Існує багато різних типів обладнання, яке потребує герметизації обертового вала, що проходить через стаціонарний корпус. Двома поширеними прикладами є насоси та змішувачі (або мішалки). Хоча основні
Принципи герметизації різного обладнання схожі, але існують відмінності, які потребують різних рішень. Це непорозуміння призвело до конфліктів, таких як звернення до Американського інституту нафти
(API) 682 (стандарт механічного ущільнення насосів) при визначенні ущільнень для змішувачів. Розглядаючи механічні ущільнення для насосів порівняно з змішувачами, існує кілька очевидних відмінностей між цими двома категоріями. Наприклад, консольні насоси мають коротші відстані (зазвичай вимірюються в дюймах) від робочого колеса до радіального підшипника порівняно з типовим змішувачем з верхнім входом (зазвичай вимірюється в футах).
Ця велика відстань без опори призводить до менш стабільної платформи з більшим радіальним биттям, перпендикулярним зміщенням та ексцентриситетом, ніж у насосів. Збільшене биття обладнання створює деякі проблеми з проектуванням механічних ущільнень. Що, якби відхилення вала було виключно радіальним? Проектування ущільнення для цієї умови можна було б легко досягти, збільшивши зазори між обертовими та нерухомими компонентами, а також розширивши робочі поверхні ущільнення. Як і підозрювалося, проблеми не такі прості. Бічне навантаження на робоче колесо (робочі колеса), де б вони не лежали на валу змішувача, надає відхилення, яке передається через ущільнення до першої точки опори вала — радіального підшипника редуктора. Через відхилення вала разом із маятниковим рухом, відхилення не є лінійною функцією.
Це матиме радіальну та кутову складові, що створює перпендикулярне зміщення ущільнення, що може спричинити проблеми з механічним ущільненням. Прогин можна розрахувати, якщо відомі ключові характеристики вала та навантаження на вал. Наприклад, API 682 стверджує, що радіальний прогин вала на поверхнях ущільнення насоса повинен бути рівним або меншим за 0,002 дюйма загального індикаторного показання (TIR) за найсуворіших умов. Нормальні діапазони для змішувача з верхнім входом становлять від 0,03 до 0,150 дюйма TIR. Проблеми з механічним ущільненням, які можуть виникнути через надмірне прогинання вала, включають підвищений знос компонентів ущільнення, контакт обертових компонентів, що пошкоджують стаціонарні компоненти, кочення та защемлення динамічного ущільнювального кільця (що призводить до спірального руйнування ущільнювального кільця або зависання поверхні). Все це може призвести до скорочення терміну служби ущільнення. Через надмірний рух, властивий змішувачам, механічні ущільнення можуть демонструвати більше витоків порівняно з аналогічними.ущільнення насоса, що може призвести до непотрібного зриву ущільнення та/або навіть до передчасних поломок, якщо не контролювати це ретельно.
Бувають випадки, коли тісна співпраця з виробниками обладнання та розуміння конструкції обладнання дозволяє вбудувати підшипник кочення в картриджі ущільнень, щоб обмежити кутовість поверхонь ущільнення та зменшити ці проблеми. Необхідно ретельно підходити до використання правильного типу підшипника та повністю розуміти потенційні навантаження на підшипник, інакше проблема може погіршитися або навіть створити нову проблему з додаванням підшипника. Постачальники ущільнень повинні тісно співпрацювати з виробником оригінального обладнання та виробниками підшипників, щоб забезпечити належну конструкцію.
