वैरिएबल स्प्रिंग सपोर्ट का विश्लेषण

पाइपिंग सपोर्ट क्या होते हैं?

पाइपिंग सिस्टम को आंतरिक और बाहरी बलों का सामना करने में सक्षम होना चाहिए ताकि प्रक्रिया तरल पदार्थ सिस्टम से बाहर न निकले या लीक न हो। इसे सुनिश्चित करने के लिए, पाइपिंग सपोर्ट का उपयोग किया जाता है। यह लेख सामान्य पाइपिंग सपोर्ट डिज़ाइन, प्रकार, पाइपिंग सपोर्ट के कार्य, पाइपिंग सपोर्ट का उद्देश्य, और सामान्य पाइपिंग सपोर्ट समस्याओं पर चर्चा करता है।

वैरिएबल पाइपिंग सपोर्ट हैंगर

पाइपिंग सपोर्ट का उपयोग किस लिए किया जाता है?

पाइपिंग सपोर्ट का उपयोग निम्नलिखित के लिए किया जाता है:

• पाइपिंग सेक्शन के वजन का समर्थन करने के लिए।
• थर्मल विस्तार के लिए।
• शॉक लोड (जैसे वाटर हैमर और हाइड्रोलिक थ्रस्ट) के लिए।
• भूकंपीय गतिविधि (जैसे भूकंप) के लिए।
• हवा के भार (जहां लागू हो) के लिए।

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स्प्रिंग पाइपिंग सपोर्ट कैसे काम करते हैं?

स्प्रिंग हैंगर का सामान्य कार्य सिद्धांत हुक के नियम पर आधारित है, जिसे अंग्रेज वैज्ञानिक रॉबर्ट हुक द्वारा प्रतिपादित किया गया था। सामग्री का विकृति लोच और प्लास्टिसिटी के संदर्भ में मापा जाता है।

• लोच - जब कोई सामग्री लागू तनाव के कारण विकृत होती है और मूल रूप में लौटती है जब तनाव हटा दिया जाता है।
• प्लास्टिसिटी - जब कोई सामग्री लागू तनाव के कारण विकृत होती है और मूल रूप में नहीं लौटती है जब तनाव हटा दिया जाता है।

किसी सामग्री की लोच सीमा के भीतर, लागू तनाव के संबंध में विकृति की मात्रा हुक के नियम द्वारा वर्णित की जाती है। तनाव और विकृति के बीच संबंध को तनाव और तनाव के बीच संबंध के रूप में बेहतर वर्णित किया जाता है। तनाव को लंबाई में परिवर्तन की तुलना मूल लंबाई के रूप में व्यक्त किया जाता है; यह अनुपात इकाई रहित होता है अर्थात यह मीट्रिक, इंपीरियल, या किसी अन्य दूरी माप के रूप में प्रतिबंधित नहीं होता।

हुक का नियम

चार चर जानकर, यह जानना संभव है कि एक सामग्री कितनी दूर तक विस्तारित होगी जब एक निश्चित दबाव लागू किया जाएगा। समीकरण है:

तनाव (बल) और तनाव (विस्तार) के बीच इस सरल रेखीय संबंध को निम्नलिखित संकेतों का उपयोग करके तैयार किया गया था।

P = बार के विस्तार का बल (इंपीरियल इकाइयों के लिए lbf, मीट्रिक इकाइयों के लिए न्यूटन मीटर)

 = बार की लंबाई (इंच इंपीरियल, या मिलीमीटर, सेंटीमीटर, या मीटर मीट्रिक के लिए)

A = बार का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र (इंच वर्ग इंपीरियल, या मिलीमीटर, सेंटीमीटर, या मीटर वर्ग मीट्रिक)

δ = बार का कुल विस्तार (इंच इंपीरियल, या मिलीमीटर, सेंटीमीटर, या मीटर मीट्रिक के लिए)

E = सामग्री का लोच स्थिरांक, जिसे लोच का मापांक, या यंग का मापांक कहा जाता है (lbf/in.² इंपीरियल, या पास्कल (Pa) मीट्रिक)

