Istnieje wiele różnych typów urządzeń, które wymagają uszczelnienia obracającego się wału przechodzącego przez nieruchomą obudowę. Dwa typowe przykłady to pompy i mieszalniki (lub agitatory). Podczas gdy podstawowe
zasady uszczelniania różnych urządzeń są podobne, istnieją rozróżnienia, które wymagają różnych rozwiązań. To nieporozumienie doprowadziło do konfliktów, takich jak powoływanie się na American Petroleum Institute
(API) 682 (norma dotycząca uszczelnień mechanicznych pomp) przy określaniu uszczelnień dla mikserów. Rozważając uszczelnienia mechaniczne dla pomp w porównaniu z mikserami, istnieje kilka oczywistych różnic między tymi dwiema kategoriami. Na przykład pompy z wysięgnikiem mają krótsze odległości (zwykle mierzone w calach) od wirnika do łożyska promieniowego w porównaniu do typowego miksera z górnym wejściem (zwykle mierzone w stopach).
Ta długa, niepodparta odległość skutkuje mniej stabilną platformą z większym biciem promieniowym, prostopadłym odchyleniem i mimośrodowością niż pompy. Zwiększone bicie sprzętu stwarza pewne wyzwania konstrukcyjne dla uszczelnień mechanicznych. Co jeśli ugięcie wału byłoby czysto promieniowe? Zaprojektowanie uszczelnienia dla tego stanu można by łatwo osiągnąć poprzez zwiększenie luzów między obracającymi się i nieruchomymi elementami wraz z poszerzeniem powierzchni bieżnych uszczelnienia. Jak podejrzewano, problemy nie są takie proste. Obciążenie boczne wirnika(-ów), gdziekolwiek leżą na wale mieszalnika, powoduje ugięcie, które przenosi się przez całą drogę przez uszczelnienie do pierwszego punktu podparcia wału — łożyska promieniowego skrzyni biegów. Ze względu na ugięcie wału wraz z ruchem wahadłowym ugięcie nie jest funkcją liniową.
Będzie to miało składową promieniową i kątową, która tworzy prostopadłe odchylenie uszczelnienia, co może powodować problemy z uszczelnieniem mechanicznym. Ugięcie można obliczyć, jeśli znane są kluczowe atrybuty wału i obciążenia wału. Na przykład API 682 stwierdza, że promieniowe ugięcie wału na powierzchniach uszczelnienia pompy powinno być równe lub mniejsze niż 0,002 cala całkowitego wskazanego odczytu (TIR) w najbardziej ekstremalnych warunkach. Normalne zakresy w mieszalniku z górnym wejściem wynoszą od 0,03 do 0,150 cala TIR. Problemy w uszczelnieniu mechanicznym, które mogą wystąpić z powodu nadmiernego ugięcia wału, obejmują zwiększone zużycie elementów uszczelnienia, obracające się elementy stykające się z uszkadzającymi elementami nieruchomymi, toczenie i ściskanie dynamicznego pierścienia uszczelniającego (powodujące spiralne uszkodzenie pierścienia uszczelniającego lub zawieszenie powierzchni). Wszystkie te czynniki mogą prowadzić do skrócenia żywotności uszczelnienia. Ze względu na nadmierny ruch inherentny dla mieszalników, uszczelnienia mechaniczne mogą wykazywać więcej przecieków w porównaniu do podobnychuszczelki pompy, co może prowadzić do niepotrzebnego zerwania plomby i/lub nawet do przedwczesnych awarii, jeśli nie będzie ściśle monitorowane.
Istnieją przypadki, gdy ściśle współpracujemy z producentami sprzętu i rozumiemy konstrukcję sprzętu, w których łożysko toczne może zostać włączone do wkładów uszczelniających w celu ograniczenia kątowości na powierzchniach uszczelnienia i złagodzenia tych problemów. Należy zadbać o wdrożenie właściwego typu łożyska i o to, aby potencjalne obciążenia łożyska były w pełni zrozumiane, w przeciwnym razie problem może się pogorszyć lub nawet stworzyć nowy problem, wraz z dodaniem łożyska. Dostawcy uszczelnień powinni ściśle współpracować z producentami OEM i łożysk, aby zapewnić właściwą konstrukcję.