Застосування ущільнень змішувача зазвичай відбувається на низькій швидкості (від 5 до 300 обертів за хвилину [об/хв]) і не дозволяє використовувати деякі традиційні методи для охолодження бар'єрних рідин. Наприклад, у Плані 53A для подвійних ущільнень циркуляція бар'єрної рідини забезпечується внутрішньою насосною функцією, такою як осьовий насосний гвинт. Проблема полягає в тому, що насосна функція залежить від швидкості обладнання для створення потоку, а типові швидкості змішування недостатньо високі для створення корисних швидкостей потоку. Гарна новина полягає в тому, що тепло, яке генерується поверхнею ущільнення, зазвичай не є причиною підвищення температури бар'єрної рідини.ущільнення змішувачаСаме нагрівання в процесі може спричинити підвищення температури бар'єрної рідини, а також зробити нижні компоненти ущільнення, наприклад, поверхні та еластомери, вразливими до високих температур. Нижні компоненти ущільнення, такі як поверхні ущільнення та кільця ущільнювачів, є більш вразливими через близькість до процесу. Не тепло безпосередньо пошкоджує поверхні ущільнення, а знижена в'язкість і, отже, змащувальна здатність бар'єрної рідини на нижніх поверхнях ущільнення. Погане змащування призводить до пошкодження поверхонь через контакт. У картридж ущільнення можна вбудувати інші конструктивні особливості, щоб підтримувати низькі температури бар'єру та захищати компоненти ущільнення.
Механічні ущільнення для змішувачів можуть бути розроблені з внутрішніми охолоджувальними котушками або кожухами, які безпосередньо контактують із бар'єрною рідиною. Ці особливості являють собою замкнуту систему низького тиску та низької витрати, в якій циркулює охолоджувальна вода, що діє як інтегрований теплообмінник. Інший метод полягає у використанні охолоджувальної котушки в картриджі ущільнення між нижніми компонентами ущільнення та поверхнею кріплення обладнання. Охолоджувальна котушка - це порожнина, через яку може протікати охолоджувальна вода низького тиску, створюючи ізоляційний бар'єр між ущільненням та резервуаром, обмежуючи нагрівання. Правильно спроектована охолоджувальна котушка може запобігти надмірним температурам, які можуть призвести до пошкодження.ущільнювальні поверхніта еластомери. Нагрівання в процесі призводить до підвищення температури бар'єрної рідини.
Ці дві конструктивні особливості можна використовувати разом або окремо для контролю температури на механічному ущільненні. Досить часто механічні ущільнення для змішувачів специфікуються відповідно до API 682, 4-го видання, категорії 1, навіть якщо ці машини не відповідають конструктивним вимогам API 610/682 функціонально, розмірно та/або механічно. Це може бути пов'язано з тим, що кінцеві користувачі знайомі та комфортно працюють з API 682 як специфікацією ущільнення та не знають про деякі галузеві специфікації, які більше застосовні до цих машин/ущільнень. Стандарти Process Industry Practices (PIP) та Deutsches Institut fur Normung (DIN) – це два галузеві стандарти, які більше підходять для цих типів ущільнень – стандарти DIN 28138/28154 вже давно визначені для виробників оригінального обладнання для змішувачів у Європі, а PIP RESM003 став використовуватися як вимога до специфікації механічних ущільнень на змішувальному обладнанні. Окрім цих специфікацій, загальноприйнятих галузевих стандартів немає, що призводить до широкого розмаїття розмірів камер ущільнень, допусків на обробку, прогину валу, конструкцій редукторів, підшипникових вузлів тощо, які варіюються від виробника оригінального обладнання до виробника оригінального обладнання.
Місцезнаходження та галузь користувача значною мірою визначатимуть, яка з цих специфікацій буде найбільш підходящою для його сайту.механічні ущільнення змішувачаВизначення стандарту API 682 для ущільнення змішувача може призвести до непотрібних додаткових витрат та ускладнень. Хоча можливо включити базове ущільнення, що відповідає стандарту API 682, у конфігурацію змішувача, такий підхід зазвичай призводить до компромісів як з точки зору відповідності API 682, так і з точки зору придатності конструкції для застосування в змішувачах. На зображенні 3 показано перелік відмінностей між ущільненням категорії 1 за стандартом API 682 та типовим механічним ущільненням змішувача.
Час публікації: 26 жовтня 2023 р.