ध्यान दें कि एक पास्कल एक न्यूटन प्रति वर्ग मीटर के बराबर होता है।

मात्रा E, इकाई तनाव से इकाई तनाव का अनुपात, एक सामग्री का लोच का मापांक होता है जब तनाव या संपीड़न में होता है और इसे अक्सर यंग का मापांक कहा जाता है।

इस प्रकार, उपरोक्त समीकरण और संबंधित चार चर को जानकर, इंजीनियर यह गणना कर सकते हैं कि एक स्प्रिंग कितनी लंबाई तक विस्तारित होगी जब एक निश्चित बल लागू किया जाएगा। इसका मतलब है कि इंजीनियर यह भी गणना कर सकते हैं कि एक स्प्रिंग हैंगर में एक स्प्रिंग कितनी लंबाई तक विस्तारित होगी जब एक निश्चित बल/भार लागू किया जाएगा।

महत्वपूर्ण

हुक का नियम केवल एक सामग्री की लोच सीमा के भीतर गणनाओं के लिए प्रासंगिक है! एक बार जब कोई भार सामग्री की लोच सीमा से अधिक हो जाता है, तो यह प्लास्टिसिटी की सीमा में प्रवेश करता है, जिससे सामग्री का स्थायी विकृति होता है। हुक का नियम सामग्री की प्लास्टिसिटी सीमा के भीतर सत्य नहीं होता। 

प्राथमिक और द्वितीयक सपोर्ट में क्या अंतर है?

एक प्राथमिक सपोर्ट सीधे पाइपिंग सिस्टम के भागों और/या घटकों से जुड़ा होता है, जबकि एक द्वितीयक सपोर्ट केवल प्राथमिक सपोर्ट से जुड़ा होता है। एक पाइपिंग सिस्टम को आमतौर पर किसी भी वस्तु के रूप में वर्गीकृत किया जाता है जो सिस्टम का समर्थन करता है, या उससे जुड़ा होता है। इस प्रकार, द्वितीयक सपोर्ट आमतौर पर पाइपिंग सिस्टम का हिस्सा माने जाते हैं।

प्राथमिक और द्वितीयक पाइप सपोर्ट

पाइपिंग सपोर्ट वर्गीकरण

पाइपिंग सपोर्ट को वर्गीकृत करने के कई तरीके हैं, हालांकि सबसे सामान्य में से एक निर्माण डिज़ाइन द्वारा है। पाइपिंग सपोर्ट कठोर, लोचदार, या समायोज्य हो सकते हैं।

कठोर निर्माण

कठोर पाइपिंग सपोर्ट सिस्टम से वेल्डिंग या क्लैंपिंग के माध्यम से जुड़े होते हैं। इस प्रकार का पाइपिंग सपोर्ट बहुत सामान्य है, इसका डिज़ाइन सरल होता है, और एक बार स्थापित होने के बाद यह लचीला या समायोज्य नहीं होता। वेल्डेड शूज, क्लैंप शूज, सपोर्ट ब्रैकेट, वाल्व होल्डर्स, और ट्रूनियन्स, सभी कठोर पाइपिंग सपोर्ट के प्रकार हैं।

लोचदार निर्माण

लोचदार पाइपिंग सपोर्ट पाइपिंग सिस्टम की गति के लिए कैटर करते हैं। उच्च तापमान सिस्टम हमेशा सिस्टम के भीतर थर्मल विस्तार के लिए लोचदार सपोर्ट का उपयोग करेंगे। दो मुख्य लोचदार प्रकार के सपोर्ट होते हैं, ये वैरिएबल और कॉनस्टेंट प्रकार के होते हैं (इस लेख में बाद में चर्चा की गई है)।

समायोज्य निर्माण

समायोज्य पाइपिंग सपोर्ट कठोर पाइपिंग सपोर्ट के समान होते हैं, लेकिन वे स्थापित होने पर कुछ समायोजन की अनुमति देते हैं। समायोजन में आमतौर पर सपोर्ट को पाइप के साथ संरेखित करने के लिए घुमाने में सक्षम होना शामिल होता है, और/या पाइप को बेहतर समर्थन देने के लिए इसकी ऊंचाई को थोड़ा बढ़ाना या घटाना।

