Existuje mnoho rôznych typov zariadení, ktoré vyžadujú utesnenie rotujúceho hriadeľa prechádzajúceho stacionárnym krytom. Dva bežné príklady sú čerpadlá a miešadlá. Zatiaľ čo základné
Princípy utesňovania rôznych zariadení sú podobné, existujú rozdiely, ktoré si vyžadujú rôzne riešenia. Toto nedorozumenie viedlo ku konfliktom, ako napríklad odvolávanie sa na Americký ropný inštitút
(API) 682 (norma pre mechanické upchávky čerpadiel) pri špecifikácii upchávok pre miešačky. Pri posudzovaní mechanických upchávok pre čerpadlá oproti miešačom existuje medzi týmito dvoma kategóriami niekoľko zjavných rozdielov. Napríklad, voľne stojace čerpadlá majú kratšie vzdialenosti (zvyčajne merané v palcoch) od obežného kolesa k radiálnemu ložisku v porovnaní s typickým miešačom s horným vstupom (zvyčajne merané v stopách).
Táto dlhá vzdialenosť bez podopretia má za následok menej stabilnú platformu s väčším radiálnym hádzaním, kolmým vychýlením a excentricitou ako pri čerpadlách. Zvýšené hádzanie zariadenia predstavuje určité konštrukčné výzvy pre mechanické upchávky. Čo ak by vychýlenie hriadeľa bolo čisto radiálne? Navrhnutie tesnenia pre túto podmienku by sa dalo ľahko dosiahnuť zvýšením vôlí medzi rotujúcimi a stacionárnymi komponentmi spolu s rozšírením klzných plôch tesniacej plochy. Ako sa predpokladalo, problémy nie sú také jednoduché. Bočné zaťaženie obežného kolesa (obežných kolies), nech už ležia kdekoľvek na hriadeli miešadla, spôsobuje vychýlenie, ktoré sa prenáša cez tesnenie až do prvého bodu podopretia hriadeľa – radiálneho ložiska prevodovky. Kvôli vychýleniu hriadeľa spolu s kyvadlovým pohybom nie je vychýlenie lineárnou funkciou.
Toto bude mať radiálnu a uhlovú zložku, ktorá vytvára kolmé vychýlenie tesnenia, ktoré môže spôsobiť problémy s mechanickým tesnením. Priehyb je možné vypočítať, ak sú známe kľúčové atribúty hriadeľa a zaťaženia hriadeľa. Napríklad API 682 uvádza, že radiálny priehyb hriadeľa na tesniacich plochách čerpadla by mal byť v najťažších podmienkach rovný alebo menší ako 0,002 palca celkovej indikovanej hodnoty (TIR). Normálny rozsah hodnôt na miešačoch s horným vstupom je medzi 0,03 a 0,150 palca TIR. Medzi problémy v mechanickom tesnení, ktoré sa môžu vyskytnúť v dôsledku nadmerného priehybu hriadeľa, patrí zvýšené opotrebovanie komponentov tesnenia, kontakt rotujúcich komponentov s poškodenými stacionárnymi komponentmi, otáčanie a zovretie dynamického O-krúžku (spôsobujúce špirálové zlyhanie O-krúžku alebo zaseknutie plochy). To všetko môže viesť k skrátenej životnosti tesnenia. Kvôli nadmernému pohybu, ktorý je vlastný miešačom, môžu mechanické tesnenia vykazovať väčšiu netesnosť v porovnaní s podobnými...tesnenia čerpadla, čo môže viesť k zbytočnému vytrhnutiu tesnenia a/alebo dokonca k predčasnému zlyhaniu, ak sa to nesleduje dôkladne.
Pri úzkej spolupráci s výrobcami zariadení a pochopení konštrukcie zariadenia existujú prípady, keď je možné do tesniacich kaziet zabudovať valivé ložisko, aby sa obmedzila uhlová poloha tesniacich plôch a zmiernili tieto problémy. Je potrebné dbať na to, aby sa použil správny typ ložiska a aby sa úplne pochopilo potenciálne zaťaženie ložiska, inak by sa problém mohol zhoršiť alebo dokonca vytvoriť nový problém pridaním ložiska. Dodávatelia tesnení by mali úzko spolupracovať s výrobcom originálnych dielov (OEM) a výrobcami ložísk, aby sa zabezpečila správna konštrukcia.
