Istnieje wiele różnych typów urządzeń, które wymagają uszczelnienia obracającego się wału przechodzącego przez nieruchomą obudowę. Dwoma typowymi przykładami są pompy i mieszalniki (lub agitatory). Podczas gdy podstawowe
Zasady uszczelniania różnych urządzeń są podobne, istnieją jednak różnice, które wymagają różnych rozwiązań. To nieporozumienie doprowadziło do konfliktów, takich jak powoływanie się na Amerykański Instytut Naftowy.
(API) 682 (normy dotyczącej uszczelnień mechanicznych pomp) przy określaniu uszczelnień do mieszalników. Rozważając uszczelnienia mechaniczne do pomp i mieszalników, istnieje kilka oczywistych różnic między tymi dwiema kategoriami. Na przykład, pompy z wałem wiszącym mają krótszą odległość (zwykle mierzoną w calach) od wirnika do łożyska promieniowego w porównaniu z typowym mieszalnikiem z wlotem górnym (zwykle mierzoną w stopach).
Ta duża, niepodparta odległość skutkuje mniej stabilną platformą z większym biciem promieniowym, niewspółosiowością prostopadłą i mimośrodowością niż pompy. Zwiększone bicie urządzeń stwarza pewne wyzwania konstrukcyjne dla uszczelnień mechanicznych. Co by było, gdyby ugięcie wału było czysto promieniowe? Zaprojektowanie uszczelnienia dla takich warunków można by łatwo osiągnąć poprzez zwiększenie luzów między elementami obrotowymi i nieruchomymi oraz poszerzenie powierzchni bieżnych uszczelnienia. Jak podejrzewano, problem nie jest tak prosty. Obciążenie boczne wirnika(-ów), niezależnie od ich położenia na wale mieszalnika, powoduje ugięcie, które przenosi się przez całe uszczelnienie do pierwszego punktu podparcia wału – łożyska promieniowego przekładni. Ze względu na ugięcie wału wraz z ruchem wahadłowym, ugięcie nie jest funkcją liniową.
Będzie to miało składową promieniową i kątową, co powoduje prostopadłe odchylenie uszczelnienia, które może powodować problemy z uszczelnieniem mechanicznym. Ugięcie można obliczyć, jeśli znane są kluczowe atrybuty wału i obciążenia wału. Na przykład, API 682 stanowi, że promieniowe ugięcie wału na powierzchniach uszczelnienia pompy powinno być równe lub mniejsze niż 0,002 cala całkowitego odczytu wskazywanego (TIR) w najbardziej ekstremalnych warunkach. Normalne zakresy TIR dla mieszalników z górnym wejściem wynoszą od 0,03 do 0,150 cala. Problemy w uszczelnieniu mechanicznym, które mogą wystąpić z powodu nadmiernego ugięcia wału, obejmują zwiększone zużycie elementów uszczelnienia, kontakt elementów obrotowych z uszkadzającymi elementami nieruchomymi, toczenie i ściskanie dynamicznego pierścienia uszczelniającego (powodujące spiralne uszkodzenie pierścienia uszczelniającego lub zacięcie powierzchni). Wszystkie te czynniki mogą prowadzić do skrócenia żywotności uszczelnienia. Ze względu na nadmierny ruch charakterystyczny dla mieszalników, uszczelnienia mechaniczne mogą wykazywać większe przecieki w porównaniu z podobnymiuszczelki pompy, co może prowadzić do niepotrzebnego zerwania plomby i/lub nawet przedwczesnych awarii, jeśli nie będzie ściśle monitorowane.
W przypadku ścisłej współpracy z producentami sprzętu i zrozumienia jego konstrukcji zdarzają się sytuacje, w których łożysko toczne może zostać wbudowane w uszczelnienia, aby ograniczyć kątowość powierzchni uszczelniających i złagodzić te problemy. Należy zadbać o zastosowanie odpowiedniego typu łożyska i upewnić się, że potencjalne obciążenia łożyska są w pełni zrozumiałe, w przeciwnym razie problem może się pogorszyć, a nawet stworzyć nowy problem, po dodaniu łożyska. Dostawcy uszczelnień powinni ściśle współpracować z producentami OEM i łożyskami, aby zapewnić właściwą konstrukcję.
