Amnon Ram

Amnon Ram

מנכ״ל קלינגר את רם.
למד בהכשרות בישראל ובחו״ל וכיום מרצה בכיר לאטימה במכללות ומפעלים.

מנהל עם אישתו עפרה את ״קלינגר את רם״ ומתמחה באטימה מכנית קרוב ל-30 שנה.

חשיבות התאמת חומרי המבנה של אטמים מכניים במשאבות

Facebook
Twitter
LinkedIn

יתרונותיהם וחסרונותיהם של החומרים השונים

במשאבות עם אטם מכני, כאשר המשאבה עובדת ואינה נוזלת,  אנו נוטים לשכוח את קיומו של האטם המכני המורכב בה, למרות שהאטם המכני הוא לב המשאבה. ביצועי המשאבה תלויים בתקינותו של האטם המכני והתאמתו לתנאי העבודה (הנוזל, הטמפרטורה, הלחץ ומהירות סיבוב הציר בהתחשב בקוטרו).

מתי אנו נזכרים באטם המכני? כאשר המשאבה נוזלת.

אם המשאבה נוזלת לאחר זמן עבודה קצר, נשאלת השאלה: מדוע כשל האטם המכני? הרי זהו אטם אורגינלי של יצרן המשאבה. נכון! אבל יצרן המשאבה לא תמיד יודע היכן היא תותקן ובהתאם לכך לדאוג לחומרי מבנה מתאימים. במאמר זה אתייחס לחומרי המבנה השונים של טבעות השחיקה (הקבוע והסובב) ולאלסטומרים (האטימה המשנית). חשוב לבדוק שחומרי המבנה של האטם המכני מתאימים לתנאי העבודה של אותה משאבה.

טבעות השחיקה

בחירה נכונה של חומרי המבנה של טבעות השחיקה (העובדות אחת מול השנייה), ההתאמה ביניהן, יתרונותיהן וחסרונותיהן יכולה למנוע כשלים מיותרים:

נירוסטה 316

יתרונותיה הם שהיא אינה מחלידה, בלתי שבירה, מתאימה למזון ולתרופות, מוליכת חום טובה, עמידה בטמפרטורה גבוהה ובשוק תרמי (הנובע משינוי  טמפרטורה מהיר של הנוזל).

חסרונותיה הם שאין לה שימון עצמי טוב (self lubrication), מקדם חיכוך נמוך ( coefficient (of friction והיא יכולה לעבוד היטב אך ורק מול גרפיט-קרבון שהינו בעל שימון עצמי גבוה.

קרמיקה לבנה- אלומינה אוקסיד

בעלת שימון עצמי בינוני, קשה אך שבירה.עובדת היטב מול גרפיט-קרבון. נוטה לקבל סדקים כתוצאה משינויי טמפ' מהירים (שוק תרמי). טובה לכל סוגי הנוזלים, אם כי מותקפת בכימיה קשה.

ברונזה

בעלת שימון עצמי טוב. עמידה במים מלוחים כמו מי ים. מתאימה לנוזלים שמנוניים כמו מזוט ושמן. מתאימה לעבודה מול גרפיט-קרבון או מול פלדה מחוסמת בנוזל שמנוני.

ברזל יציקה

בעל שימון עצמי טוב אך מחליד במים ואינו עמיד בכימיקלים. מתאים מאוד לעבודה בנוזל שמנוני או בשמן.

פלדה מחוסמת

קשה אך בעלת חלקות עצמית נמוכה. עובדת היטב מול גרפיט-קרבון ובשמן מול ברונזה.

טונגסטן-קרבייד

חזק ובעל קשיות גבוהה. לא ניתן לעיבוד שבבי. חלקות עצמית טובה. בתנאים שמנוניים עובד מול קרמיקה. עובד מצוין מול גרפיט-קרבון. בתנאים קשים של אבקות שוחקות או ביוב עובד היטב כאשר שתי טבעות השחיקה הן מטונגסטן-קרבייד.

חסרונותיו: כבד, יקר, מתפורר עם הזמן במגע עם הנוזל, נוטה להיסדק ממכה או שוק תרמי.

גרפיט-קרבון

חלש ושביר. נשחק בעבודה עם אבקות, חול, חלודה ומוצקים. בעל שימון עצמי מעולה ולכן יכול לעבוד מול כל סוגי החומרים. ישנם סוגים רבים של גרפיט-קרבון. חלקם על בסיס שרף וביניהם כאלו המתאימים למזון ולתרופות. ישנם כאלו עם בסיס מתכתי המתאימים לדלקים. עמיד בכימיה. ניתן לעיבוד שבבי.  עמיד בטמפרטורות גבוהות.

גרפיט-קרבון הוא שותף הכרחי באטם שעובד יבש בזכות כושר השימון העצמי הגבוה שלו.

