خطوات سهلة لقياس سماكة الغسالة

لا توجد إرشادات بشأن سُمك الحشية للغسالات المسطحة غير المعدنية في معيار ASME B16.21. يعد اختيار سمك الحشية المناسب لتطبيق معين مشكلة متكررة يصعب الإجابة عليها بإيجاز.

وبالتالي، نشجع المستخدمين، عند عدم التأكد من اختيار السُمك، على استشارة مهندسي التطبيقات.

تهدف مقالة اليوم إلى توضيح سبب تعقيد هذه المشكلة، مع نقل المعرفة التطبيقية ذات الصلة لإعداد المستخدمين للسيناريوهات المحتملة.

وبصفتنا مهندسي تطبيقات الحشيات، فإننا ندعو عمومًا إلى استخدام الحشيات الأقل سمكًا كلما كان ذلك ممكنًا.

ومع ذلك، في بعض الحالات، يُنصح باستخدام حشية أكثر سمكاً.

سنقوم بتوضيح ذلك: حشية بسمك 3.2 مم ضرورية ومقبولة تمامًا لبعض ظروف التشغيل الشائعة، بما في ذلك ما يلي:

1. ستصبح الفلنجات الرقيقة غير متساوية بعد إحكام ربط البراغي، مثل الزوايا الحديدية بسمك 6.4 مم أو صفيحة فولاذية الشفاه.
2. الشفاه ذات القطر الكبير، مثل تلك المطابقة لمعايير الرابطة الأمريكية لأشغال المياه (AWWA)، وأوعية الضغط التي يبلغ قطرها 3 أمتار.
3. حواف منخفضة الضغط، كاملة الوجه، ذات قطر كبير مع قوة برغي محدودة.
4. الشفاه القديمة التي قد يكون بها درجة ما من التنقر أو الالتواء أو التلف.

أحد أسباب استخدام الحشيات السميكة في الشفاه ذات الضغط المنخفض والقطر الكبير هو أن هذه الشفاه لا تحتوي على مسامير كافية، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن الضغط الداخلي منخفض، لذلك لا حاجة إلى الكثير من المسامير في التصميم.

المسامير المحدودة تعني ضغطًا محدودًا للحشوات؛ الحواف الرقيقة تعني أن الحافة سوف تتشوه بعد إحكام ربط البراغي، مما يؤدي إلى ضغط الفجوات بين المسامير إلى أدنى مستوى أو لا تتشوه على الإطلاق. لا تحتوي الحشيات الرقيقة على ضغط كافٍ لتعويض هذه الشفاه غير المستوية.

يبدو أن هذا يتعارض مع تفكيرنا المعتاد. إذا نظرت إلى إجهاد التركيب الموصى به لدينا، فإننا نطلب ضغطًا أكبر (حمولة) مع زيادة سُمك الحشية.

ومع ذلك، في الأماكن التي يكون فيها الحمل منخفضًا جدًا، مثل الحواف الحديدية ذات الزوايا، غالبًا ما لا يكون هناك سمك شفة كافٍ لتوفير التسطيح والإحكام المطلوب للحشيات الرقيقة.

في معظم الحالات، تكون هذه الفلنجات ذات ضغط داخلي منخفض، لذلك لا توجد مخاطر انفجار عالية للحشوات السميكة.

على سبيل المثال، لننظر إلى حالة شفة 66 شفة: يبلغ سمك الشفة 6.4 مم تقريبًا، مع 20 برغيًا 5/8. بالنسبة لمثل هذه الحافة الكبيرة، فإن عدد البراغي وحجمها غير كافيين.

استفسر العميل عن حشية الزيت والماء ذاتية التمدد بسماكة 1.6 مم للزيت بدون ضغط، ولكن الخيار الأفضل هو حشية بسماكة 3.2 مم، وذلك لسببين:

1. ينتج عن هذه المسافات الكبيرة بين البراغي أحمال ضغط صغيرة جدًا بين مسمارين. لا يمكن للحشيات الرقيقة أن تتكيف بشكل جيد مع الشفاه الملتوية.
2. مع عدم وجود ضغط داخلي، فإن استخدام حشية أكثر سمكًا ليس له أي عيوب أو عيوب حيث أن الحشية لن تنفجر.