Aplikácie s miešacími tesneniami sú zvyčajne nízkorýchlostné (5 až 300 otáčok za minútu [ot./min]) a nemožno použiť niektoré tradičné metódy na udržiavanie bariérových kvapalín chladných. Napríklad v pláne 53A pre dvojité tesnenia je cirkulácia bariérovej kvapaliny zabezpečená vnútorným čerpacím prvkom, ako je axiálna čerpacia skrutka. Problémom je, že čerpacia funkcia sa spolieha na rýchlosť zariadenia na generovanie prietoku a typické rýchlosti miešania nie sú dostatočne vysoké na generovanie užitočných prietokov. Dobrou správou je, že teplo generované plochou tesnenia vo všeobecnosti nie je to, čo spôsobuje zvýšenie teploty bariérovej kvapaliny v...tesnenie mixéraPráve tepelné namáčanie z procesu môže spôsobiť zvýšenie teploty bariérovej kvapaliny, ako aj zvýšiť zraniteľnosť spodných komponentov tesnenia, napríklad čelných plôch a elastomérov, voči vysokým teplotám. Spodné komponenty tesnenia, ako sú napríklad čelné plochy tesnenia a O-krúžky, sú zraniteľnejšie kvôli blízkosti k procesu. Nie je to teplo, ktoré priamo poškodzuje čelné plochy tesnenia, ale skôr znížená viskozita a tým pádom mazivosť bariérovej kvapaliny na spodných čelných plochách tesnenia. Nedostatočné mazanie spôsobuje poškodenie čelných plôch v dôsledku kontaktu. Do tesniacej kazety je možné zabudovať ďalšie konštrukčné prvky, ktoré udržiavajú nízke teploty bariér a chránia čelné plochy tesnenia.
Mechanické upchávky pre miešačky môžu byť navrhnuté s vnútornými chladiacimi cievkami alebo plášťami, ktoré sú v priamom kontakte s bariérovou kvapalinou. Tieto prvky predstavujú uzavretý okruh, nízkotlakový systém s nízkym prietokom, v ktorom cirkuluje chladiaca voda a slúži ako integrovaný výmenník tepla. Ďalšou metódou je použitie chladiacej cievky v kazete tesnenia medzi spodnými komponentmi tesnenia a montážnym povrchom zariadenia. Chladiaca cievka je dutina, ktorou môže prúdiť nízkotlaková chladiaca voda, čím sa vytvára izolačná bariéra medzi tesnením a nádobou, čím sa obmedzuje tepelné preťaženie. Správne navrhnutá chladiaca cievka môže zabrániť nadmerným teplotám, ktoré môžu viesť k poškodeniu...tesniace plochya elastoméry. Tepelná izolácia z procesu spôsobuje namiesto toho zvýšenie teploty bariérovej kvapaliny.
Tieto dva konštrukčné prvky sa môžu použiť spoločne alebo samostatne na pomoc pri regulácii teplôt na mechanickom tesnení. Pomerne často sú mechanické tesnenia pre miešačky špecifikované tak, aby spĺňali požiadavky normy API 682, 4. vydanie, kategória 1, aj keď tieto stroje funkčne, rozmerovo a/alebo mechanicky nespĺňajú konštrukčné požiadavky normy API 610/682. Môže to byť preto, že koncoví používatelia sú oboznámení s normou API 682 ako špecifikáciou tesnenia a sú s ňou spokojní, ale nie sú si vedomí niektorých priemyselných špecifikácií, ktoré sú pre tieto stroje/tesnenia vhodnejšie. Pre tieto typy tesnení sú vhodnejšie normy Process Industry Practices (PIP) a Deutsches Institut fur Normung (DIN) – normy DIN 28138/28154 sú už dlho špecifikované pre výrobcov OEM miešačiek v Európe a PIP RESM003 sa používa ako špecifikačná požiadavka pre mechanické tesnenia na miešacích zariadeniach. Okrem týchto špecifikácií neexistujú žiadne bežne používané priemyselné normy, čo vedie k širokej škále rozmerov tesniacej komory, tolerancií obrábania, priehybu hriadeľa, konštrukcií prevodoviek, uloženia ložísk atď., ktoré sa líšia od výrobcu k výrobcovi.
Poloha a odvetvie používateľa do značnej miery určia, ktorá z týchto špecifikácií by bola pre jeho stránku najvhodnejšia.mechanické upchávky miešačkyŠpecifikácia API 682 pre tesnenie miešadla môže predstavovať zbytočný dodatočný výdavok a komplikáciu. Hoci je možné do konfigurácie miešadla začleniť základné tesnenie s kvalifikáciou API 682, tento prístup bežne vedie ku kompromisom, a to ako z hľadiska súladu s API 682, tak aj z hľadiska vhodnosti konštrukcie pre aplikácie v miešadle. Obrázok 3 zobrazuje zoznam rozdielov medzi tesnením kategórie 1 podľa API 682 a typickým mechanickým tesnením miešadla.
Čas uverejnenia: 26. októbra 2023