Existuje mnoho různých typů zařízení, která vyžadují utěsnění rotujícího hřídele procházejícího stacionárním pouzdrem. Dva běžné příklady jsou čerpadla a mixéry (nebo míchadla). Zatímco základní
principy těsnění různých zařízení jsou podobné, existují rozdíly, které vyžadují různá řešení. Toto nedorozumění vedlo ke konfliktům, jako je dovolání se American Petroleum Institute
(API) 682 (standard mechanické ucpávky čerpadla) při specifikaci těsnění pro míchadla. Při zvažování mechanických ucpávek pro čerpadla versus směšovače je mezi těmito dvěma kategoriemi několik zjevných rozdílů. Například zavěšená čerpadla mají kratší vzdálenosti (obvykle měřené v palcích) od oběžného kola k radiálnímu ložisku ve srovnání s typickým míchadlem s horním vstupem (obvykle měřeno ve stopách).
Tato dlouhá nepodporovaná vzdálenost má za následek méně stabilní platformu s větším radiálním házením, kolmým vychýlením a excentricitou než čerpadla. Zvýšená házivost zařízení představuje určité konstrukční problémy pro mechanické ucpávky. Co kdyby byla výchylka hřídele čistě radiální? Návrh těsnění pro tuto podmínku lze snadno provést zvětšením vůlí mezi rotujícími a stacionárními součástmi spolu s rozšiřujícími se povrchy těsnicích ploch. Jak se předpokládá, problémy nejsou tak jednoduché. Boční zatížení oběžného kola (oběžných kol), bez ohledu na to, kde leží na hřídeli směšovače, způsobuje výchylku, která se přenáší skrz těsnění až k prvnímu bodu podpěry hřídele – radiálnímu ložisku převodovky. Vzhledem k průhybu hřídele spolu s kyvadlovým pohybem není průhyb lineární funkcí.
To bude mít radiální a úhlovou složku, která vytváří kolmé vychýlení těsnění, které může způsobit problémy mechanickému těsnění. Průhyb lze vypočítat, pokud jsou známy klíčové atributy hřídele a zatížení hřídele. Například API 682 uvádí, že radiální výchylka hřídele na těsnicích plochách čerpadla by měla být rovna nebo menší než 0,002 palce celkové indikované hodnoty (TIR) za nejnáročnějších podmínek. Normální rozsahy u mixéru s horním vstupem jsou mezi 0,03 až 0,150 palce TIR. Problémy s mechanickou ucpávkou, ke kterým může dojít v důsledku nadměrného vychýlení hřídele, zahrnují zvýšené opotřebení součástí ucpávky, rotující součásti v kontaktu s poškozujícími stacionárními součástmi, odvalování a přiskřípnutí dynamického O-kroužku (způsobující selhání spirály O-kroužku nebo čelní zavěšení ). To vše může vést ke snížení životnosti těsnění. Kvůli nadměrnému pohybu, který je vlastní mixérům, mohou mechanické ucpávky vykazovat větší netěsnosti ve srovnání s podobnýmitěsnění čerpadla, což může vést ke zbytečnému vytahování těsnění a/nebo dokonce k předčasným poruchám, pokud není pečlivě sledováno.
Při úzké spolupráci s výrobci zařízení a pochopení konstrukce zařízení existují případy, kdy lze valivé ložisko začlenit do těsnicích kazet, aby se omezil úhel na těsnicích plochách a zmírnily se tyto problémy. Je třeba věnovat pozornost implementaci správného typu ložiska a tomu, aby potenciální zatížení ložiska bylo zcela pochopeno, jinak by se problém mohl zhoršit nebo dokonce vytvořit nový problém přidáním ložiska. Prodejci těsnění by měli úzce spolupracovat s OEM a výrobci ložisek, aby zajistili správný návrh.
