גלרופ אטמים מכניים

פרמטרים חשובים בתפקוד האטם

פעמים רבות האטם המכני נכשל מוקדם מן הצפוי. מגוון סיבות יכולות לגרום לכך כאשר הנפוצות שבהן קשורות להפרות מכניות של המכונה בה מותקן האטם, טעויות אנוש בהתקנה ובהפעלה כמו גם בחירת אטם שגויה לאפליקציה נתונה.

​

 

ניתן לחלק את אתגר האטימה המכנית למספר פרמטרים עיקריים. כשל האטם המכני נגרם בכל רגע בו מופרת השליטה באחד מפרמטרים אלה. הפרה זו יכולה לנבוע מחריגות מכניות בהפעלה כמו הפסקה והפעלה בלתי מבוקרים כמו גם הפעלת לחצים פתאומיים ורעידות ציר. בנוסף הכשל יכול לנבוע מחריגות בתפקוד האטם כמו שחיקה, הפרת לחצים, עובי נוזל, הולכה תרמית, קורוזיה ועוד, אם כתוצאה מבחירת אטם לקויה ואם כתוצאה מבלאי טבעי. בחירת אטם מכני לאפליקציה נתונה, הלוקחת בחשבון את תכונות החומר הנאטם ותנאי ההפעלה, הינה קריטית על מנת להאריך את חיי האטם.

 

מבחינה כלכלית, חשוב להבין, שהמחיר ההתחלתי של האטם המכני איננו הסיפור המלא. למעשה, הוצאות כספיות הכרוכות באחזקה במקרה של כשל האטם (פירוק המשאבה, החלפת האטם והרכבתה) ונזקים הכרוכים בפריצת החומר בפעמים רבות יקרים בהרבה ממחירו של האטם.

 

לחץ

משטר הלחצים בעבודת האטם המכני הינו גורם מכריע בעבודתו התקינה. במשטר זה מעורבים לחץ הנוזל, לחץ הקפיץ ולחץ המפגש בין המשטחים. "Balance ratio" מוגדר כיחס שבין שני כוחות מנוגדים הפועלים לאורך פעולת האטימה. כוחות אלה הם "כוח הסגירה" הנוצר ע"י לחץ הקפיץ והנוזל אל מול "כוח הפתיחה" הנוצר ע"י שכבת הנוזל בין משטחי האטם. מוסכם לסווג את האטם כUnbalanced seal  כש"כוח הסגירה" גדול יותר מ"כוח הפתיחה" וכשהמצב הפוך כBalanced seal. באופן כללי ניתן לומר שאטמים

מסוג Balanced בנויים בצורה המיועדת לעבודה

תחת לחצים גבוהים יותר (לרוב מעל 10 bar). סיווג

חשוב זה נובע מכך שכאשר האטם פועל תחת לחצים

גבוהים  ו"כוח הסגירה" לאורך הציר גדול מ"כוח הפתיחה"

אז שכבת הנוזל המפרידה בין המשטחים מצטמצמת ומביאה

לחיכוך גובר המביא לשחיקת המשטחים וכשל מהיר, אם בשל dry running ואם בשל over heating. שכבת נוזל אופטימלית ויציבה בין המשטחים היא גורם מרכזי להצלחה או כישלון של האטם לאורך זמן. Unbalanced seal נחשב סלחני יותר תחת תנאי ויברציה וחוסר מקביליות. בנוסף, הם זולים יותר והתקנתם איננה דורשת "התאמת מדרגה" על הציר.  

​​

טמפ'

שליטה על החום הנוצר בעת חיכוך משטחי האטימה הינה קריטית להארכת חיי האטם. תפקיד משטחי האטם, בין היתר, הוא הולכת החום ופיזורו מאזור החיכוך לאזורים אחרים.

הולכת תרמית לקויה מביאה להתאדות הנוזל בין משטחי

האטימה ועקב כך לשחיקה מהירה של האטם. בנוסף לכך,

הובלה תרמית בלתי אחידה על פני המשטחים מביאה

ללחץ תרמי המפר את שטיחות משטחי האטימה ובכך

מביא לזליגת החומר. התאמת אטם נכונה לאפליקציה נתונה

מבוססת, בין היתר, על חיזוי הטמפ' הנוצרת בין המשטחים

ע"י פרמטרים שונים כמו מהירות סיבוב, וסוג הנוזל. יש לזכור כי לחץ מוגבר מביא לנקודת רתיחה נמוכה יותר של הנוזל. בפעמים רבות יש צורך בצינון אזור האטימה ע"י נוזל ממקור חיצוני.

​

עובי הנוזל (fluid film)

לעובי הנוזל, החוצץ בין המשטחים, השפעה ישירה על רמת החיכוך ביניהם. עובי נוזל אידיאלי הוא כזה המבטיח רמת סיכוך המונעת את שחיקת המשטחים ואת התאדות הנוזל ומצד שני קטן מכדי לאפשר לחלקיקים לחדור ולהביא לנזילה מוגברת. מבחני מעבדה מראים שעובי אידיאלי זה נע סביב 1 מיקרון (קטן פי 75 משיערת אדם). הנוזל יכול להיות החומר הנאטם עצמו, או חומר ממקור חיצוני. מסיבה זו כל האטמים 

המכניים יוצרים נזילה כלשהי.

קשה לצפות מראש את אופי הנוזל המדויק בין משטחי אטימה

אולם אנו יודעים כי ברוב המקרים נוצר מגע מסוים בין המשטחים

בעת הפעלה ועצירת המשאבה או בעת הפרת לחצים פתאומית,

ולכן חומרים בעלי תכונות סיכוך עצמי (self-lubricated materials)

הם כה חיוניים.

 

שטיחות ומקבילות משטחי האטימה

מצחי אטימה חדשים מלוטשים למישוריות של 3 "סרטי תאורת הליום" (0.29 אלפיות המילימטר שוות ל"סרט תאורת הליום" אחד) כפי שנצפים על "שולחן אופטי". בעת ההרצה הראשונית של אטם מכני יכולה להיווצר נזילה מסוימת עד ל"זיווגם" של צמד המשטחים (bed-in period) כך שקיימת מקבילות אחידה בכל שטח המגע. שטחיותם ומקבילותם של המשטחים מהווים גורם מכריע ליצירת bed in מוצלח ואטימה אפקטיבית לאורך זמן. הניסיון

מראה כי הפרה של רמת שטיחות של מעל ל0.001 מ"מ עלולה

לפגוע בביצועי האטם. הפרה בשטיחות האטם יכולה לנבוע

מהפרעות הידראוליות, מכניות ותרמיות. פעמים רבות ניתן

לזהות באופן ויזואלי את סיבת הכשל לפי העוויתות על פני

המשטחים.

​

​

​