Существует множество различных типов оборудования, требующих уплотнения вращающегося вала, проходящего через неподвижный корпус. Два распространенных примера — насосы и миксеры (или агитаторы). В то время как базовый
Принципы герметизации различного оборудования схожи, есть различия, которые требуют разных решений. Это недопонимание привело к конфликтам, таким как обращение к Американскому институту нефти
(API) 682 (стандарт механического уплотнения насоса) при указании уплотнений для миксеров. При рассмотрении механических уплотнений для насосов и миксеров, есть несколько очевидных различий между двумя категориями. Например, консольные насосы имеют более короткие расстояния (обычно измеряемые в дюймах) от рабочего колеса до радиального подшипника по сравнению с типичным миксером с верхним входом (обычно измеряемым в футах).
Это большое расстояние без поддержки приводит к менее устойчивой платформе с большим радиальным биением, перпендикулярным смещением и эксцентриситетом, чем у насосов. Увеличенное биение оборудования создает некоторые проблемы проектирования для механических уплотнений. Что, если бы отклонение вала было чисто радиальным? Проектирование уплотнения для этого состояния можно было бы легко осуществить путем увеличения зазоров между вращающимися и неподвижными компонентами вместе с расширением рабочих поверхностей уплотнительной поверхности. Как и предполагалось, проблемы не так просты. Боковая нагрузка на рабочее колесо(а), где бы они ни находились на валу смесителя, приводит к отклонению, которое передается через уплотнение к первой точке опоры вала — радиальному подшипнику редуктора. Из-за отклонения вала вместе с маятниковым движением отклонение не является линейной функцией.
Это будет иметь радиальный и угловой компонент, который создает перпендикулярное смещение на уплотнении, что может вызвать проблемы для механического уплотнения. Отклонение можно рассчитать, если известны ключевые характеристики вала и нагрузки на вал. Например, API 682 гласит, что радиальное отклонение вала на уплотнительных поверхностях насоса должно быть равно или меньше 0,002 дюйма общего указанного показания (TIR) при самых тяжелых условиях. Нормальные диапазоны для смесителя с верхним входом составляют от 0,03 до 0,150 дюйма TIR. Проблемы в механическом уплотнении, которые могут возникнуть из-за чрезмерного отклонения вала, включают повышенный износ компонентов уплотнения, вращающиеся компоненты, контактирующие с повреждением неподвижных компонентов, прокатывание и защемление динамического уплотнительного кольца (вызывающее спиральный отказ уплотнительного кольца или зависание поверхности). Все это может привести к сокращению срока службы уплотнения. Из-за чрезмерного движения, присущего смесителям, механические уплотнения могут демонстрировать большую утечку по сравнению с аналогичнымиуплотнения насоса, что может привести к ненужному срыву уплотнения и/или даже к преждевременному выходу из строя, если не осуществлять тщательный контроль.
Бывают случаи, когда при тесном сотрудничестве с производителями оборудования и понимании конструкции оборудования подшипник качения может быть встроен в картриджи уплотнений, чтобы ограничить угловатость на поверхностях уплотнения и смягчить эти проблемы. Необходимо позаботиться о внедрении правильного типа подшипника и полном понимании потенциальных нагрузок на подшипник, иначе проблема может усугубиться или даже создать новую проблему с добавлением подшипника. Поставщики уплотнений должны тесно сотрудничать с OEM и производителями подшипников, чтобы обеспечить правильную конструкцию.
Применение уплотнений смесителей обычно имеет низкую скорость (от 5 до 300 оборотов в минуту [об/мин]) и не может использовать некоторые традиционные методы для поддержания затворных жидкостей в охлажденном состоянии. Например, в Плане 53A для двойных уплотнений циркуляция затворной жидкости обеспечивается внутренней функцией нагнетания, такой как осевой винт нагнетания. Проблема в том, что функция нагнетания зависит от скорости оборудования для создания потока, а типичные скорости смешивания недостаточно высоки для создания полезных скоростей потока. Хорошей новостью является то, что тепло, выделяемое поверхностью уплотнения, обычно не является причиной повышения температуры затворной жидкости вуплотнение смесителя. Именно тепло, поглощаемое процессом, может привести к повышению температуры барьерной жидкости, а также сделать нижние компоненты уплотнения, поверхности и эластомеры, например, уязвимыми к высоким температурам. Нижние компоненты уплотнения, такие как поверхности уплотнения и уплотнительные кольца, более уязвимы из-за близости к процессу. Непосредственно повреждает поверхности уплотнения не тепло, а скорее пониженная вязкость и, следовательно, смазывающая способность барьерной жидкости на нижних поверхностях уплотнения. Плохая смазка вызывает повреждение поверхности из-за контакта. Другие конструктивные особенности могут быть включены в картридж уплотнения, чтобы поддерживать низкие температуры барьера и защищать компоненты уплотнения.
Механические уплотнения для смесителей могут быть спроектированы с внутренними охлаждающими змеевиками или рубашками, которые находятся в прямом контакте с барьерной жидкостью. Эти особенности представляют собой замкнутую систему низкого давления с низким расходом, в которой охлаждающая вода циркулирует через них, действуя как встроенный теплообменник. Другой метод заключается в использовании охлаждающей катушки в уплотнительном картридже между нижними компонентами уплотнения и монтажной поверхностью оборудования. Охлаждающая катушка представляет собой полость, через которую может протекать охлаждающая вода низкого давления, создавая изолирующий барьер между уплотнением и сосудом для ограничения поглощения тепла. Правильно спроектированная охлаждающая катушка может предотвратить чрезмерные температуры, которые могут привести к повреждениюуплотнительные поверхностии эластомеры. Тепло, выделяемое в процессе, вместо этого приводит к повышению температуры барьерной жидкости.
Эти две конструктивные особенности могут использоваться совместно или по отдельности для контроля температур на механическом уплотнении. Довольно часто механические уплотнения для смесителей специфицируются в соответствии с API 682, 4-е издание, категория 1, даже если эти машины не соответствуют требованиям к конструкции в API 610/682 функционально, размерно и/или механически. Это может быть связано с тем, что конечные пользователи знакомы и чувствуют себя комфортно с API 682 как спецификацией уплотнения и не знают о некоторых отраслевых спецификациях, которые более применимы для этих машин/уплотнений. Process Industry Practices (PIP) и Deutsches Institut fur Normung (DIN) — два отраслевых стандарта, которые больше подходят для этих типов уплотнений: стандарты DIN 28138/28154 уже давно указаны для производителей смесителей в Европе, а PIP RESM003 стал использоваться в качестве требования спецификации для механических уплотнений на смесительном оборудовании. За пределами этих спецификаций не существует общепринятых отраслевых стандартов, что приводит к широкому разнообразию размеров уплотнительных камер, допусков на обработку, прогибов вала, конструкций редукторов, подшипниковых узлов и т. д., которые различаются у разных производителей оригинального оборудования.
Местоположение и отрасль пользователя во многом определят, какая из этих спецификаций будет наиболее подходящей для его сайта.механические уплотнения смесителя. Указание API 682 для уплотнения смесителя может быть ненужным дополнительным расходом и усложнением. Хотя возможно включить базовое уплотнение, сертифицированное по API 682, в конфигурацию смесителя, такой подход обычно приводит к компромиссу как с точки зрения соответствия API 682, так и с точки зрения пригодности конструкции для применения в смесителях. На рисунке 3 показан список различий между уплотнением категории 1 API 682 и типичным механическим уплотнением смесителя
Время публикации: 26 октября 2023 г.