Existuje mnoho rôznych typov zariadení, ktoré vyžadujú utesnenie rotujúceho hriadeľa prechádzajúceho cez stacionárny kryt. Dva bežné príklady sú čerpadlá a miešačky (alebo miešadlá). Zatiaľ čo základné
princípy tesnenia rôznych zariadení sú podobné, existujú rozdiely, ktoré si vyžadujú rôzne riešenia. Toto nedorozumenie viedlo ku konfliktom, ako napríklad odvolávanie sa na American Petroleum Institute
(API) 682 (štandard mechanického tesnenia čerpadla) pri špecifikácii tesnení pre miešačky. Pri zvažovaní mechanických upchávok pre čerpadlá verzus mixéry je medzi týmito dvoma kategóriami niekoľko zjavných rozdielov. Napríklad závesné čerpadlá majú kratšie vzdialenosti (zvyčajne merané v palcoch) od obežného kolesa k radiálnemu ložisku v porovnaní s typickým miešadlom s horným vstupom (zvyčajne merané v stopách).
Táto dlhá nepodporovaná vzdialenosť má za následok menej stabilnú platformu s väčším radiálnym hádzaním, kolmým vychýlením a excentricitou ako čerpadlá. Zvýšená hádzavosť zariadenia predstavuje určité konštrukčné výzvy pre mechanické upchávky. Čo ak by bol priehyb hriadeľa čisto radiálny? Navrhnutie tesnenia pre tento stav by sa dalo ľahko dosiahnuť zväčšením vôlí medzi rotujúcimi a stacionárnymi komponentmi spolu s rozšírením bežiacich plôch tesnení. Ako sa predpokladá, problémy nie sú také jednoduché. Bočné zaťaženie obežného kolesa (obežných kolies) bez ohľadu na to, kde ležia na hriadeli mixéra, spôsobuje vychýlenie, ktoré sa prenáša cez tesnenie až po prvý bod podpery hriadeľa – radiálne ložisko prevodovky. V dôsledku vychýlenia hriadeľa spolu s kyvadlovým pohybom nie je vychýlenie lineárnou funkciou.
To bude mať radiálny a uhlový komponent, ktorý vytvára kolmé vychýlenie tesnenia, čo môže spôsobiť problémy mechanickému tesneniu. Priehyb možno vypočítať, ak sú známe kľúčové atribúty hriadeľa a zaťaženia hriadeľa. Napríklad API 682 uvádza, že radiálna výchylka hriadeľa na tesniacich plochách čerpadla by mala byť rovná alebo menšia ako 0,002 palca celkovej indikovanej hodnoty (TIR) v najnáročnejších podmienkach. Normálne rozsahy na mixéri s horným vstupom sú medzi 0,03 až 0,150 palca TIR. Problémy s mechanickou upchávkou, ktoré sa môžu vyskytnúť v dôsledku nadmerného vychýlenia hriadeľa, zahŕňajú zvýšené opotrebovanie súčastí tesnenia, kontakt rotujúcich komponentov poškodzujúcich stacionárne komponenty, rolovanie a pricviknutie dynamického O-krúžku (spôsobujúce špirálové zlyhanie O-krúžku alebo visenie čela ). To všetko môže viesť k zníženiu životnosti tesnenia. Z dôvodu nadmerného pohybu, ktorý je súčasťou miešačiek, môžu mechanické upchávky vykazovať väčší únik v porovnaní s podobnýmitesnenia čerpadla, čo môže viesť k zbytočnému sťahovaniu tesnenia a/alebo dokonca k predčasným poruchám, ak nie je dôkladne monitorované.
Pri úzkej spolupráci s výrobcami zariadení a pochopení konštrukcie zariadenia existujú prípady, keď sa valivé ložisko môže začleniť do tesniacich vložiek, aby sa obmedzila uhlosť na čelných plochách tesnenia a tieto problémy sa zmiernili. Je potrebné dbať na implementáciu správneho typu ložiska a na to, aby boli úplne pochopené potenciálne zaťaženia ložiska, inak by sa problém mohol zhoršiť alebo dokonca vytvoriť nový problém pridaním ložiska. Predajcovia tesnení by mali úzko spolupracovať s OEM a výrobcami ložísk, aby zabezpečili správny dizajn.