Zastosowania uszczelnień mieszalników są zazwyczaj wolne (od 5 do 300 obrotów na minutę [obr./min]) i nie mogą wykorzystywać niektórych tradycyjnych metod utrzymywania cieczy barierowych w chłodzie. Na przykład w Planie 53A dla podwójnych uszczelnień cyrkulacja cieczy barierowej jest zapewniana przez wewnętrzną funkcję pompowania, taką jak osiowa śruba pompująca. Wyzwaniem jest to, że funkcja pompowania opiera się na prędkości sprzętu, aby wygenerować przepływ, a typowe prędkości mieszania nie są wystarczająco wysokie, aby wygenerować użyteczne natężenia przepływu. Dobrą wiadomością jest to, że ciepło generowane przez powierzchnię uszczelnienia nie jest zazwyczaj tym, co powoduje wzrost temperatury cieczy barierowej wuszczelka miksera. To wygrzewanie w procesie może powodować wzrost temperatury cieczy barierowej, a także sprawiać, że dolne elementy uszczelnienia, powierzchnie i elastomery, na przykład, są podatne na wysokie temperatury. Dolne elementy uszczelnienia, takie jak powierzchnie uszczelnienia i pierścienie uszczelniające, są bardziej podatne ze względu na bliskość procesu. To nie ciepło bezpośrednio uszkadza powierzchnie uszczelnienia, ale raczej zmniejszona lepkość, a zatem smarowność cieczy barierowej na dolnych powierzchniach uszczelnienia. Słabe smarowanie powoduje uszkodzenie powierzchni z powodu kontaktu. Inne cechy konstrukcyjne mogą być włączone do wkładu uszczelnienia, aby utrzymać niskie temperatury bariery i chronić elementy uszczelnienia.
Uszczelnienia mechaniczne do mikserów mogą być zaprojektowane z wewnętrznymi wężownicami chłodzącymi lub płaszczami, które mają bezpośredni kontakt z płynem barierowym. Te cechy to zamknięty obieg, system niskiego ciśnienia i niskiego przepływu, w którym krąży woda chłodząca, działająca jako integralny wymiennik ciepła. Inną metodą jest użycie szpuli chłodzącej w kasecie uszczelnienia między dolnymi elementami uszczelnienia a powierzchnią montażową urządzenia. Szpula chłodząca to wnęka, przez którą może przepływać woda chłodząca o niskim ciśnieniu, aby utworzyć barierę izolacyjną między uszczelnieniem a naczyniem w celu ograniczenia wchłaniania ciepła. Prawidłowo zaprojektowana szpula chłodząca może zapobiegać nadmiernym temperaturom, które mogą spowodować uszkodzenieuszczelnić twarzei elastomerów. Wygrzewanie się w procesie powoduje wzrost temperatury cieczy barierowej.
Te dwie cechy konstrukcyjne można stosować łącznie lub osobno, aby pomóc kontrolować temperatury przy uszczelnieniu mechanicznym. Dość często uszczelnienia mechaniczne do mieszalników są określane jako zgodne z API 682, 4. edycja, kategoria 1, nawet jeśli te maszyny nie spełniają wymagań projektowych w 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 uszczelnienia i nie są świadomi niektórych specyfikacji branżowych, które są bardziej odpowiednie dla tych maszyn/uszczelnień. Process Industry Practices (PIP) i Deutsches Institut fur Normung (DIN) to dwie normy branżowe, które są bardziej odpowiednie dla tego typu uszczelnień — normy DIN 28138/28154 są od dawna określane dla producentów OEM mieszalników w Europie, a PIP RESM003 stał się wymogiem specyfikacji dla uszczelnień mechanicznych w sprzęcie mieszającym. Poza tymi specyfikacjami nie istnieją żadne powszechnie stosowane standardy branżowe, co skutkuje dużą różnorodnością wymiarów komory uszczelnienia, tolerancji obróbki, ugięcia wału, konstrukcji przekładni, układów łożyskowych itp., która różni się w zależności od producenta OEM.
Lokalizacja i branża użytkownika w dużej mierze decydują o tym, która z tych specyfikacji będzie najbardziej odpowiednia dla jego witrynyuszczelnienia mechaniczne miksera. Określenie API 682 dla uszczelnienia miksera może być niepotrzebnym dodatkowym kosztem i komplikacją. Chociaż możliwe jest włączenie podstawowego uszczelnienia spełniającego wymagania API 682 do konfiguracji miksera, takie podejście zwykle skutkuje kompromisem zarówno pod względem zgodności z API 682, jak i przydatności projektu do zastosowań miksera. Obraz 3 przedstawia listę różnic między uszczelnieniem kategorii 1 API 682 a typowym uszczelnieniem mechanicznym miksera
Czas publikacji: 26-paź-2023