Existuje mnoho různých typů zařízení, která vyžadují utěsnění rotujícího hřídele procházejícího stacionárním krytem. Dva běžné příklady jsou čerpadla a míchadla. Zatímco základní
Principy utěsnění různých zařízení jsou sice podobné, existují však rozdíly, které vyžadují různá řešení. Toto nedorozumění vedlo ke konfliktům, jako je například uplatňování práva Amerického ropného institutu.
(API) 682 (norma pro mechanické ucpávky čerpadel) při specifikaci těsnění pro míchadla. Při zvažování mechanických ucpávek pro čerpadla oproti míchadlům existuje mezi těmito dvěma kategoriemi několik zjevných rozdílů. Například volná čerpadla mají kratší vzdálenosti (obvykle měřené v palcích) od oběžného kola k radiálnímu ložisku ve srovnání s typickým míchadlem s horním vstupem (obvykle měřené ve stopách).
Tato dlouhá vzdálenost bez podepření má za následek méně stabilní platformu s větším radiálním házením, kolmým vychýlením a excentricitou než u čerpadel. Zvýšené házení zařízení představuje pro mechanické ucpávky určité konstrukční výzvy. Co kdyby bylo vychýlení hřídele čistě radiální? Navržení těsnění pro tuto podmínku by se dalo snadno dosáhnout zvětšením vůlí mezi rotujícími a stacionárními součástmi spolu s rozšířením oběžných ploch těsnicí plochy. Jak se předpokládalo, problémy nejsou tak jednoduché. Boční zatížení oběžného kola (oběžných kol), ať už leží kdekoli na hřídeli míchadla, způsobuje vychýlení, které se promítá přes těsnění až k prvnímu bodu podepření hřídele – radiálnímu ložisku převodovky. Kvůli vychýlení hřídele a kyvadlovému pohybu není vychýlení lineární funkcí.
Toto bude mít radiální a úhlovou složku, která vytváří kolmé vychýlení těsnění, jež může způsobit problémy s mechanickým těsněním. Průhyb lze vypočítat, pokud jsou známy klíčové atributy hřídele a zatížení hřídele. Například API 682 uvádí, že radiální průhyb hřídele na těsnicích plochách čerpadla by měl být za nejnáročnějších podmínek roven nebo menší než 0,002 palce celkové indikované hodnoty (TIR). Normální rozmezí u míchaček s horním vstupem je mezi 0,03 a 0,150 palce TIR. Mezi problémy v mechanickém těsnění, které mohou nastat v důsledku nadměrného průhybu hřídele, patří zvýšené opotřebení součástí těsnění, kontakt rotujících součástí s poškozením stacionárních součástí, odvalování a sevření dynamického O-kroužku (způsobující spirálové selhání O-kroužku nebo zablokování čelní plochy). To vše může vést ke snížení životnosti těsnění. Vzhledem k nadměrnému pohybu, který je vlastní míchačům, mohou mechanické těsnění vykazovat větší netěsnost ve srovnání s podobnými.těsnění čerpadla, což může vést k zbytečnému vytahování těsnění a/nebo dokonce k předčasnému selhání, pokud není pečlivě sledováno.
Při úzké spolupráci s výrobci zařízení a pochopení konstrukce zařízení existují případy, kdy lze do těsnicích kazet začlenit valivé ložisko, aby se omezila úhlová poloha těsnicích ploch a zmírnily tyto problémy. Je třeba dbát na to, aby byl použit správný typ ložiska a aby bylo plně pochopeno potenciální zatížení ložiska, jinak by se problém s přidáním ložiska mohl zhoršit nebo dokonce vytvořit nový. Dodavatelé těsnění by měli úzce spolupracovat s výrobci originálního vybavení (OEM) a výrobci ložisek, aby zajistili správnou konstrukci.
