பாறைத் துளையிடும் கப் சீல் எந்த பொருளால் செய்யப்படுகிறது? பாலியூரிதேன் மற்றும் எஃப்கேஎம் விளக்கப்படுகின்றன

ஒரு பாறைத் துளையிடும் கருவியின் கப் சீல் எலாஸ்டோமர் பாகத்திற்கு வழக்கத்தில் இல்லாத பணி உள்ளது: இது சுத்திகரிக்கும் நீரைத் தடுக்க வேண்டும், அதே நேரத்தில் சுழன்று மற்றும் தட்டிக்கொண்டே இருக்கும் ஷாங்க் ஆடாப்டருக்கு எதிராகச் செயல்பட வேண்டும்; இது பெரும்பாலும் பதிலீடு செய்யப்படுவதற்கு முன்பாக ஆயிரக்கணக்கான மணிநேரங்கள் வரை நீடிக்கும். இது எந்த பொருளிலிருந்து உருவாக்கப்படுகிறதோ, அது இந்த இயக்கம், அழுத்தம் மற்றும் நீரின் தாக்கத்தின் கலவையில் எவ்வளவு நேரம் செயல்படும் என்பதை நேரடியாகப் பாதிக்கிறது. இந்தக் கட்டுரை பாறைத் துளையிடும் கப் சீல்களுக்கு மிகவும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்களையும், இந்தக் குறிப்பிட்ட பணிக்கு ஏன் அவை தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டன என்பதையும், அவை சேவையில் எவ்வாறு செயல்படும் என்பதையும் ஆராய்கிறது.

பாறைத் துளையிடும் கப் சீல் எதில் ஆகிறது?

பாறைத் துளையிடும் கப் சீல்கள் பெரும்பாலும் பொது நோக்க நைட்ரைல் ரப்பர் (NBR) பதிலாக பாலியூரிதேன் (PU) அல்லது ஃப்ளுவோரோஎலாஸ்டோமர் (FKM) ஆகியவற்றிலிருந்து உருவாக்கப்படுகின்றன, இவை அதே இயந்திரத்தில் உள்ள பிற ஹைட்ராலிக் சீல்களுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. தயாரிப்பாளரைப் பொறுத்து, இதே பாகத்தை கப் சீல், சுத்திகரிப்பு சீல் அல்லது முன் தலை சீல் என்று பட்டியலிடலாம், ஆனால் இவை அனைத்தும் நீர்ப்பெட்டியின் உள்ளே ஷாங்க் ஆடாப்டரைச் சுற்றியுள்ள சீலிங் உறுப்பைக் குறிக்கின்றன.

கப் சீல் பொருளின் முக்கியத்துவம் அது தோற்றத்தில் இருப்பதை விட அதிகமாக இருப்பதற்கு என்ன காரணம்?

பாறை துளையிடும் இயந்திரத்தில் உள்ள பெரும்பாலான ஹைட்ராலிக் சீல்கள் எண்ணெய், வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்துடன் மட்டுமே போராட வேண்டும். ஆனால் கப் சீல் இவற்றுடன் நீரையும் — தூய நீர், கனிமச் சேர்மங்கள் கலந்த நீர், பல சுரங்கங்கள் மற்றும் கற்சிப்புத் தளங்களில் மிதமான உப்பு அல்லது அமிலத்தன்மை கொண்ட நீர் — மேலும் அது சீல் செய்யும் பரப்பின் தொடர்ச்சியான சுழற்சியையும், சுத்திகரிப்பு சுழற்சியில் தவிர்க்க முடியாத மிக மெல்லிய அரிப்புத் தன்மை கொண்ட பாறைத் துகள்களையும் சமாளிக்க வேண்டும். இவற்றில் ஏதேனும் ஒரு நிலைமைக்கு பொருத்தமற்ற பொருள் விரைவில் அதன் தன்மையை வெளிப்படுத்தும்: நீரை உறிஞ்சியதால் வீங்குதல் அல்லது மென்மையாதல், அரிப்பு எதிர்ப்புத் தன்மை குறைவால் வேகமான தேய்மானம், அல்லது தளத்தில் உள்ள குறிப்பிட்ட நீர் வேதியியலால் வேதியியல் தாக்கம் ஏற்பட்டு சேவை ஆயுள் குறைதல்.

