Seal là gì? Seal (phớt, bộ làm kín) là thiết bị hoặc vật liệu nối các chi tiết với nhau để giữ áp suất, chặn chất lỏng rò ra và ngăn bụi lọt vào. Gioăng là seal tĩnh ép giữa hai mặt ghép, còn phớt chặn dầu theo DIN 3760 là seal động, làm bằng NBR chạy từ -30 đến +100 °C, tối đa 14 m/s.
Seal là gì: cách gọi gioăng, ron, phớt và dây tết chèn
Seal là tên chung của mọi vật làm kín; hiệu quả của gioăng phụ thuộc lực ép lên mặt ghép, còn keo làm kín phụ thuộc độ bám dính. Trong tiếng Việt thương mại, gioăng và ron là gasket, phớt là seal trên trục quay hoặc ty xi lanh, dây tết chèn là packing nhồi vào hộp chèn.
Seal đứng yên còn được gọi là packing; gasket lấp khoảng trống giữa hai mặt ghép để giữ kín tĩnh khi bị ép. Phớt cơ khí máy bơm có tên khác là phớt mặt chà, cùng thiết bị với mechanical seal. Bảng dưới đối chiếu mười tên gọi hay gặp.
| Tên tiếng Anh | Tên thường gọi ở Việt Nam | Tĩnh / động | Vị trí lắp |
|---|---|---|---|
| Gasket | Gioăng, ron | Tĩnh | Giữa hai mặt bích hoặc hai nửa vỏ |
| Spiral-wound gasket | Gioăng xoắn kim loại | Tĩnh | Mặt bích đường ống |
| Kammprofile gasket | Gioăng kammprofile | Tĩnh | Mặt bích áp cao |
| Ring joint (RTJ) | Gioăng ring joint | Tĩnh | Mặt bích có rãnh |
| Double-jacketed gasket | Gioăng bọc kim loại | Tĩnh | Mặt bích, bộ trao đổi nhiệt |
| O-ring | Vòng O, gioăng O | Tĩnh hoặc chuyển động nhẹ | Rãnh trên piston, nắp, mặt bích nhỏ |
| Radial shaft seal, lip seal | Phớt chặn dầu, phớt môi | Động | Trục quay, khoang dầu ổ bi |
| Mechanical seal | Phớt cơ khí, phớt mặt chà | Động | Trục bơm, mặt trượt vuông góc trục |
| Gland packing | Dây tết chèn | Động | Hộp chèn trục bơm, ty van |
| Labyrinth seal | Phớt mê cung, seal không tiếp xúc | Động, không tiếp xúc | Ổ trục, khe hở quanh trục |
Seal là gì khi chia thành seal tĩnh và seal động
Seal tĩnh nằm giữa hai mặt không chuyển động tương đối, như gioăng mặt bích hay O-ring trong rãnh. Seal động tiếp xúc với trục quay hoặc ty trượt nên chịu thêm ma sát và mài mòn. KSB chia seal trục thành ba nhóm: tiếp xúc động, tiếp xúc tĩnh và không tiếp xúc.
Phớt môi chỉ hợp chênh áp rất thấp, như giữ dầu ổ trục, và thường không chỉnh được. Dây tết chèn chỉnh được bằng nắp ép nhưng rò nhiều. Phớt cơ khí rò rất ít nhưng hỏng khi chạy khô hoặc có hạt mài.
Bảng so ba nhóm seal trục quay phổ biến, cùng điều kiện 20 m/s và 15 bar thì dây tết chèn rò khoảng 5 đến 8 l/h, phớt cơ khí khoảng 6 cm³/h.
| Nhóm seal | Tĩnh / động | Giới hạn có số | Rò rỉ và bảo trì | Nguồn |
|---|---|---|---|---|
| Dây tết chèn (gland packing) | Động, trục bơm và ty van | Không làm mát: lưu chất tới 120 °C; nước nóng tới 180 °C cần áo làm mát | Rò khoảng 5 đến 8 l/h ở 20 m/s, 15 bar; chỉnh được nắp ép | KSB |
| Phớt cơ khí (mechanical seal) | Động, mặt trượt vuông góc trục | Loại không cân bằng tới 15 bar và 15 m/s; loại cân bằng dùng cho áp cao, tốc cao | Rò khoảng 6 cm³/h ở 20 m/s, 15 bar; khe mặt trượt dưới 1 µm; ít bảo trì nhưng sợ hạt mài | KSB |
| Phớt chặn dầu (lip seal) | Động, trên trục quay | NBR -30 đến +100 °C, tối đa 14 m/s; FKM -20 đến +200 °C, tối đa 37 m/s; chênh áp khoảng 0,05 MPa | Chỉ hợp khoang dầu ổ bi; không thay được phớt cơ khí ở hộp chèn nước | Tameson (DIN 3760) |
Seal là gì trong công nghiệp: gioăng, O-ring, phớt, dây tết chèn
Seal công nghiệp chia thành bốn nhóm theo vị trí lắp: gioăng mặt bích, O-ring, phớt trên trục và dây tết chèn.