Aplikácie tesnení mixéra sú zvyčajne nízkorýchlostné (5 až 300 otáčok za minútu [ot./min]) a nemôžu používať niektoré tradičné metódy na udržanie chladiacich bariérových tekutín. Napríklad v pláne 53A pre dvojité tesnenia je cirkulácia bariérovej kvapaliny zabezpečená vnútorným čerpacím prvkom, ako je axiálna čerpacia skrutka. Výzvou je, že funkcia čerpania závisí od rýchlosti zariadenia na generovanie prietoku a typické rýchlosti miešania nie sú dostatočne vysoké na generovanie užitočných prietokov. Dobrou správou je, že teplo generované čelom tesnenia nie je vo všeobecnosti tým, čo spôsobuje zvýšenie teploty bariérovej kvapaliny v atesnenie mixéra. Je to prehrievanie z procesu, ktoré môže spôsobiť zvýšené teploty bariérovej kvapaliny, ako aj spôsobiť, že nižšie tesniace komponenty, povrchy a elastoméry, napríklad, budú citlivé na vysoké teploty. Spodné časti tesnenia, ako sú tesniace čelá a O-krúžky, sú zraniteľnejšie kvôli blízkosti procesu. Nie je to teplo, ktoré priamo poškodzuje tesniace plochy, ale skôr znížená viskozita a tým aj klzkosť bariérovej kvapaliny na spodných tesniacich plochách. Zlé mazanie spôsobuje poškodenie tváre v dôsledku kontaktu. Do tesniacej kazety možno začleniť ďalšie konštrukčné prvky, aby sa teplota bariéry udržala na nízkej úrovni a chránili sa súčasti tesnenia.
Mechanické upchávky pre miešačky môžu byť navrhnuté s vnútornými chladiacimi špirálami alebo plášťami, ktoré sú v priamom kontakte s bariérovou kvapalinou. Týmito vlastnosťami sú nízkotlakový, nízkoprietokový systém s uzavretou slučkou, cez ktorý cirkuluje chladiaca voda, ktorá funguje ako integrovaný výmenník tepla. Ďalšou metódou je použitie chladiacej cievky v tesniacej kazete medzi spodnými komponentmi tesnenia a montážnym povrchom zariadenia. Chladiaca cievka je dutina, cez ktorú môže pretekať nízkotlaková chladiaca voda, aby vytvorila izolačnú bariéru medzi tesnením a nádobou, aby sa obmedzilo prehrievanie. Správne navrhnutá chladiaca cievka môže zabrániť nadmerným teplotám, ktoré môžu spôsobiť poškodenietesniace tvárea elastoméry. Teplo z procesu spôsobí, že teplota bariérovej kvapaliny namiesto toho vzrastie.
Tieto dve konštrukčné prvky možno použiť v spojení alebo jednotlivo na pomoc pri regulácii teplôt na mechanickom tesnení. Pomerne často sú mechanické upchávky pre miešačky špecifikované tak, aby vyhovovali API 682, 4. vydanie, kategória 1, aj keď tieto stroje funkčne, rozmerovo a/alebo mechanicky nevyhovujú konštrukčným požiadavkám v API 610/682. Môže to byť spôsobené tým, že koncoví používatelia sú oboznámení s API 682 ako špecifikáciou tesnenia a sú s ním spokojní a nie sú si vedomí niektorých priemyselných špecifikácií, ktoré sú pre tieto stroje/tesnenia vhodnejšie. Process Industry Practices (PIP) a Deutsches Institut fur Normung (DIN) sú dve priemyselné normy, ktoré sú vhodnejšie pre tieto typy tesnení – normy DIN 28138/28154 sú už dlho špecifikované pre výrobcov OEM mixérov v Európe a PIP RESM003 sa začal používať ako požiadavka špecifikácie na mechanické upchávky na miešacom zariadení. Okrem týchto špecifikácií neexistujú žiadne bežne používané priemyselné normy, čo vedie k širokej škále rozmerov tesniacich komôr, tolerancií obrábania, vychýlenia hriadeľa, konštrukcií prevodoviek, usporiadania ložísk atď., ktoré sa líšia od OEM k OEM.
Poloha a odvetvie používateľa do značnej miery určia, ktorá z týchto špecifikácií by bola pre ich stránku najvhodnejšiamechanické upchávky mixéra. Špecifikácia API 682 pre tesnenie mixéra môže byť zbytočným dodatočným nákladom a komplikáciou. Aj keď je možné do konfigurácie mixéra začleniť základné tesnenie kvalifikované pre API 682, tento prístup zvyčajne vedie ku kompromisu tak z hľadiska zhody s API 682, ako aj z hľadiska vhodnosti dizajnu pre aplikácie mixérov. Obrázok 3 zobrazuje zoznam rozdielov medzi tesnením API 682 kategórie 1 a typickým mechanickým tesnením mixéra
Čas odoslania: 26. októbra 2023