סיליקון-קרבייד

בעל שימון עצמי טוב. עובד היטב מול גרפיט. עובד מול עצמו. עמיד בחומצות ובסיסים וחומרים שוחקים. קשה. לא ניתן לעיבוד שבבי. עמיד בטמפרטורות גבוהות. קל במשקל. שביר. עמיד בטמפרטורות גבוהות.

ישנם כמה סוגי סיליקון-קרבייד. המסונטר הוא האיכותי שביניהם ומיועד לתנאי עבודה קשים יותר.

ישנם חומרים נוספים המשמשים כטבעות שחיקה כמו:  ציפוי קרמי, טפלון, טפלון מחוזק, ציפוי כרום, טקסטולית. אבל, אלו פחות פופולאריים ולכן לא אעסוק בהם.

נושא חשוב נוסף הוא בחירה נכונה של האלסטומרים שהם חלק בלתי נפרד מהאטם המכני.

ב. אלסטומרים  – גומי של אטימה משנית (Cup-Ring / O-Ring)

NBR – Nitrile rubber – בונא

נפוץ מאוד בשימוש בתעשייה בגלל מחירו הנמוך. מתאים למים, שמן, דלק, אלכוהול ופראון.

מותקף על ידי אוזון (O3), אלדהידים, קטונים וכו'. עובד בטווח טמפרטורות בין 100˚C-20˚C.

EPDM – Ethylene Propylene Diene Monomer) rubber

נפוץ בשימוש בעיקר בתעשיית המזון והתרופות בהם תהליך הניקוי לאחר העבודה (CIP – Cleaning in place) מתבצע עם סודה קאוסטית. מתאים במקרים בהם מתבצע עיקור בעזרת קיטור. טוב במים חמים וקרים. רגיש למי חמצן ולשמן מינראלי (הגורם להתנפחותו). עובד בטווח טמפרטורות בין 150˚C-50˚C. מתאים לתחום המזון והתרופות.

 FKM – Fluorocarbon rubber- Viton

בעל עמידות כימית רחבה בעיקר בטמפרטורות גבוהות. מעולה בשמנים, דלקים. טוב במים רגילים ובביוב. מתאים לתחום המזון והתרופות. בעל אלסטיות וקושי טובים מאוד

רגיש לסודה קאוסטית. עובד בטווח טמפרטורות בין 200˚C-40˚C.

FFKM Perfluorocarbon rubber

ידוע גם בשמות KALREZ ® (Du Pont), TECNOFLON ©, סימרז, כמרז.

ביצועיו עולים על כל סוגי האלסטומרים ומחירו גבוה.

עמיד כמעט בכל סוגי הכימיקלים ובריכוזים גבוהים. עמיד בטמפרטורה גבוהה יותר מכל מתחריו עד 300˚C. מתאים לתחום המזון והתרופות.

PTFE – TEFLON

עמיד בטמפרטורות גבוהות עד 300˚C ובכימיקלים קשים.

חסרונו הגדול בכך שבניגוד לכל האלסטומרים שנסקרו אינו אלסטי וכאשר נלחץ לא חוזר למידתו. לכן משתמשים בו בעיקר לאטימה סטטית, Gaskets, או עבור טבעות עגולות או מרובעות לטבעות שחיקה קבועות.

כדי לאפשר לטפלון לעבוד באטימה דינאמית: חורטים אותו בצורת 'ᴨ' ומכניסים למרכזו קפיץ מתכתי (spring energized PTFE).

TTV

שתי שכבות טפלון על אורינג וויטון. הוויטון נותן את האלסטיות והקושי ושומר על המידה המקורית של האורינג בעוד הטפלון מגן עליו מכימיקלים קשים וטמפרטורה גבוהה 200˚C . למרות השילוב, האלסטיות עדיין מוגבלת ולא ניתן לקפל את האורינג.

מתאים גם לתחום המזון והתרופות.

Neoprene

משתמשים במדחסי קירור בזכות עמידות בגז פריאון. מתאים גם לנפט, מים, אוויר ואלכוהול.

FEP – Fluorinated Ethylene Propylene

צינור טפלון עגול העוטף כל סוג אלסטומר שבוחרים – encapsulated. יתרונו שמקבל את הגמישות החסרה לטפלון  מהאלסטומר שבתוכו ומגן על האלסטומר מכימיה וטמפרטורה (מחובר בהלחמה).

עמיד בטמפרטורה גבוהה עד 200˚C. עמידות כימית מצויינת. האלסטיות שלו מוגבלת (אי אפשר לקפלו).

 

ולסיום, ידועה האמרה הנכונה "אין חכם כבעל ניסיון". אבל, אם אין מספיק ידע או ניסיון כדאי להתייעץ מראש עם מומחה בעל ניסיון ולא להצטער בדיעבד.

More to explore