- Gioăng mặt bích: gioăng tấm, gioăng xoắn kim loại, kammprofile, ring joint RTJ và double-jacketed; làm kín tĩnh giữa hai mặt bích, bu lông ép tới khoảng 14 MPa (2.000 psi) hoặc hơn.
- O-ring: làm kín tĩnh hoặc chuyển động nhẹ; NBR 70 Shore A là mặc định của hãng nếu không chỉ định. Không vòng chặn đùn, O-ring tĩnh chịu tới 5 MPa khi lỗ trong trên 50 mm và 10 MPa khi dưới 50 mm; có vòng chặn tới 40 MPa.
- Phớt chặn dầu: làm bằng FKM, ACM, NBR, HNBR hoặc AEM, độ cứng thường 70 đến 85 Shore A. Ký hiệu TC, TG, SC, TB, SB: S là một môi, T là hai môi, C là vỏ ngoài bọc cao su, B là vỏ kim loại.
- Phớt cơ khí máy bơm: phớt cơ khí kiểu 301 chịu tới 6 bar, -20 đến +120 °C, 10 m/s; kiểu 155 tới 12 bar, -35 đến +180 °C, 15 m/s, quay một chiều; kiểu 109 tới 16 bar, -20 đến +140 °C, 10 m/s.
- Dây tết chèn: tết từ PTFE, graphite, carbon, aramid hoặc sợi tổng hợp, nhồi vào hộp chèn trục bơm và van.
Seal là gì về vật liệu: chọn theo nhiệt độ làm việc
Vật liệu quyết định dải nhiệt của seal: cao su NBR, EPDM, FKM, nhựa PTFE, graphite giãn nở hoặc sợi aramid kết dính NBR. Dải làm việc trải từ -40 °C của EPDM đến 650 °C của graphite trong hơi nước. Giới hạn nhiệt, tốc độ và áp suất trong catalogue không áp dụng đồng thời.
| Vật liệu | Nhiệt độ làm việc | Môi chất chịu tốt / không dùng |
|---|---|---|
| Cao su NBR (tấm kho) | -30 đến +120 °C | Chịu dầu khoáng, trương nở thể tích 3,36% khi ngâm dầu |
| Cao su EPDM (tấm kho) | -40 đến +120 °C liên tục | Tốt: nước nóng, hơi nước, ozone, glycol; không dùng: dầu khoáng, xăng, hydrocarbon |
| Cao su FKM (Viton) | -20 đến +200 °C liên tục | Tốt: dầu khoáng, nhiên liệu, axit vô cơ; không dùng: xeton, este phân tử thấp, amin, kiềm đặc |
| PTFE nguyên sinh | -180 đến +260 °C liên tục; 327 °C là điểm nóng chảy tinh thể | Trơ với hầu hết hóa chất |
| Graphite giãn nở | 450 °C trong không khí; 650 °C trong hơi nước; thấp nhất -200 đến -240 °C tùy hãng | pH 0 đến 14, trừ chất oxy hóa mạnh như axit nitric đặc |
| Sợi aramid + NBR (Klingersil C-4400) | 200 °C liên tục, tối đa 400 °C; áp tối đa 100 bar | Đa dụng |
FKM chịu 200 °C trong dầu nhưng trong nước nóng chỉ khoảng 90 °C, còn EPDM lên tới 140 °C theo Grundfos. Tấm graphite của kho nằm ở trang tấm gioăng chì graphite, tấm sợi aramid ở gioăng Klingersil, còn dây tết chèn PTFE dùng cho môi chất hóa học.