Aplikace míchacích těsnění jsou obvykle nízkorychlostní (5 až 300 otáček za minutu [ot/min]) a nelze použít některé tradiční metody k udržení chladu bariérových kapalin. Například v plánu 53A pro dvojitá těsnění je cirkulace bariérové kapaliny zajištěna vnitřním čerpacím prvkem, jako je axiální čerpací šroub. Problém spočívá v tom, že čerpací prvek závisí na rychlosti zařízení pro generování průtoku a typické rychlosti míchání nejsou dostatečně vysoké pro generování užitečných průtoků. Dobrou zprávou je, že teplo generované plochou těsnění obvykle nezpůsobuje zvýšení teploty bariérové kapaliny.těsnění míchačkyPrávě tepelná izolace v procesu může způsobit zvýšení teploty bariérové kapaliny a také to, že spodní části těsnění, například čelní plochy a elastomery, jsou zranitelné vůči vysokým teplotám. Spodní části těsnění, jako jsou čelní plochy těsnění a O-kroužky, jsou zranitelnější kvůli blízkosti procesu. Není to teplo, které přímo poškozuje těsnicí plochy, ale spíše snížená viskozita a tím i mazací schopnost bariérové kapaliny na spodních těsnicích plochách. Nedostatečné mazání způsobuje poškození čelních ploch v důsledku kontaktu. Do těsnicí kazety lze začlenit další konstrukční prvky, které udržují nízké teploty bariér a chrání těsnicí komponenty.
Mechanické ucpávky pro míchačky mohou být navrženy s vnitřními chladicími cívkami nebo plášti, které jsou v přímém kontaktu s bariérovou kapalinou. Tyto prvky představují uzavřený okruh, nízkotlaký systém s nízkým průtokem, kterým cirkuluje chladicí voda a působí jako integrovaný výměník tepla. Další metodou je použití chladicí cívky v kazetě těsnění mezi spodními součástmi těsnění a montážním povrchem zařízení. Chladicí cívka je dutina, kterou může protékat nízkotlaká chladicí voda a vytvořit tak izolační bariéru mezi těsněním a nádobou, která omezuje prohřívání. Správně navržená chladicí cívka může zabránit nadměrným teplotám, které mohou vést k poškození.těsnicí plochya elastomery. Tepelná izolace v důsledku procesu způsobuje místo toho zvýšení teploty bariérové kapaliny.
Tyto dva konstrukční prvky lze použít společně nebo samostatně k regulaci teplot na mechanickém těsnění. Poměrně často jsou mechanická těsnění pro míchačky specifikována tak, aby splňovala požadavky API 682, 4. vydání, kategorie 1, i když tyto stroje funkčně, rozměrově a/nebo mechanicky nesplňují konstrukční požadavky API 610/682. To může být způsobeno tím, že koncoví uživatelé jsou s API 682 jako specifikací těsnění obeznámeni a jsou s ní spokojeni, ale neznají některé průmyslové specifikace, které jsou pro tyto stroje/těsnění vhodnější. Pro tyto typy těsnění jsou vhodnější normy Process Industry Practices (PIP) a Deutsches Institut fur Normung (DIN) – normy DIN 28138/28154 jsou již dlouho specifikovány pro výrobce OEM míchaček v Evropě a PIP RESM003 se začala používat jako specifikace mechanických těsnění na míchacích zařízeních. Kromě těchto specifikací neexistují žádné běžně používané průmyslové normy, což vede k široké škále rozměrů těsnicích komor, tolerancí obrábění, průhybu hřídele, konstrukcí převodovek, uspořádání ložisek atd., které se liší u jednotlivých výrobců originálního vybavení (OEM).
Poloha a odvětví uživatele do značné míry určí, která z těchto specifikací by byla pro jeho web nejvhodnější.mechanické ucpávky míchačkySpecifikace API 682 pro těsnění míchačky může být zbytečným dodatečným nákladem a komplikací. I když je možné začlenit základní těsnění splňující normu API 682 do konfigurace míchačky, tento přístup obvykle vede ke kompromisům jak z hlediska shody s normou API 682, tak i z hlediska vhodnosti konstrukce pro aplikace v míchačkách. Obrázek 3 ukazuje seznam rozdílů mezi těsněním kategorie 1 dle API 682 a typickým mechanickým těsněním míchačky.
Čas zveřejnění: 26. října 2023