلقهای (Garter Spring) باشد، معمولاً مکانیزمی مثل قلاب یا پیچ اتصال وجود دارد که دو سر جدا شده را به هم وصل میکند. برخی دیگر از طراحیها با فنر انگشتی (Finger Spring)، از طریق فشار حاصل از تداخل قطر خارجی کاسهنمد با محل نصب، بهصورت فشاری و بدون نیاز به چسب در جای خود ثابت میمانند.
در هر دو حالت، چسباندن دو سر کاسهنمد توصیه نمیشود، زیرا هماهنگ کردن دقیق لبه آببند دشوار است و همچنین باید سازگاری شیمیایی چسب با لاستیک لبه آببند بررسی شود. عدم تطابق ممکن است باعث خرابی عملکرد یا آسیب به قطعه شود.
نتیجه گیری
در این نوشته سعی کردیم ابتدا شما را با مفهوم کاسه نمد به انلگیسی آشنا سازیم. در ادامه به سوالات رایج در فرایند خرید تا نصب کاسه نمد پاسخ دادیم. اگر هنوز سوالی دارید، حتما با کارشناسان چرخش صنعت تماس بگیرید.