Istnieje wiele różnych typów urządzeń wymagających uszczelnienia wału obrotowego przechodzącego przez nieruchomą obudowę.Dwa typowe przykłady to pompy i mieszalniki (lub mieszadła).Choć podstawowe
zasady uszczelniania różnych urządzeń są podobne, istnieją rozróżnienia wymagające odmiennych rozwiązań.To nieporozumienie doprowadziło do konfliktów, takich jak powoływanie się na American Petroleum Institute
(API) 682 (standard uszczelnienia mechanicznego pompy) przy określaniu uszczelek do mieszadeł.Rozważając uszczelnienia mechaniczne pomp i mieszadeł, istnieje kilka oczywistych różnic między tymi dwiema kategoriami.Na przykład pompy wiszące mają krótszą odległość (zwykle mierzoną w calach) od wirnika do łożyska promieniowego w porównaniu z typowym mieszalnikiem z górnym wejściem (zwykle mierzoną w stopach).
Ta duża odległość bez podparcia skutkuje mniej stabilną platformą z większym biciem promieniowym, niewspółosiowością prostopadłą i mimośrodem niż pompy.Zwiększone bicie sprzętu stwarza pewne wyzwania projektowe dla uszczelnień mechanicznych.A co by było, gdyby ugięcie wału było czysto promieniowe?Zaprojektowanie uszczelnienia dla tego warunku można łatwo osiągnąć poprzez zwiększenie prześwitów pomiędzy elementami obrotowymi i stacjonarnymi wraz z poszerzeniem powierzchni bieżnych powierzchni uszczelniających.Jak podejrzewano, problemy nie są takie proste.Boczne obciążenie wirnika(ów), niezależnie od tego, gdzie leżą na wale mieszalnika, powoduje ugięcie, które przenosi się przez uszczelnienie na pierwszy punkt podparcia wału – łożysko promieniowe skrzyni biegów.Ze względu na ugięcie wału w połączeniu z ruchem wahadłowym ugięcie nie jest funkcją liniową.
Będzie to miało składową promieniową i kątową, która powoduje prostopadłą niewspółosiowość na uszczelce, która może powodować problemy dla uszczelnienia mechanicznego.Ugięcie można obliczyć, jeśli znane są kluczowe atrybuty wału i obciążenia wału.Na przykład norma 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 najcięższych warunkach.Normalne zakresy w mikserze z górnym wejściem wynoszą od 0,03 do 0,150 cala TIR.Problemy z uszczelnieniem mechanicznym, które mogą wystąpić z powodu nadmiernego ugięcia wału, obejmują zwiększone zużycie elementów uszczelnienia, stykanie się elementów obrotowych z szkodliwymi elementami stacjonarnymi, toczenie się i ściskanie dynamicznego pierścienia uszczelniającego typu O-ring (powodujące spiralne uszkodzenie pierścienia typu O-ring lub zawieszanie się powierzchni czołowej) ).Wszystko to może prowadzić do skrócenia żywotności uszczelnienia.Ze względu na nadmierny ruch charakterystyczny dla mieszadeł, uszczelnienia mechaniczne mogą wykazywać większe wycieki w porównaniu z podobnymiuszczelki pompy, co może prowadzić do niepotrzebnego wyciągania uszczelki i/lub nawet przedwczesnych uszkodzeń, jeśli nie będzie ściśle monitorowane.
W przypadku ścisłej współpracy z producentami sprzętu i zrozumienia konstrukcji sprzętu zdarzają się przypadki, w których we wkładach uszczelnień można zastosować łożysko toczne, aby ograniczyć kątowość na powierzchniach uszczelniających i złagodzić te problemy.Należy zwrócić uwagę na zastosowanie odpowiedniego typu łożyska i upewnić się, że potencjalne obciążenia łożyska są w pełni poznane, w przeciwnym razie problem może się pogorszyć lub nawet stworzyć nowy problem po dodaniu łożyska.Dostawcy uszczelek powinni ściśle współpracować z producentami OEM i łożyskami, aby zapewnić odpowiedni projekt.