ومع ذلك، يختلف الوضع كثيرًا بالنسبة للشفاه المصممة للضغط العالي. تكون هذه الفلنجات أكثر سمكًا بكثير، مما يسمح لها عادةً بالحفاظ على التسطيح، مما يحقق تسطيحًا يبلغ 0.1 مم عند إحكام ربط البراغي.

في مثل هذه الحالات، يكون النهج الأرفع هو الأنسب.

هناك العديد من المزايا لاستخدام الحشيات الرقيقة:

(1) مقاومة أكبر للانفجار بسبب صغر المساحة المعرضة للضغط الداخلي.

(2) انخفاض معدل التسرب، ويرجع ذلك أيضًا إلى صغر مساحة التلامس مع الضغط الداخلي.

(3) احتفاظ أفضل بعزم الدوران في المثبتات بسبب انخفاض خصائص الاسترخاء الزاحف للحشوات الأقل سمكًا.

(4) تكلفة أقل بسبب قلة المواد المستخدمة.

في حين أنه كلما كانت الحشية أرق كلما كان ذلك أفضل "قدر الإمكان"، فإن هذا المبدأ هو الأكثر صعوبة في تحديده؛ فاستخدام الحشيات الرقيقة ليس ممكنًا دائمًا.

الحشيات السميكة أكثر ملاءمة للشفاه التالفة بشدة أو الملتوية. تعتمد قدرة الحشية على ملء الحواف غير المستوية على مقدار الضغط تحت حمل معين. يتم التعبير عن معدل الضغط هذا كنسبة مئوية من السماكة الأصلية للحشية.

الحشيات السميكة، ذات السماكة الأصلية الأكبر، لها أيضًا مقدار ضغط فعلي أكبر. بالنسبة للحشية التي يبلغ سمكها 1.6 مم، فإن معدل الضغط 10% يعني مقدار ضغط يبلغ 0.16 مم، بينما الحشية التي يبلغ سمكها 3.2 مم مضغوطة إلى 10% يكون مقدار الضغط فيها 0.32 مم.

يعني ضغط الحشية الإضافي هذا أن الحشيات السميكة يمكنها ملء الخدوش أو الحفر العميقة بشكل أفضل من الحشيات الرقيقة.

ومع ذلك، قد تكون مزايا استخدام حشية سميكة مضللة. وبغض النظر عن ذلك، فإنه عند استخدام حشيات أكثر سماكة لإغلاق الشفاه المعيبة بشكل أكبر، فقد تؤدي إلى المزيد من المشاكل في المستقبل.

تؤدي الحشيات السميكة إلى استرخاء زحف أعلى، مما يعني أنه طوال عمر وصلة الشفة، قد يحتاج المستخدمون إلى إعادة ربط البراغي للحفاظ على ضغط الحشية بشكل كافٍ.

يمكن أن تؤدي الحشيات الأكثر سمكًا أيضًا إلى قوة انفجار أعلى، تتفاقم بسبب زيادة المساحة الملامسة للضغط الداخلي، مما يولد قوة إجمالية أكبر في محاولة دفع الحشية خارج الحافة (قوة الانفجار).

(وحدة الضغط الداخلي هي MPa، وتظهر الحشية الأكثر سُمكًا "أطول" في الاتجاه المواجه للضغط الداخلي، مما يعني مساحة سطح أكبر. تنتج القوة الأكبر من الضغط الداخلي MPa مضروبًا في المساحة الأكبر).

وأخيرًا، نظرًا لأن جميع مواد الحشيات قابلة للاختراق إلى حد ما، يمكن للوسيط اختراق جسم الحشية. تخلق الحشيات السميكة قنوات نفاذية أكبر، مما يؤدي إلى معدل تسرب أعلى.

لاحظ أن العكس يمكن أن يحدث أيضًا. إذا كانت الحشية رقيقة جداً لتعويض العيوب الموجودة في الحافة، فإن الوسيط سوف يتسرب بدلاً من أن يتسرب من خلال جسم الحشية، وقد يكون معدل التسرب أعلى من الحشية السميكة.