विस्तार जोड़ों और विस्तार लूप

विस्तार जोड़ों और विस्तार लूप का उपयोग पाइपिंग सिस्टम के भीतर थर्मल विस्तार के लिए भी किया जाता है। विस्तार लूप से जुड़े रखरखाव की आवश्यकताएं विस्तार जोड़ों की तुलना में बहुत कम होती हैं। विस्तार जोड़ों का समय के साथ दरार या टूट जाने की प्रवृत्ति होती है, विशेष रूप से कठोर वातावरण में जैसे कि तटीय क्षेत्रों में एक नमकीन संक्षारक वातावरण के साथ। इस कारण से, पाइपिंग लूप हाल के वर्षों में पाइपिंग सिस्टम डिजाइनरों के साथ अधिक लोकप्रिय विकल्प बन गए हैं।

पाइपिंग लूप

पाइपिंग सिस्टम में थर्मल विस्तार का कारण क्या है?

थर्मल विस्तार पाइपिंग सामग्री में तब होता है जब सामग्री का तापमान बढ़ता है। जब सामग्री को गर्म किया जाता है, तो वे गतिक ऊर्जा के कारण फैलती हैं जो वे गर्मी से अवशोषित करती हैं। जब सामग्री को ठंडा किया जाता है, तो सामग्री सिकुड़ती/संकीर्ण होती है।

पाइपिंग जो एक विस्तृत तापमान सीमा के भीतर संचालित होती है जैसे कि भाप प्रणाली, तापमान बढ़ने और घटने के साथ फैलती और सिकुड़ती है। विस्तार या संकुचन की मात्रा पाइप सामग्री के प्रकार, पाइप की लंबाई, और न्यूनतम और अधिकतम तापमान सीमा (डेल्टा T) पर निर्भर करती है।

पाइप थर्मल विस्तार

उदाहरण

50-मीटर लंबाई का पाइप 50⁰C तापमान वृद्धि का अनुभव करता है। पाइप की लंबाई पर परिणामी प्रभाव होगा:

• यदि PVC से निर्मित है तो 175mm विस्तार।
• यदि तांबे से निर्मित है तो 40mm विस्तार।
• यदि स्टेनलेस स्टील से निर्मित है तो 25mm विस्तार।

यदि पाइपिंग सपोर्ट इस विस्तार के लिए कैटर नहीं करते हैं, तो विस्तार एक परिणामी बल उत्पन्न करेगा जो किसी भी स्थिर वस्तु पर कार्य करता है जिससे पाइपिंग सिस्टम जुड़ा होता है। बल पाइपिंग सिस्टम पर किसी भी प्रतिबंध से कहीं अधिक होगा और इस प्रकार पाइपिंग सिस्टम और आसपास के क्षेत्र को नुकसान होने की संभावना है।

स्प्रिंग सपोर्ट

स्प्रिंग सपोर्ट पाइपिंग सिस्टम के भीतर थर्मल विस्तार के लिए कैटर करने के लिए स्प्रिंग्स का उपयोग करते हैं और एक प्रकार का लोचदार सपोर्ट होते हैं। एक स्प्रिंग सपोर्ट में एक स्प्रिंग होता है जो लोड होने पर संकुचित होता है। जब लोड नहीं होता है, तो स्प्रिंग अपने मूल आकार में लौटता/विस्तारित होता है।

स्प्रिंग्स को व्यक्तिगत रूप से, या श्रृंखला में (एक-दूसरे के ऊपर स्टैक्ड) स्थापित किया जा सकता है। गति को दिशा (ऊपर और नीचे) और परिमाण (गति की दूरी) के संदर्भ में वर्गीकृत किया जाता है।

प्रत्येक स्प्रिंग में कुंडलियों की एक निश्चित संख्या होती है, और ये कुंडलियां 'वायर' से निर्मित होती हैं। कुंडलियों को उनके डिज़ाइन और उद्देश्य के आधार पर विभिन्न व्यास के साथ घुमाया जाता है; प्रत्येक कुंडली के बीच का अंतर पिच द्वारा मापा जाता है। एक बड़े व्यास की कुंडली को 'ढीला' कहा जाता है, जबकि एक छोटे व्यास की कुंडली को 'कसकर' कहा जाता है। वायर आमतौर पर मानक वायर व्यास के लिए मानक स्वीकृत सामग्री का उपयोग करके निर्मित होते हैं।