படம்1: கப் சீல் கூறுகளின் குறுக்கு வெட்டு

பாலியூரிதேன் (PU) என்றால் என்ன? ஏன் கப் சீல்களுக்கு இது பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது?

பாலியூரிதேன் பொதுவாக மரபுசார் வல்கனைஸ்ட் ரப்பர் அல்ல; இது யூரிதேன் இணைப்புகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு வார்ப்பு அல்லது வார்ப்பு முறையில் உருவாக்கப்படும் எலாஸ்டோமெரிக் பாலிமர் ஆகும். இதன் முக்கிய பண்பு, பெரும்பாலான ரப்பர் கலவைகளை விட மிக உயர்ந்த அரிப்பு மற்றும் கிழிவு எதிர்ப்புத்தன்மையாகும். இப்பண்பு, கப் சீல் ஒன்றுக்கு தேவையான பண்புகளுடன் நேரடியாக பொருந்துகிறது: இது தண்ணீரை தடுப்பது மட்டுமல்ல, தொடர்ந்து இயங்கும், சில சமயங்களில் துகள் நிரம்பிய பரப்பின் மீது அழுத்தத்தில் இருந்து அதனை தடுக்கிறது; மேலும், சீல் பகுதிக்கு வரும் மெல்லிய கற்கள், மெதுவான அரிப்பு விளைவை ஏற்படுத்துகின்றன.

புதிய அல்லது மிதமான கனிமச் செறிவுடைய சுத்திகரிப்பு நீருக்கு, சாதாரண சூழல் மற்றும் இயக்க வெப்பநிலைகளில், பாலியூரிதேன் (பியூ) கப் சீல்கள் பொதுவாக விலை மலிவான முன்னிலைத் தேர்வாக இருக்கும். இவற்றின் முக்கிய குறைபாடு, எஃப்கேஎம்-ஐ விட தொடர் பயன்பாட்டு வெப்பநிலை உச்சம் குறைவாக இருத்தலும், மிக குளிர்ந்த நிலைகளில் சிறிது குறைந்த நெகிழ்வுத்தன்மையும் ஆகும்; இவை சில இடங்களில் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தவையாக இருக்கும்.

படம்2 ：பாலியூரிதேன் (பியூ) கப் சீலின் வார்ப்பு செய்யப்பட்ட விளிம்பு வடிவம்

எஃப்கேஎம் என்றால் என்ன? பாலியூரிதேனை விட எப்போது இது முன்னுரிமையாக தேர்ந்தெடுக்கப்படும்?

எஃப்கேஎம் (ஃப்ளுவோரோஎலாஸ்டோமர்) பாலியூரிதேனை விட அதிக வேதியியல் எதிருதிறனை வழங்குகிறது; இது கடுமையான அல்லது வேதியியல் முறையில் சிகிச்சை அளிக்கப்பட்ட சுத்திகரிப்பு நீரை சமாளிக்க திறன் மிகுந்ததாகவும், தொடர்ச்சியான பயன்பாட்டிற்கான உயர் வெப்பநிலை வரம்பையும் கொண்டுள்ளது. ஒரு தளத்தில் சுத்திகரிப்பு நீர் அமிலத்தன்மை கொண்டதாகவோ, வேதியியல் கலவைகளைக் கொண்டிருந்தாலோ, அல்லது துளையிடும் கருவி நீண்ட நேரம் சூடாக இயங்கினாலோ, எஃப்கேஎம் பொதுவாக மிகவும் தாங்குதன்மை கொண்ட தேர்வாகும்.

