Er zijn veel verschillende soorten apparatuur waarbij een roterende as moet worden afgedicht die door een stationaire behuizing gaat. Twee veel voorkomende voorbeelden zijn pompen en mixers (of roerwerken). Terwijl de basis
De principes voor het afdichten van verschillende apparatuur zijn vergelijkbaar, er zijn verschillen die verschillende oplossingen vereisen. Dit misverstand heeft tot conflicten geleid, zoals het inroepen van het American Petroleum Institute
(API) 682 (een standaard voor mechanische pompafdichtingen) bij het specificeren van afdichtingen voor mixers. Wanneer we mechanische afdichtingen voor pompen versus mixers overwegen, zijn er een paar duidelijke verschillen tussen de twee categorieën. Overhangende pompen hebben bijvoorbeeld kortere afstanden (meestal gemeten in inches) van de waaier tot het radiale lager in vergelijking met een typische mixer met boveningang (meestal gemeten in voet).
Deze lange niet-ondersteunde afstand resulteert in een minder stabiel platform met een grotere radiale slingering, loodrechte uitlijning en excentriciteit dan pompen. Het toegenomen aantal apparatuur brengt enkele ontwerpuitdagingen met zich mee voor mechanische afdichtingen. Wat als de afbuiging van de as puur radiaal was? Het ontwerpen van een afdichting voor deze omstandigheden kan eenvoudig worden gerealiseerd door de speling tussen roterende en stationaire componenten te vergroten, samen met het verbreden van de loopvlakken van de afdichtingsvlakken. Zoals vermoed zijn de problemen niet zo eenvoudig. Zijwaartse belasting op de waaier(s), waar ze ook op de mixeras liggen, zorgt voor een doorbuiging die zich helemaal door de afdichting heen vertaalt naar het eerste punt van de assteun: het radiale lager van de versnellingsbak. Vanwege de asafbuiging en de slingerbeweging is de afbuiging geen lineaire functie.
Dit zal een radiale en een hoekige component hebben die een loodrechte verkeerde uitlijning bij de afdichting creëert, wat problemen kan veroorzaken voor de mechanische afdichting. De doorbuiging kan worden berekend als de belangrijkste kenmerken van de as en de asbelasting bekend zijn. API 682 stelt bijvoorbeeld dat de radiale doorbuiging van de as aan de afdichtingsvlakken van een pomp onder de zwaarste omstandigheden gelijk moet zijn aan of minder dan 0,002 inch (TIR). Normale bereiken op een mixer met boveningang liggen tussen 0,03 en 0,150 inch TIR. Problemen binnen de mechanische afdichting die kunnen optreden als gevolg van overmatige asdoorbuiging zijn onder meer verhoogde slijtage van de afdichtingscomponenten, roterende componenten die in contact komen met schadelijke stationaire componenten, rollen en beknellen van de dynamische O-ring (waardoor spiraalvormig falen van de O-ring ontstaat of het oppervlak vastloopt ). Deze kunnen allemaal leiden tot een kortere levensduur van de afdichting. Vanwege de overmatige beweging die inherent is aan mengers, kunnen mechanische afdichtingen meer lekkage vertonen dan vergelijkbare afdichtingenpomp afdichtingenDit kan ertoe leiden dat de verzegeling onnodig wordt losgetrokken en/of zelfs voortijdig kapot gaat als er niet goed op wordt gelet.
Er zijn gevallen waarin nauw wordt samengewerkt met fabrikanten van apparatuur en inzicht wordt verkregen in het ontwerp van de apparatuur, waarbij een wentellager in afdichtingspatronen kan worden ingebouwd om de hoekigheid aan de afdichtingsvlakken te beperken en deze problemen te verminderen. Er moet op worden gelet dat het juiste type lager wordt geïmplementeerd en dat de potentiële lagerbelastingen volledig worden begrepen, anders kan het probleem verergeren of zelfs een nieuw probleem creëren door de toevoeging van een lager. Leveranciers van afdichtingen moeten nauw samenwerken met de OEM-fabrikanten en lagerfabrikanten om een goed ontwerp te garanderen.
