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.

כיצד למנוע כשלים בתפקודם של אטמים מכניים

Facebook
Twitter
LinkedIn

אטם מכני משמש לאטימה דינאמית במשאבות צנטריפוגליות לסוגיהן השונים: טבולות ולא טבולות, לסחרור או לחצים גבוהים וכו'. בבוחשים יש אטמים מכניים שעובדים רטוב (תחתונים) ויבש (עליונים). גם במדחסי אוויר ומדחסי קירור יש אטמים מכניים, כמו כן במרסקות ממסרות ומחברים סובבים.

לאטום מרווח ולמנוע נזילה

תפקידו של האטם המכני כנרמז בשמו, לאטום ולמנוע נזילה וזליגה של נוזל כלשהו, אוויר או גז אל מחוץ למשאבה (לאטמוספירה). תפקידה של המשאבה ליצור עומד מים (לחץ) כאשר האימפלר דוחף את המדיה. לשם ביצוע פעולה זו, מנוע מסובב ציר שעליו יושב האימפלר. הבעיה היא שהציר חודר לתוך בית המשאבה ויש מרווח בינו ובין הדופן (למנוע חיכוך) וזהו מקום לנזילה ודאית. תפקיד האטם המכני לאטום מרווח זה ולמנוע נזילה, כאשר טבעת אחת סטאטית ויושבת עם אלסטומר על הדופן ואילו השנייה מסתובבת עם הציר ונלחצת אל הטבעת הקבועה עם קפיץ כלשהו כאשר אלסטומר מורכב בינה לבין הציר לאטימה תוך כדי תנועה. האטימה המכנית מתבצעת בין שטחי טבעות האטימה – הקבועה והסובבת. שנים רבות לפני המצאת האטם המכני נעשה שימוש בחבל לאטימה מכנית. האטימה התבצעה על הציר. לשיטה זו יש יתרונות, היא זולה יחסית וקלה לביצוע. טבעות החבל נמצאות אחת על השנייה בתוך תא עגול (Staffing box) וחובקות בקוטרן הפנימי את הציר כאשר מכסה לוחץ עליהן והידוק הבורג של המכסה קובע את עוצמת ההידוק על הציר. אך לשיטה זו מגבלות וחסרונות:

החיכוך המתמיד בין הציר לחבל גורם לשחיקת הציר. החיכוך המתמיד כרוך באובדן אנרגיה חשמלית; כדי לקרר ולסכך יש צורך בנזילה תמידית בין הציר לחבל (דבר שאינו אפשרי כאשר מדובר בחומרים מסוכנים). יש לבצע מעקב תמידי כדי למנוע נזילה חזקה מידי; מדי פעם יש להדק את מכסה הסגירה. מהירות הסיבוב מוגבלת בגלל בעיית חום וחיכוך. חסרונות רבים אלו הביאו לשימוש נרחב באטם מכני המשמש כמחסום יעיל יותר בין מה שנמצא בתוך המשאבה לבין האטמוספרה. קיימים סוגים רבים של אטמים מכניים כפועל יוצא ממגוון המשאבות הגדול המתוכננות לשימושים השונים ולצרכים המגוונים בתעשייה (לחצים, ספיקות, סוגי מדיה, מהירות סיבוב, טמפרטורה ורמת ההגנה הנדרשת). למרות השוני הרב בין האטמים השונים אפשר למנות חמישה חלקים בסיסיים הנמצאים באטם המכני, ראו בתרשים להלן, "חלקי האטם המכני":

1. טבעת אטימה סובבת 

2 . תושבת קבועה – Rotating seal face

3. קפיץ לחיצה – Stationary seat

4 . טבעת אטימה דינאמית – Compression spring Seal ring

5. טבעת אטימה סטאטית – Cup-Ring – Bearing ring

הסיבות לכשל באטמים מכניים

הסוד הוא שבאופן פעולה אידיאלי, טבעת השחיקה הסובבת מרחפת על פני הטבעת הקבועה. כיצד מתרחשת תופעה זו? במהלך העבודה פילם מיקרוני של הנוזל הנאטם, נכנס בין טבעות השחיקה ומסכך אותן. הוא דק עד כדי שני מיקרון כך שאינו דולף החוצה, אם כי יש אידוי מינימלי כתוצאה מהיווצרות חום. פילם זה שומר על טבעות השחיקה המרחפות אחת על פני השנייה. קסם זה מתרחש בתנאי אחד חשוב, טבעות האטימה צריכות להיות מלוטשות היטב למישוריות של בין רבע מיקרון למיקרון (אלפית המילימטר!) תלוי בקוטר הטבעת. ליטוש לטיב גבוה מבחינת מישוריות וחלקות הוא הוא סוד קסם האטימה המכנית, בה החומר הנאטם הופך לחומר האוטם. אם