இதன் பரிமாற்றம் விலை மற்றும், சில கலவைகளில், நல்ல பாலியூரிதேன் கலவையை விட கொஞ்சம் குறைந்த அரிப்பு எதிருதிறன் ஆகும். இதனால்தான் பல பாறை துளையிடும் கருவிகளில் ஒரே கப் சீல் இடத்திற்கு இரண்டு பொருள்களும் மாற்று விருப்பங்களாக இணைந்து பயன்படுத்தப்படுகின்றன; ஒன்று மற்றதை முற்றிலும் மாற்றிவிடுவதில்லை. சரியான தேர்வு என்பது குறிப்பிட்ட தளத்தில் உள்ள நீரின் வேதியியல் கலவை மற்றும் வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது; இரண்டு பொருள்களுக்கும் இடையே ஏதேனும் பொதுவான மதிப்பீட்டு வரிசையை விட.

புகைப்படம் 3: பக்கம் ‑bY ‑எஃப்கேஎம் மற்றும் பாலியூரிதேன் கப் சீல் மாதிரிகளின் பக்க விழுமிய ஒப்பீடு

மற்ற ஹைட்ராலிக் சீல்களில் பயன்படுத்தப்படும் சாதாரண என்பிஆர்-ஐ ஏன் பயன்படுத்தக் கூடாது?

என்.பி.ஆர். என்பது பல ஹைட்ராலிக் சீல்களுக்கு இயல்பான பொருளாகும், ஏனெனில் அது கனிம ஹைட்ராலிக் எண்ணெய்க்கு எதிரான வலுவான எதிர்ப்புத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது. ஆனால் இந்த வலிமை நீரில் நீண்ட நேரம் வைக்கப்படும் போது அல்லது கப் சீல் அனுபவிக்கும் துடைப்பு செயல்பாட்டிற்கு நன்றாக பொருந்தாது. என்.பி.ஆர். கலவைகள் நீரை நீண்ட நேரம் உறிஞ்சினால் வீங்குவதற்கு அதிக வாய்ப்புள்ளவை; மேலும், சுத்திகரிப்பு நீரில் பொதுவாகக் காணப்படும் துடைப்பு தன்மையுள்ள, துகள்களால் நிரம்பிய சூழ்நிலைகளில் பி.யூ. வை விட துடைப்பு எதிர்ப்புத்தன்மை குறைவாகவே கொண்டுள்ளன. இந்தக் காரணத்தினால், கப் சீல் இடத்திற்கு என்.பி.ஆர். மிகச் சில சமயங்களிலேயே தேர்வு செய்யப்படுகிறது. இருப்பினும், அது அக்குமுலேட்டர் உட்பட திரில் எண்ணெய் பக்க சீல்களுக்கு இன்றும் இயல்பான தேர்வாகவே உள்ளது. டியப்பரம் .