Zastosowania uszczelnienia mieszalnika charakteryzują się zazwyczaj niską prędkością (od 5 do 300 obrotów na minutę [obr./min]) i nie można w nich stosować niektórych tradycyjnych metod utrzymywania niskiej temperatury płynów barierowych.Na przykład w Planie 53A z podwójnymi uszczelnieniami cyrkulację płynu barierowego zapewnia wewnętrzna funkcja pompowania, taka jak osiowa śruba pompująca.Wyzwanie polega na tym, że funkcja pompowania opiera się na prędkości sprzętu w celu wygenerowania przepływu, a typowe prędkości mieszania nie są wystarczająco wysokie, aby wygenerować użyteczne natężenia przepływu.Dobra wiadomość jest taka, że ciepło generowane na powierzchni uszczelnienia zazwyczaj nie jest przyczyną wzrostu temperatury płynu barierowego w auszczelka miksera.To pochłanianie ciepła z procesu może powodować wzrost temperatury płynu barierowego, a także na przykład sprawiać, że dolne elementy uszczelnienia, powierzchnie i elastomery stają się podatne na wysokie temperatury.Dolne elementy uszczelnienia, takie jak powierzchnie uszczelniające i pierścienie typu O-ring, są bardziej podatne na uszkodzenia ze względu na bliskość procesu.To nie ciepło bezpośrednio uszkadza powierzchnie uszczelniające, ale raczej zmniejszona lepkość, a co za tym idzie, smarowność płynu barierowego na dolnych powierzchniach uszczelniających.Słabe smarowanie powoduje uszkodzenie twarzy w wyniku kontaktu.We wkładzie uszczelniającym można uwzględnić inne cechy konstrukcyjne, aby utrzymać niską temperaturę bariery i chronić elementy uszczelnienia.
Uszczelnienia mechaniczne do mieszadeł można zaprojektować z wewnętrznymi wężownicami lub płaszczami chłodzącymi, które mają bezpośredni kontakt z płynem barierowym.Cechy te to niskociśnieniowy i niskoprzepływowy system z zamkniętą pętlą, w którym krąży woda chłodząca, działająca jako integralny wymiennik ciepła.Inną metodą jest zastosowanie szpuli chłodzącej we wkładzie 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 pomiędzy uszczelką a zbiornikiem, ograniczającą przenikanie ciepła.Właściwie zaprojektowana szpula chłodząca może zapobiec nadmiernym temperaturom, które mogą spowodować uszkodzenieuszczelnić twarzei elastomery.Zamiast tego nagrzewanie się procesu powoduje wzrost temperatury płynu barierowego.
Te dwie cechy konstrukcyjne mogą być stosowane łącznie lub indywidualnie, aby pomóc w kontrolowaniu temperatur w uszczelnieniu mechanicznym.Dość często uszczelnienia mechaniczne do mieszadeł są zgodne z normą API 682, wydanie 4, kategoria 1, mimo że maszyny te nie spełniają wymagań projektowych zawartych w normie API 610/682 pod względem funkcjonalnym, wymiarowym i/lub mechanicznym.Może to wynikać z tego, że użytkownicy końcowi znają i czują się komfortowo z API 682 jako specyfikacją uszczelnień i nie są świadomi niektórych specyfikacji branżowych, które są bardziej odpowiednie dla tych maszyn/uszczelnień.Praktyki branżowe (PIP) i Deutsches Institut fur Normung (DIN) to dwie normy branżowe, które są bardziej odpowiednie dla tego typu uszczelek — normy DIN 28138/28154 są od dawna określone dla producentów OEM mieszadeł w Europie, a PIP RESM003 jest używany jako wymagania specyfikacji dotyczące uszczelnień mechanicznych urządzeń mieszających.Poza tymi specyfikacjami nie ma powszechnie praktykowanych norm branżowych, co prowadzi do dużej różnorodności wymiarów komór uszczelnienia, tolerancji obróbki, ugięcia wału, konstrukcji przekładni, układów łożysk itp., które różnią się w zależności od producenta OEM.
Lokalizacja użytkownika i branża w dużej mierze określą, która z tych specyfikacji będzie najodpowiedniejsza dla jego lokalizacjiuszczelnienia mechaniczne mieszalników.Określenie API 682 dla uszczelki mieszalnika może być niepotrzebnym, dodatkowym wydatkiem i komplikacją.Chociaż możliwe jest włączenie podstawowego uszczelnienia spełniającego normę API 682 do konfiguracji mieszalnika, podejście to często skutkuje kompromisem zarówno pod względem zgodności z normą API 682, jak i przydatności projektu do zastosowań mieszalniczych.Rysunek 3 przedstawia listę różnic pomiędzy uszczelką kategorii 1 API 682 a typowym uszczelnieniem mechanicznym mieszalnika
Czas publikacji: 26 października 2023 r