Tiêu chuẩn áp dụng cho từng loại seal
Mỗi loại seal theo một bộ tiêu chuẩn riêng: ISO 6194 và DIN 3760 cho phớt chặn dầu, API 682 cho phớt cơ khí bơm ly tâm, JIS B 2404 cho gioăng mặt bích, JIS B 2401 cho O-ring.
| Loại seal | Tiêu chuẩn | Nội dung chính |
|---|---|---|
| Phớt chặn dầu | ISO 6194-1 đến 5; DIN 3760/3761; SAE J946 | Kích thước, thuật ngữ, lắp đặt, thử, khuyết tật |
| Phớt cơ khí bơm ly tâm | API 682 / ISO 21049 | Chạy liên tục 3 năm (25.000 giờ); sàng lọc phát thải 1.000 ppm |
| Gioăng mặt bích phi kim | JIS B 2404; ASME B16.21; EN 1514-1 | Đường kính trong x ngoài theo DN |
| O-ring | JIS B 2401; AS568 | Kích thước theo tiết diện và đường kính trong |
Gioăng mặt bích theo JIS B 2404 có ba cấp 10K, 16K và 20K; cách đọc cấp và kích thước nằm trong bài tiêu chuẩn mặt bích JIS 10K.
Từ gioăng amiang sang gioăng không amiang
Richard Klinger lập xưởng ở Vienna năm 1886 và tấm gioăng sợi nén Klingerit ra đời cuối thế kỷ 19. Từ những năm 1970 hãng nhận thấy sợi amiang có thể hại sức khỏe nên đổi công thức, đưa ra Klingersil là vật liệu làm kín không amiang đầu tiên. Áo cấm sản xuất và dùng amiang năm 1990. Chi tiết loại khoáng vật và quy định nằm ở bài amiang là gì.
Chọn seal theo bốn câu hỏi
Bốn câu hỏi quyết định loại seal: lắp ở đâu, môi chất gì, nhiệt độ và áp suất bao nhiêu, kích thước nào.
- Vị trí lắp: giữa hai mặt tĩnh thì chọn gioăng; trên trục quay thì chọn phớt hoặc dây tết chèn và xét tốc độ trượt. Phớt chặn dầu dùng dưới 15 m/s, dưới 6 m/s là thấp tốc; trên 12 m/s cần trục cứng 50 đến 60 HRC.
- Môi chất: dầu khoáng chọn NBR hoặc FKM; nước nóng và hơi nước chọn EPDM.
- Nhiệt độ và áp suất: nêu cả hai. Phớt chặn dầu thường chịu 0,05 MPa; loại chịu áp TCN tới 0,98 MPa, TCZ tới 2,0 MPa, TCV 0,3 MPa. Mặt bích làm kín bằng gioăng cao su mặt bích khi áp thấp.
- Kích thước: gioăng mặt bích theo DN và tiêu chuẩn; phớt chặn dầu ghi d x D x b, dung sai trục h11, lỗ H8 khi có khung thép.
Câu hỏi thường gặp về seal là gì
Seal, gasket và phớt khác nhau thế nào?
Seal là tên chung của mọi thiết bị làm kín. Gasket (gioăng, ron) là seal tĩnh ép giữa hai mặt ghép, bu lông ép tới khoảng 14 MPa. Phớt là cách gọi seal trên trục quay, như phớt chặn dầu chịu chênh áp khoảng 0,05 MPa và phớt cơ khí loại không cân bằng chịu tới 15 bar.
Phớt chặn dầu chịu được áp suất và nhiệt độ bao nhiêu?
Phớt NBR dùng từ -30 đến +100 °C, tối đa 14 m/s; phớt FKM từ -20 đến +200 °C, tối đa 37 m/s. Chênh áp thường khoảng 0,05 MPa (NOK ghi 0,03 MPa); loại chịu áp TCN tới 0,98 MPa, TCZ tới 2,0 MPa.
Phớt cơ khí rò ít hơn dây tết chèn bao nhiêu?
Ở cùng 20 m/s và 15 bar, dây tết chèn rò khoảng 5 đến 8 l/h còn phớt cơ khí khoảng 6 cm³/h, tức 0,006 l/h, nhỏ hơn hàng nghìn lần.
O-ring tĩnh chịu được bao nhiêu MPa?
Theo Trelleborg, không có vòng chặn đùn thì O-ring chịu 5 MPa với lỗ trong trên 50 mm và 10 MPa với lỗ dưới 50 mm; có vòng chặn chịu tới 40 MPa. Parker khuyên xét vòng chặn khi áp trên 103,5 bar.
Gioăng graphite chịu nhiệt bao nhiêu độ?
450 °C trong không khí và 650 °C trong hơi nước. Loại có chất ức chế oxy hóa lên 500 đến 550 °C nhưng hãng yêu cầu hỏi lại khi trên 450 °C. Áp tối đa 40 đến 50 bar không cốt, 100 đến 140 bar có cốt inox đục gai.