என்பிஆர் தண்ணீருக்கு மட்டுமே வெளிப்படுத்தப்படும் சூழலில் சிறந்த செயல்திறன் கொண்ட ரப்பர் அல்ல என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்; தண்ணீர் வழங்கல் மற்றும் வடிகால் குழாய்களுக்கான ரப்பர் முத்திரைகளின் பல-காரணி நீடித்தன்மை சோதனைகள், எபிடிஎம் மற்றும் சிலிக்கான் ரப்பர் (எஸ்ஆர்) ஆகியவை தண்ணீருடனான நீண்டகால தொடர்பு மற்றும் வெப்ப-ஆக்ஸிஜனேற்ற வயதாகும் நிலையை என்பிஆர் அல்லது எச்என்பிஆர் விட சிறப்பாகத் தாங்கும் எனக் கண்டறிந்துள்ளன. அந்தச் சோதனைகளில், வெப்பநிலையை 70°செ ஆக உயர்த்தும்போது எச்என்பிஆர் மற்றும் என்பிஆரின் செயல்பாட்டு இழப்பு 15% ஐ விட அதிகமாகவும், அவற்றின் பின்னொடுக்கம் 85% ஐ விடக் குறைவாகவும் ஆகியது, அதே நேரத்தில் எபிடிஎம் மற்றும் சிலிக்கான் ஆகியவை கழிவுநீர் போன்ற சோதனை ஊடகத்தில் மிகக் குறைந்த வடிவ மாற்றத்தைக் காட்டின. எனினும், பாறைத் துளையிடும் கப் முத்திரைகளுக்கு எபிடிஎம் மற்றும் சிலிக்கான் பயன்படுத்தப்படுவதில்லை என்பதற்கான காரணம் தண்ணீர் எதிர்ப்பு அல்ல, ஆயில் ஒத்துழைப்பு ஆகும்: இரண்டும் கனிம இயந்திரத் திரவத்தில் மிகவும் வீங்கும்; மேலும், கப் முத்திரை துளையிடும் இயந்திரத்தின் எண்ணெய் பூசப்பட்ட பகுதிக்கு மிக அருகில் அமைந்திருப்பதால், ஆயில் ஒத்துழைப்பு ஒரு முக்கியத் தேவையாகும், அது ஓர் எல்லை நிலைச் சூழ்நிலை அல்ல. இது, ஒரு பாகத்தின் தனிமையில் சிறந்த பொருள் என்பது, அப்பாகம் உண்மையில் எதிர்கொள்ளும் அனைத்து வெளிப்பாடுகளையும் கருதும்போது எப்போதும் சரியான பொருளாக இருக்காது என்பதை நமக்கு நினைவூட்டும் ஒரு பயனுள்ள உதாரணமாகும்.

இந்தப் பொருட்கள் ஒன்றுக்கொன்று எவ்வாறு ஒப்பிடப்படுகின்றன?

கீழே உள்ள அட்டவணை மேலே விளக்கப்பட்டுள்ள பொதுவான வர்த்தக பரிமாற்றங்களைச் சுருக்கமாகக் கூறுகிறது. துல்லியமான செயல்திறன், ஒரு குறிப்பிட்ட தயாரிப்பாளர் பயன்படுத்தும் குறிப்பிட்ட கலவை வடிவமைப்பைப் பொறுத்தது.

படம் 4: PU மற்றும் FKM மாற்று கப் சீல்களின் உடல் மாதிரிகளின் ஒப்பீடு

நீரின் வேதியியல் (இனிப்பு, உப்புச்சத்துள்ளது அல்லது அமிலத்தன்மை கொண்டது) பொருள் தேர்வை எவ்வாறு பாதிக்கிறது?

சுத்திகரிக்கும் நீரின் தரம் இடத்தைப் பொறுத்து மிகவும் மாறுபடுகிறது. ஒரு சாதாரண குவாரியில் உள்ள இனிப்பு மேற்பரப்பு நீர், PU அல்லது FKM இரண்டிற்கும் ஒப்பீட்டளவில் மிதமான சூழலை வழங்குகிறது. கடற்கரை அல்லது வறண்ட பகுதிகளில் உள்ள சில இடங்களில், கனிமமயமாக்கப்பட்ட நிலத்தடி நீர் காரணமாக உப்புச்சத்துள்ள நீர் பொதுவாகக் காணப்படுகிறது; இது ஷாங்க் ஆடாப்டரின் சீலிங் பரப்பில் துருப்பிடிப்பை வேகப்படுத்துகிறது, மேலும் அதனுடன் சிறிதளவு எதிர்ப்புத் திறன் கொண்ட சீல் பொருளின் பயன்பாட்டு ஆயுளைக் குறைக்கிறது. சில சுரங்கங்களில் நீரை வெளியேற்றும் போது அல்லது சில செயல்முறை சூழல்களில் சில சமயங்களில் காணப்படும் அமிலத்தன்மை கொண்ட அல்லது வேதியியல் முறையில் சிகிச்சை அளிக்கப்பட்ட நீர், பொதுவான PU ஐ விட FKM இன் அகலமான வேதியியல் எதிர்ப்புத் திறனை தெளிவாக விரும்புகிறது.