Mengerafdichtingstoepassingen hebben doorgaans een lage snelheid (5 tot 300 rotaties per minuut [tpm]) en er kunnen geen traditionele methoden worden gebruikt om barrièrevloeistoffen koel te houden. In een Plan 53A voor dubbele afdichtingen wordt de circulatie van spervloeistof bijvoorbeeld verzorgd door een interne pompfunctie, zoals een axiale pompschroef. De uitdaging is dat de pompfunctie afhankelijk is van de snelheid van de apparatuur om stroom te genereren en dat de typische mengsnelheden niet hoog genoeg zijn om bruikbare stroomsnelheden te genereren. Het goede nieuws is dat de door het afdichtingsvlak gegenereerde warmte doorgaans niet de oorzaak is van het stijgen van de temperatuur van de spervloeistof in amixer afdichting. Het is de hitte die vrijkomt tijdens het proces, wat kan leiden tot hogere temperaturen van de barrièrevloeistof en waardoor lagere afdichtingscomponenten, vlakken en elastomeren bijvoorbeeld kwetsbaar worden voor hoge temperaturen. De onderste afdichtingscomponenten, zoals afdichtingsvlakken en O-ringen, zijn kwetsbaarder vanwege de nabijheid van het proces. Het is niet de hitte die de afdichtingsvlakken direct beschadigt, maar eerder de verminderde viscositeit en dus de smerende werking van de spervloeistof aan de onderste afdichtingsvlakken. Slechte smering veroorzaakt gezichtsschade door contact. Andere ontwerpkenmerken kunnen in de afdichtingscartridge worden opgenomen om de barrièretemperaturen laag te houden en afdichtingscomponenten te beschermen.
Mechanische afdichtingen voor mengers kunnen worden ontworpen met interne koelspiralen of mantels die in direct contact staan met spervloeistof. Deze kenmerken zijn een gesloten systeem met lage druk en laag debiet, waar koelwater doorheen circuleert en als een integrale warmtewisselaar fungeert. Een andere methode is het gebruik van een koelspoel in de afdichtingspatroon tussen de onderste afdichtingscomponenten en het montageoppervlak van de apparatuur. Een koelspoel is een holte waar koelwater onder lage druk doorheen kan stromen om een isolerende barrière te creëren tussen de afdichting en het vat om de hitte te beperken. Een goed ontworpen koelspoel kan te hoge temperaturen voorkomen die tot schade kunnen leidenzegel gezichtenen elastomeren. Door de warmte die tijdens het proces vrijkomt, stijgt de temperatuur van de spervloeistof.
Deze twee ontwerpkenmerken kunnen samen of afzonderlijk worden gebruikt om de temperaturen bij de mechanische afdichting te helpen beheersen. Heel vaak worden mechanische afdichtingen voor mixers gespecificeerd om te voldoen aan API 682, 4e editie, categorie 1, ook al voldoen deze machines functioneel, dimensionaal en/of mechanisch niet aan de ontwerpvereisten in API 610/682. Dit kan zijn omdat eindgebruikers bekend zijn met en zich op hun gemak voelen met API 682 als afdichtingsspecificatie en niet op de hoogte zijn van enkele industriële specificaties die meer van toepassing zijn op deze machines/afdichtingen. Process Industry Practices (PIP) en Deutsches Institut fur Normung (DIN) zijn twee industriestandaarden die meer geschikt zijn voor dit soort afdichtingen. De DIN 28138/28154-standaarden zijn al lang gespecificeerd voor mixer-OEM's in Europa, en PIP RESM003 wordt gebruikt als een specificatie-eis voor mechanische afdichtingen op mengapparatuur. Buiten deze specificaties zijn er geen algemeen toegepaste industrienormen, wat leidt tot een grote verscheidenheid aan afmetingen van afdichtingskamers, bewerkingstoleranties, asdoorbuiging, versnellingsbakontwerpen, lageropstellingen, enz., die variëren van OEM tot OEM.
De locatie en branche van de gebruiker zullen grotendeels bepalen welke van deze specificaties het meest geschikt is voor zijn of haar sitemechanische afdichtingen van mixers. Het specificeren van API 682 voor een mixerafdichting kan een onnodige extra kostenpost en complicatie zijn. Hoewel het mogelijk is om een API 682-gekwalificeerde basisafdichting in een mengerconfiguratie op te nemen, resulteert deze benadering doorgaans in compromissen, zowel wat betreft de naleving van API 682 als wat betreft de geschiktheid van het ontwerp voor mengertoepassingen. Afbeelding 3 toont een lijst met verschillen tussen een API 682 Categorie 1-afdichting en een typische mechanische mixerafdichting
Posttijd: 26 oktober 2023