Aplikace s těsněním mísiče jsou typicky nízkorychlostní (5 až 300 otáček za minutu [ot./min]) a nemohou používat některé tradiční metody k udržení chladných bariérových kapalin. Například v plánu 53A pro dvojitá těsnění je cirkulace bariérové tekutiny zajištěna vnitřním čerpacím prvkem, jako je axiální čerpací šroub. Problémem je, že funkce čerpání závisí na rychlosti zařízení při vytváření průtoku a typické rychlosti míchání nejsou dostatečně vysoké, aby generovaly užitečné průtoky. Dobrou zprávou je, že teplo generované čelem těsnění obecně nezpůsobuje zvýšení teploty bariérové kapaliny v atěsnění mixéru. Je to tepelná ochrana z procesu, která může způsobit zvýšené teploty bariérové kapaliny a také způsobit, že nižší součásti těsnění, čela a elastomery, například, jsou náchylné k vysokým teplotám. Spodní součásti těsnění, jako jsou těsnicí plochy a O-kroužky, jsou zranitelnější kvůli blízkosti procesu. Není to teplo, které přímo poškozuje těsnicí plochy, ale spíše snížená viskozita a tím i kluznost bariérové kapaliny na spodních těsnicích plochách. Špatné mazání způsobuje poškození obličeje v důsledku kontaktu. Do těsnicí kazety mohou být začleněny další konstrukční prvky, které udrží teplotu bariéry na nízké úrovni a chrání součásti těsnění.
Mechanické ucpávky pro mixéry mohou být navrženy s vnitřními chladicími spirálami nebo plášti, které jsou v přímém kontaktu s bariérovou kapalinou. Jedná se o nízkotlaký, nízkoprůtokový systém s uzavřenou smyčkou, kterým cirkuluje chladicí voda, která funguje jako integrovaný výměník tepla. Další metodou je použití chladicí cívky v ucpávkové kazetě mezi spodní ucpávkové součásti a montážní povrch zařízení. Chladicí cívka je dutina, kterou může protékat nízkotlaká chladicí voda, aby vytvořila izolační bariéru mezi těsněním a nádobou, aby se omezilo prohřívání. Správně navržená chladicí cívka může zabránit nadměrným teplotám, které mohou způsobit poškozenítěsnicí plochya elastomery. Teplo z procesu způsobí, že teplota bariérové kapaliny místo toho vzroste.
Tyto dva konstrukční prvky lze použít ve spojení nebo jednotlivě, aby pomohly řídit teploty na mechanické ucpávce. Poměrně často jsou mechanické ucpávky pro míchadla specifikovány tak, aby vyhovovaly API 682, 4. vydání kategorie 1, i když tyto stroje nevyhovují konstrukčním požadavkům v API 610/682 funkčně, rozměrově a/nebo mechanicky. To může být způsobeno tím, že koncoví uživatelé jsou obeznámeni s API 682 jako specifikací těsnění a jsou s ním spokojeni a nejsou si vědomi některých průmyslových specifikací, které jsou pro tyto stroje/těsnění více použitelné. Process Industry Practices (PIP) a Deutsches Institut fur Normung (DIN) jsou dvě průmyslové normy, které jsou pro tyto typy těsnění vhodnější – normy DIN 28138/28154 byly dlouho specifikovány pro výrobce OEM v Evropě a PIP RESM003 se začal používat jako požadavek specifikace pro mechanické těsnění na míchacím zařízení. Mimo tyto specifikace neexistují žádné běžně používané průmyslové normy, což vede k široké škále rozměrů ucpávkové komory, tolerancím obrábění, průhybu hřídele, konstrukcím převodovek, uspořádání ložisek atd., které se liší od OEM k OEM.
Umístění uživatele a odvětví do značné míry určí, která z těchto specifikací by byla pro jejich web nejvhodnějšímechanické ucpávky mixéru. Specifikace API 682 pro těsnění směšovače může být zbytečnými dodatečnými náklady a komplikací. I když je možné začlenit základní těsnění kvalifikované pro API 682 do konfigurace mixéru, tento přístup obvykle vede ke kompromisu jak z hlediska shody s API 682, tak i z hlediska vhodnosti konstrukce pro aplikace mixérů. Obrázek 3 ukazuje seznam rozdílů mezi těsněním API 682 kategorie 1 a typickým mechanickým těsněním mixéru
Čas odeslání: 26. října 2023