ஒவ்வொரு தளத்திலும் சுத்திகரிப்பு நீரின் தன்மை மிகவும் மாறுபடுவதால், ஒரே பாறைத் துளையிடும் எந்திர மாதிரியே வெவ்வேறு தளங்களில் வெவ்வேறு கப் சீல் பொருள்களைப் பயன்படுத்தலாம்; மேலும், அந்த தளத்தில் உள்ள நீரின் தரத்துக்கு ஏற்றவாறு சீலைத் தேர்வு செய்வது, எந்திரத்துடன் வழங்கப்பட்ட மூலப் பொருளையே தானாக தேர்வு செய்வதை விட மிகவும் முக்கியமாகும்.

சுழற்றும்-மற்றும்-திரும்பும் இயக்கம் தேய்மான ஆயுளை எவ்வாறு பாதிக்கிறது?

ஒரு ஸ்டாட்டிக் போலல்லாமல் ஓ-ரிங் , ஒரு கப் சீல் ஷாங்க் அடாப்டருக்கு எதிராக தொடர்ந்து சார்பு இயக்கத்தில் இருக்கிறது: ஒவ்வொரு தாக்க சுழற்சியின்போதும் தொடர்ந்து சுழல்கிறது மற்றும் அசியல் திசையில் சிறிது நகர்கிறது. இந்த இயக்கம் என்பது, சீலின் தேய்மான ஆயுள் அதன் லிப் மற்றும் அடாப்டர் பரப்பிற்கு இடையே நீர் (அல்லது நீர்-காற்று கலவை) மெல்லிய பூச்சுத் திரவத்தை பராமரிப்பதை மிகவும் சார்ந்துள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது. அந்த பூச்சுத் திரவம் சரியாக இல்லாமல் போனால் — சுத்திகரிப்பு அழுத்தம் போதாமை, மாசுபடுதல் அல்லது அடாப்டர் பரப்பில் கீறல்கள் ஏற்படுதல் போன்ற காரணங்களால் — சீல் உண்மையில் உலோகத்துடன் வறண்ட நிலையில் இயங்கும்; இதனால் தேய்மானமும் வெப்ப உற்பத்தியும் கணிசமாக அதிகரிக்கும், அது எந்தப் பொருளால் உருவாக்கப்பட்டிருந்தாலும்.

இது கப் சீல் அரிமான ஆயுள் முற்றிலும் பொருள் தொடர்பான வினா அல்ல என்பதற்கு ஒரு காரணம்: இணைக்கப்பட்ட மேற்பரப்பின் நிலை மற்றும் சுத்திகரிப்பு அழுத்தத்தின் ஒழுங்குமுறை ஆகியவை எவ்வளவு நேரம் சிறந்த பொருத்தமான சீல் பொருள் உண்மையில் நீடிக்கும் என்பதை பாதிக்கின்றன.

வெப்பநிலை கப் சீல் பொருள் செயல்திறனை எவ்வாறு பாதிக்கிறது?