בתיאוריה, האטם המכני יכול לעבוד זמן רב ללא בלאי משמעותי, מה בכל זאת גורם לאטמים מכניים להיכשל ולפעמים בטרם זמן? הסיבות לכישלון של אטם מכני רבות. חלקן אינו קשור לאטם במישרין אלא במשאבה עצמה: סטייה בשל חופש במיסב; ציר עקום ולא במידה; חופש קצה גדול מידי (הציר נע קדימה ואחורה).

מיקום בית הקבוע ביחס לציר (מרכזיות). כישלון נוסף יכול להיות בגלל המדיה. כישלון כימי בו הן האטם המכני והן חלקי המשאבה נאכלים (קורוזיה); כישלון נוסף יכול להיות כישלון תרמי. אבל, בסופו של דבר, רוב הטעויות הן טעויות אנוש: האטם המכני עבד ללא נוזל קירור (יבש) "נשרף" וכשל; הציר עקום זורק ופוגע בטבעת הסטטית; הרכבת אטם מכני שגויה – לחיצה לא נכונה, חלקים חסרים…יש לציין שלחיצה מוגזמת של הקפיץ יכולה לגרום לשחיקה מוקדמת. ולחיצה חלשה מידי יכולה לגרום לנזילה; או-רינגים (O-Rings) שאינם מתאימים למדיה או לטמפרטורה; כיוון הסיבוב של המשאבה לא נכון (הפוך). טבעות שחיקה לא מתאימות; תת-לחץ בכניסה שגורם לרתיחה; אי התאמת האטם למשאבה ולתנאי העבודה שלה (לחץ, מהירות סיבוב); אי התאמה למדיה (הנוזל במשאבה); אי התאמה של חומרי המבנה והאלסטומרים לטמפרטורת העבודה של המשאבה; שימוש בגריז או בשמן להכנסת הקבוע למקומו, דבר שיכול למנוע ממנו להישאר קבוע במקומו; והמבחן המיידי – טיב הליטוש של טבעות השחיקה מבחינת מישוריות וחלקות.

באיזה אטם כדאי לבחור? כל אטם מכני טוב (גם אם הוא פשוט וזול) כלעוד הוא נבחר בהתאמה לתנאי העבודה בהם עובדת המשאבה. ישנם תנאי עבודה הדורשים אטמים מכניים מיוחדים ויקרים שצריכים לעבוד בתנאים קיצוניים וקשים. אטמים אלו יכולים לעמוד בלחצים גבוהים, טמפרטורות גבוהות, מהירות סיבוב גבוהה, כימיקלים חזקים ותנאי בטיחות מחמירים. על צרכן האטמים למסור ליצרן כמה נתונים בסיסיים כדי שיתקבל אטם מכני המתאים לצורך הספציפי: מה קוטר הציר המדויק (מילימטרי או אינצ'י?)  מה מהירות הסיבוב של הציר? מה החומר (המדיה) הזורם במשאבה? מה טמפרטורת העבודה? מה אורך הלחיצה (אורך העבודה של הסובב?) מה צורת הקבוע וקוטרו החיצוני O-ring/Cup-ring ? (עגול או בצורת L?) תשובה על כל אלו יאפשרו לכל בעל מקצוע מנוסה בתחום האטמים המכניים לספק אטם כמו זה עבד או אפילו לשדרג לאטם משופר על ידי שינוי חומרי המבנה או תכנון וייצור אטם מיוחד עבור הלקוח, המתאים יותר לתנאי העבודה וכך להאריך את זמן עבודת המשאבה.

זכרו, כי אין הביישן למד ואין הקפדן מלמד. תמיד אפשר להתייעץ. זה לא עולה כסף ויכול לחסוך כאב ראש בעתיד.

More to explore