Zastosowania uszczelnień mieszalników charakteryzują się zazwyczaj niską prędkością obrotową (od 5 do 300 obrotów na minutę [obr./min]) i nie pozwalają na stosowanie niektórych tradycyjnych metod utrzymywania niskiej temperatury cieczy barierowej. Na przykład w układzie Plan 53A z podwójnymi uszczelnieniami cyrkulacja cieczy barierowej jest zapewniana przez wewnętrzny element pompujący, taki jak osiowa śruba pompująca. Wyzwaniem jest to, że funkcja pompująca opiera się na prędkości urządzenia, aby wygenerować przepływ, a typowe prędkości mieszania nie są wystarczająco wysokie, aby generować użyteczne natężenia przepływu. Dobrą wiadomością jest to, że ciepło generowane przez powierzchnię uszczelnienia zazwyczaj nie jest przyczyną wzrostu temperatury cieczy barierowej wuszczelka mikseraTo właśnie wygrzewanie w procesie może powodować wzrost temperatury cieczy barierowej, a także narażać dolne elementy uszczelnienia, takie jak powierzchnie uszczelniające i elastomery, na działanie wysokich temperatur. Dolne elementy uszczelnienia, takie jak powierzchnie uszczelniające i pierścienie uszczelniające typu O-ring, są bardziej podatne na uszkodzenia ze względu na bliskość procesu. To nie ciepło bezpośrednio uszkadza powierzchnie uszczelniające, lecz raczej obniżona lepkość, a tym samym smarowność cieczy barierowej na dolnych powierzchniach uszczelniających. Niedostateczne smarowanie powoduje uszkodzenie powierzchni uszczelniających w wyniku kontaktu. Wkład uszczelniający można wyposażyć w inne rozwiązania konstrukcyjne, aby utrzymać niską temperaturę bariery i chronić elementy uszczelnienia.
Uszczelnienia mechaniczne do mieszalników mogą być zaprojektowane z wewnętrznymi wężownicami chłodzącymi lub płaszczami, które mają bezpośredni kontakt z cieczą zaporową. Układ ten charakteryzuje się zamkniętą pętlą, niskim ciśnieniem i niskim przepływem, w którym krąży woda chłodząca, pełniąc funkcję integralnego wymiennika ciepła. Inną metodą jest zastosowanie szpuli chłodzącej w kasecie uszczelnienia, pomiędzy dolnymi elementami uszczelnienia a powierzchnią montażową urządzenia. Szpula chłodząca to wnęka, przez którą może przepływać woda chłodząca pod niskim ciśnieniem, tworząc barierę izolacyjną między uszczelnieniem a zbiornikiem, ograniczającą przegrzewanie. Prawidłowo zaprojektowana szpula chłodząca może zapobiec nadmiernym temperaturom, które mogą prowadzić do uszkodzeniapowierzchnie uszczelniającei elastomerów. Wygrzewanie w procesie powoduje wzrost temperatury cieczy barierowej.
Te dwie cechy konstrukcyjne mogą być stosowane łącznie lub oddzielnie, aby pomóc w kontrolowaniu temperatury uszczelnienia mechanicznego. Dość często uszczelnienia mechaniczne mieszalników są zgodne z normą API 682, wydanie 4, kategoria 1, mimo że maszyny te nie spełniają wymagań projektowych API 610/682 pod względem funkcjonalnym, wymiarowym i/lub mechanicznym. Może to wynikać z faktu, że użytkownicy końcowi znają i czują się komfortowo z API 682 jako specyfikacją uszczelnień i nie są świadomi niektórych specyfikacji branżowych, które mają większe zastosowanie do tych maszyn/uszczelnień. Praktyki Przemysłu Przetwórczego (PIP) i Niemiecki Instytut Normung (DIN) to dwie normy branżowe, które są bardziej odpowiednie dla tego typu uszczelnień — normy DIN 28138/28154 są od dawna wymagane przez producentów OEM mieszalników w Europie, a norma PIP RESM003 stała się wymogiem specyfikacji uszczelnień mechanicznych w urządzeniach mieszających. Poza tymi specyfikacjami nie ma powszechnie stosowanych norm branżowych, co skutkuje dużą różnorodnością wymiarów komory uszczelniającej, tolerancji obróbki, ugięcia wału, konstrukcji przekładni, układów łożysk itp., które różnią się w zależności od producenta OEM.
Lokalizacja i branża użytkownika w dużej mierze decydują o tym, która z tych specyfikacji będzie najodpowiedniejsza dla jego witrynyuszczelnienia mechaniczne mikseraOkreślenie normy API 682 dla uszczelnienia mieszalnika może wiązać się z niepotrzebnym dodatkowym kosztem i komplikacją. Chociaż możliwe jest wbudowanie uszczelnienia podstawowego spełniającego normę API 682 w konfigurację mieszalnika, takie podejście często prowadzi do kompromisu zarówno pod względem zgodności z normą API 682, jak i przydatności konstrukcji do zastosowań w mieszalnikach. Rysunek 3 przedstawia listę różnic między uszczelnieniem kategorii 1 API 682 a typowym uszczelnieniem mechanicznym mieszalnika.
Czas publikacji: 26-10-2023