கப் சீல் வெப்பநிலை வெளிப்பாடு பொதுவாக அக்குமுலேட்டர் டைஃபிராம் போன்ற எண்ணெய்-பக்க சீல்கள் அனுபவிக்கும் வெப்பநிலையை விட மிதமானதாகும், ஏனெனில் சுத்திகரிப்பு நீர் முன் தலைப்பகுதியிலிருந்து வெப்பத்தை வெளியேற்றுகிறது. இருப்பினும், சூடான காலநிலைகளில் அதிக செயல்பாட்டு சுழற்சியில் இயக்கப்படும் துளையிடும் கருவிகள் அல்லது குறைந்த சுத்திகரிப்பு ஓட்டத்துடன் இயங்கும் கருவிகள் சீல் இடத்தில் உயர்ந்த வெப்பநிலைகளை அனுபவிக்கலாம். PU-ன் குறைந்த தொடர் பயன்பாட்டு வெப்பநிலை வரம்பு அதை FKM-ஐ விட இந்த நிலைக்கு மிகவும் உணர்திறன் கொண்டதாக ஆக்குகிறது, இதுவே தண்ணீர் வேதியியல் மட்டும் அதைத் தேவைப்படுத்தாவிட்டாலும் FKM-ஐ தேர்வு செய்வதற்கான பொதுவான காரணங்களில் ஒன்றாக நீடித்த உயர் வெப்பநிலை இயக்கத்தைச் சுட்டிக்காட்டுகிறது.

மறு முனையில், மிகவும் குளிர்ந்த சூழல் வெப்பநிலைகள் இரண்டு பொருட்களில் ஏதேனும் ஒன்றைச் சிறிது விறைப்பாக்கும், ஆனால் PU என்பது FKM இன் தரவரையின் குளிர்ந்த முனையை விட அதிக பயன்பாட்டு வீச்சில் பயன்பாட்டுத் தன்மையை பெரும்பாலும் பராமரிக்கிறது.

உங்கள் தள நிலைமைகளுக்கு சரியான பொருளை எவ்வாறு அடையாளம் காணலாம்?

கப் சீல் பொருளின் தேர்வு தள-குறிப்பிட்ட காரணிகளைப் பொறுத்தது — நீரின் வேதியியல், துடைப்பு கலவை, சூழல் மற்றும் இயக்க வெப்பநிலை, மற்றும் பணிச் சுழற்சி — எனவே மிக நம்பகமான அணுகுமுறை என்பது, மூலப் பொருள் தானாகவே சிறந்த பொருத்தமாக இருக்கும் என எதிர்பாராமல், மாற்றுப் பாகங்களை வழங்குபவரிடம் அந்த நிலைமைகளை விளக்குவதாகும். குறிப்பிட்ட தளத்தில் முன்கூட்டியே தோல்வியடைந்து வரும் ஒரு சீலை மீண்டும் அதே பொருளைக் கொண்டு மாற்றுவதை விட, பொருளை மாற்றுவதன் மூலம் சில சமயங்களில் சிறப்பாகத் தீர்க்கலாம்.

பதிவுகள் அல்லது பாகங்கள் பட்டியல் கிடைக்கும் இடங்களில், அவை பொதுவாக மூலப் பொருளைக் குறிப்பிடும்; அவை கிடைக்காத இடங்களில், ராக் டிரில் மாதிரியுடன் பழகிய விற்பனையாளர் பொதுவான தன்மையை உறுதிப்படுத்த முடியும் மற்றும் தளத்தின் நீர் நிலைமைகள் வேறுபட்ட தேர்வை நியாயப்படுத்துகின்றனவா என்பதையும் ஆலோசனை வழங்க முடியும்.

படம் 5: பொருள் தேர்வுக்கான சீல் மற்றும் நீர் ஆய்வு

1. ஹூ எக்ஸ். “பல-காரணி இணைப்பின் கீழ் கட்டிட நீர் வழங்கல் மற்றும் வடிகால் பயன்பாட்டிற்கான ரப்பர் சீலிங் பொருள்களின் சுருக்க மீள்வினை மற்றும் நீடித்தன்மை.” ஃப்ளை அஷ் காம்ப்ரிஹென்சிவ் யூடிலைசேஷன், 2026, (04): 155–161.
2. சௌ பி., சாவோ யி., சாங் ஹூ., லியு ஃப்., ஜு வூ. “கழுவுதலின் விளைவுகளை இயந்திர சீல் செயல்திறனில் பகுப்பாய்வு.” இயந்திரம் & மின்சார பொறியியல் தொழில்நுட்பம், 2023, 52(05): 269–272.