يمكن أن تؤدي الشفاه التي تتطلب حشيات أكثر سمكًا إلى مشاكل لا يمكن لمصنعي الحشيات التحكم فيها.

الحل الأفضل هو استخدام أو تصميم حواف يمكن أن توفر حمولة ضغط أعلى، والحفاظ على حالة سطح شفة جيدة، واستخدام حشيات بسماكة 1.6 مم أو حتى 0.8 مم.

عند التصميم لاستخدام حشيات صفائح غير الأسبستوس، يجب على المستخدمين النظر في استخدام قيم "M&Y" ذات السماكة الأعلى 3.2 مم في حسابات التصميم، ولكن مع تركيب حشية بسماكة 1.6 مم. ستقضي هذه التوصيات على بعض الأسباب الأكثر شيوعًا لفشل توصيلات الشفة.

في حالات خاصة، يلزم وجود غسالات بسماكات محددة للغاية. هناك العديد من وصلات الغسالات التي تتطلب سمك غسالة معين. بالنسبة لهذه الأنواع من التوصيلات، من المهم أن تتذكر أنه يجب مراعاة السماكة النهائية المضغوطة للغسالة. يمكن أن يشمل ذلك السيناريوهات التالية:

المضخات المنفصلة: السمك النهائي أمر بالغ الأهمية لأنه يؤثر على الخلوص بين جانبي المضخة. وغالباً ما تستخدم هذه المضخات غسالات ضغط غير الأسبستوس بسماكة 0.4 مم.

يطلب العملاء في بعض الأحيان الصفائح المعدنية مع تفاوت صغير في السُمك وأقل تباين في السُمك. من المهم أن تتذكر أن الغسالات ذات الضغط الكبير غير قابلة للتطبيق هنا بشكل عام، حيث أن السماكة النهائية مختلفة.

أنظمة خطوط أنابيب المسافات الطويلة المصممة لسماكة محددة للغسالة. على سبيل المثال، يبلغ سُمك الغسالة الحلزونية القياسية عند ضغطها حوالي 3.2 مم. يمكن أن تكون هناك مشكلة في التباعد في خطوط الأنابيب لمسافات طويلة إذا تم استخدام غسالات أرقّ، وكان هناك العديد من الشفاه على خط أنابيب واحد، مما يخلق فجوة كبيرة عند آخر شفة.

الغسالات المستخدمة في الفتحات: عند استخدام أسطح اللسان والأخدود أو الشفاه المسطحة المقعرة، يجب أن تملأ الغسالة المساحة بالكامل قبل أن يلامس معدن الحافة المعدن الآخر. يجب حساب السماكة المضغوطة للحلقة المحملة ويجب أن تتجاوز الفجوة الناتجة بعد ملامسة الحافة.

على سبيل المثال، إذا كانت الفتحة بعمق 3.2 مم، واللسان بارتفاع 0.6 مم، فيجب أن يتجاوز سمك الغسالة المضغوطة 2.6 مم، وإلا فإن الشفاه ستتلامس قبل أن يتم ضغط الغسالة بالكامل.

يمكن أن يؤثر نوع مادة الغسالة وحمل الضغط المسموح به أيضًا على سُمك الغسالة التي تغلق وصلة شفة معينة. وبموجب الاختبار القياسي ASTM F36، لا تتطلب الغسالات ذات نسبة الضغط الأعلى نفس سمك الغسالات ذات نسبة الضغط الأقل، حيث لا تحتاج الغسالة التي يسهل ضغطها إلى أن تكون بنفس السُمك لاستيعاب عيوب الشفة.

يُطلب منا دائمًا إغلاق الشفاه المعيبة. ويمكن تحقيق ذلك عادةً من خلال النظر بعناية في جميع متغيرات ظروف التطبيق عند اختيار نوع وسُمك مادة الغسالة.

ومع ذلك، في بعض الأحيان لا يمكن تعويض عيوب الحافة أو البرغي بالكامل بواسطة الغسالة. وبالمثل، فإن التركيب الصحيح لنظام توصيل الشفة أمر بالغ الأهمية أيضًا.