स्प्रिंग नामकरण

स्प्रिंग की कठोरता कैसे समायोजित करें

स्प्रिंग की वायर की मोटाई, या स्प्रिंग की कुंडली की कसावट को समायोजित करना, इसकी कठोरता (लोड होने पर ज्यामितीय परिवर्तन के लिए प्रतिरोध) को समायोजित करेगा। उदाहरण के लिए, एक मोटी वायर स्प्रिंग को संकुचित करने के लिए पतली वायर स्प्रिंग की तुलना में अधिक बल की आवश्यकता होगी। इसी तरह, एक 'कसकर' घुमाया गया स्प्रिंग को संकुचित करने के लिए 'ढीला' घुमाया गया स्प्रिंग की तुलना में अधिक बल की आवश्यकता होगी। वायर की सामग्री को बदलने से इसकी कठोरता भी बदल जाएगी, क्योंकि सामग्री की घनत्व और संरचना भिन्न होती है।

स्प्रिंग की कठोरता

स्प्रिंग सपोर्ट प्रकार

स्प्रिंग सपोर्ट के दो प्रकार होते हैं, वैरिएबल और कॉनस्टेंट प्रकार। दोनों प्रकार को आगे अंडर या ओवर पाइप सपोर्ट के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। अंडर पाइप सपोर्ट पाइपिंग को नीचे से समर्थन करते हैं, जबकि ओवर पाइप सपोर्ट पाइपिंग को ऊपर से समर्थन करते हैं। हैंगर सपोर्ट ओवर पाइप सपोर्ट का एक प्रकार है। बॉटम सपोर्ट अंडर पाइप सपोर्ट का एक प्रकार है।

अंडर पाइपिंग सपोर्ट (बॉटम सपोर्ट)

कॉनस्टेंट स्प्रिंग सपोर्ट

कॉनस्टेंट स्प्रिंग सपोर्ट को 'कॉनस्टेंट एफर्ट स्प्रिंग सपोर्ट' भी कहा जाता है। इस प्रकार का सपोर्ट इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि सपोर्ट पर पाइपिंग सिस्टम से जो भी भार डाला जाए, सपोर्टिंग लोड स्थिर रहता है। सपोर्टिंग लोड पाइप की स्थिति के बावजूद भिन्न नहीं होता (बशर्ते कि पाइप सपोर्ट की डिज़ाइन की गई कार्य सीमा के भीतर हो)।

कॉनस्टेंट स्प्रिंग सपोर्ट वैरिएबल स्प्रिंग सपोर्ट की तुलना में महंगे होते हैं और लोड को स्वयं समायोजित करने में असमर्थ होते हैं; ये दो मुख्य कारण हैं कि वे वैरिएबल स्प्रिंग सपोर्ट की तुलना में उतने सामान्य नहीं हैं। एक और नुकसान यह है कि लीड-टाइम (डिलीवरी समय) वैरिएबल स्प्रिंग सपोर्ट की तुलना में लंबा होता है; यह एक समस्या है यदि जल्दी से एक स्पेयर की आवश्यकता होती है।

वैरिएबल स्प्रिंग सपोर्ट

जैसे ही एक स्प्रिंग संकुचित होती है, इसकी आगे संकुचन के लिए प्रतिरोध बढ़ता है, यही कारण है कि इस प्रकार के सपोर्ट का वर्णन करने के लिए अक्सर 'वैरिएबल स्प्रिंग सपोर्ट' शब्द का उपयोग किया जाता है (सपोर्टिंग बल भिन्न होता है)। वैरिएबल स्प्रिंग सपोर्ट स्थिर समर्थन की पेशकश नहीं करते हैं, लेकिन उन्हें पसंद किया जाता है क्योंकि वे उनके स्थिर समर्थन समकक्षों की तुलना में सस्ते होते हैं। एक नियम के रूप में, अधिकतम कार्य भार का 25% से अधिक (आमतौर पर भार जब पाइपिंग सिस्टम परिचालन या 'गर्म' स्थिति में होता है) वैरिएबल स्प्रिंग सपोर्ट में स्थानांतरित नहीं किया जाना चाहिए।

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