Существует множество различных типов оборудования, требующих герметизации вращающегося вала, проходящего через неподвижный корпус. Два распространённых примера — насосы и миксеры (или агитаторы). Хотя основные
Принципы герметизации различного оборудования схожи, но существуют различия, требующие разных решений. Это недопонимание привело к конфликтам, таким как обращение в суд с иском к Американскому институту нефти.
(API) 682 (стандарт на торцевые уплотнения насосов) при определении уплотнений для мешалок. При сравнении торцевых уплотнений для насосов и мешалок можно выделить несколько очевидных различий между этими двумя категориями. Например, у консольных насосов расстояние от рабочего колеса до радиального подшипника (обычно измеряемое в дюймах) меньше, чем у типичных мешалок с верхним входом (обычно измеряемое в футах).
Это большое неподдерживаемое расстояние приводит к менее устойчивой платформе с большим радиальным биением, перпендикулярным несоосностью и эксцентриситетом, чем у насосов. Повышенное биение оборудования создает некоторые проблемы при проектировании механических уплотнений. Что, если бы прогиб вала был чисто радиальным? Проектирование уплотнения для таких условий можно было бы легко осуществить путем увеличения зазоров между вращающимися и неподвижными компонентами вместе с расширением рабочих поверхностей торца уплотнения. Как и предполагалось, проблемы не так просты. Боковая нагрузка на рабочее колесо (колеса), где бы они ни находились на валу миксера, приводит к прогибу, который передается через уплотнение к первой точке опоры вала — радиальному подшипнику редуктора. Из-за прогиба вала и маятникового движения прогиб не является линейной функцией.
Это будет иметь радиальную и угловую составляющие, которые создают перпендикулярное смещение на уплотнении, что может вызвать проблемы для механического уплотнения. Прогиб можно рассчитать, если известны основные характеристики вала и нагрузки на вал. Например, стандарт API 682 гласит, что радиальное смещение вала на уплотнительных поверхностях насоса должно быть равно или меньше 0,002 дюйма полного показаний (TIR) при самых тяжелых условиях. Нормальный диапазон для смесителя с верхним входом составляет от 0,03 до 0,150 дюйма TIR. Проблемы в механическом уплотнении, которые могут возникнуть из-за чрезмерного прогиба вала, включают повышенный износ компонентов уплотнения, контакт вращающихся компонентов с повреждением неподвижных компонентов, перекатывание и защемление динамического уплотнительного кольца (вызывающее спиральное разрушение кольца или застревание торца). 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 его из строя, если за ним не следить тщательно.
В некоторых случаях, при тесном сотрудничестве с производителями оборудования и понимании конструкции оборудования, подшипник качения может быть включён в картриджи уплотнений для ограничения углового смещения поверхностей уплотнения и смягчения этих проблем. Необходимо тщательно выбирать подшипники подходящего типа и полностью понимать потенциальные нагрузки на подшипники, иначе проблема может усугубиться или даже создать новую. Поставщики уплотнений должны тесно сотрудничать с производителями оригинального оборудования (OEM) и подшипников для обеспечения надлежащей конструкции.
Уплотнения-смесители обычно работают на низких скоростях (от 5 до 300 оборотов в минуту [об/мин]) и не могут использовать некоторые традиционные методы охлаждения барьерных жидкостей. Например, в схеме 53A для двойных уплотнений циркуляция барьерной жидкости обеспечивается внутренним насосом, например, осевым насосным винтом. Проблема заключается в том, что насосный механизм зависит от скорости оборудования для создания потока, а типичные скорости смешивания недостаточно высоки для создания необходимого расхода. Хорошая новость заключается в том, что тепло, выделяемое поверхностью уплотнения, обычно не является причиной повышения температуры барьерной жидкости вуплотнитель смесителяИменно тепловыделение в процессе эксплуатации может привести к повышению температуры барьерной жидкости, а также сделать нижние компоненты уплотнения, поверхности и эластомеры уязвимыми к высоким температурам. Нижние компоненты уплотнения, такие как поверхности уплотнения и уплотнительные кольца, более уязвимы из-за близости к технологическому процессу. Повреждение нижних поверхностей уплотнения происходит не от нагрева, а из-за снижения вязкости и, следовательно, смазывающей способности барьерной жидкости. Недостаточная смазка приводит к повреждению поверхностей при контакте. В картридж уплотнения могут быть включены другие конструктивные особенности для поддержания низких температур барьера и защиты компонентов уплотнения.
Торцевые уплотнения для смесителей могут быть спроектированы с внутренними охлаждающими змеевиками или рубашками, непосредственно контактирующими с затворной жидкостью. Эти устройства представляют собой замкнутую систему низкого давления с низким расходом, в которой циркулирует охлаждающая вода, действующая как встроенный теплообменник. Другой метод заключается в использовании охлаждающего золотника в картридже уплотнения между нижними компонентами уплотнения и поверхностью крепления оборудования. Охлаждающий золотник представляет собой полость, через которую может протекать охлаждающая вода низкого давления, создавая изолирующий барьер между уплотнением и сосудом, ограничивая теплопотери. Правильно спроектированный охлаждающий золотник может предотвратить превышение допустимых температур, которые могут привести к повреждениюуплотнительные поверхностии эластомеры. Тепловыделение в процессе обработки 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, хотя эти машины не соответствуют требованиям к конструкции API 610/682 функционально, по размерам 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 к этим машинам/уплотнениям. Стандарты Process Industry Practices (PIP) и Deutsches Institut fur Normung (DIN) являются двумя отраслевыми стандартами, которые больше подходят для этих типов уплотнений: стандарты DIN 28138/28154 уже давно указаны для производителей оборудования для 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, отклонений 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 смесителяИспользование API 682 для уплотнения смесителя может привести к неоправданным дополнительным расходам и сложностям. Хотя базовое уплотнение, сертифицированное по API 682, возможно включить 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 торцевым уплотнением смесителя.
Время публикации: 26 октября 2023 г.