Er zijn veel verschillende soorten apparatuur waarbij een roterende as die door een stationaire behuizing loopt, afgedicht moet worden. Twee veelvoorkomende voorbeelden zijn pompen en mixers (of roerwerken). Hoewel de basisprincipes
Hoewel de principes van het afdichten van verschillende apparatuur vergelijkbaar zijn, bestaan er verschillen die verschillende oplossingen vereisen. Dit misverstand heeft geleid tot conflicten, zoals het inroepen van de richtlijnen van het American Petroleum Institute.
(API) 682 (een norm voor mechanische afdichtingen van pompen) bij het specificeren van afdichtingen voor mengers. Bij het overwegen van mechanische afdichtingen voor pompen versus mengers zijn er een paar duidelijke verschillen tussen de twee categorieën. Zo hebben overhangende pompen een kortere afstand (doorgaans gemeten in inches) van de waaier tot het radiale lager in vergelijking met een typische boveninvoermenger (doorgaans gemeten in voet).
Deze grote, onondersteunde afstand resulteert in een minder stabiel platform met een grotere radiale slingering, loodrechte uitlijningsfout en excentriciteit dan pompen. De toegenomen slingering van de apparatuur brengt enkele ontwerpuitdagingen met zich mee voor mechanische afdichtingen. Wat als de doorbuiging van de as puur radiaal zou zijn? Het ontwerpen van een afdichting voor deze situatie zou eenvoudig kunnen worden gerealiseerd door de speling tussen roterende en stationaire componenten te vergroten en de loopvlakken van de afdichting te verbreden. Zoals verwacht, zijn de problemen niet zo eenvoudig. Zijdelingse belasting op de waaier(s), waar deze zich ook op de mengas bevinden, veroorzaakt een doorbuiging die zich door de hele afdichting heen voortplant tot aan het eerste steunpunt van de as: het radiale lager van de versnellingsbak. Door de asdoorbuiging in combinatie met de pendelbeweging is de doorbuiging geen lineaire functie.
Dit heeft een radiale en een hoekcomponent die een loodrechte uitlijningsfout bij de afdichting veroorzaakt, wat problemen kan opleveren voor de mechanische afdichting. De doorbuiging kan worden berekend als belangrijke kenmerken van de as en de asbelasting bekend zijn. API 682 stelt bijvoorbeeld dat de radiale doorbuiging van de as bij de afdichtingsvlakken van een pomp gelijk aan of kleiner dan 0,002 inch totale aangegeven aflezing (TIR) moet zijn onder de zwaarste omstandigheden. Normale waarden voor een boveninvoermixer liggen tussen 0,03 en 0,150 inch TIR. Problemen met de mechanische afdichting die kunnen ontstaan door overmatige asdoorbuiging zijn onder andere verhoogde slijtage van de afdichtingscomponenten, contact tussen roterende componenten en stationaire componenten die deze beschadigen, en het oprollen en beknellen van de dynamische O-ring (wat leidt tot spiraalvormig falen van de O-ring of vastlopen van het afdichtingsvlak). Dit alles kan leiden tot een kortere levensduur van de afdichting. Door de overmatige beweging die inherent is aan mixers, kunnen mechanische afdichtingen meer lekkage vertonen in vergelijking met vergelijkbare afdichtingen.pompafdichtingenDit kan ertoe leiden dat de afdichting onnodig wordt aangetrokken en/of zelfs voortijdig defect raakt als er niet nauwlettend toezicht wordt gehouden.
Er zijn gevallen waarin, door nauw samen te werken met fabrikanten van apparatuur en inzicht te hebben in het ontwerp van de apparatuur, een rollager in afdichtingspatronen kan worden geïntegreerd om de hoekafwijking bij de afdichtingsvlakken te beperken en deze problemen te verhelpen. Het is echter van cruciaal belang om het juiste type lager te kiezen en de potentiële lagerbelastingen volledig te begrijpen, anders kan het probleem verergeren of zelfs een nieuw probleem veroorzaken door de toevoeging van een lager. Leveranciers van afdichtingen dienen nauw samen te werken met de OEM en lagerfabrikanten om een correct ontwerp te garanderen.
Toepassingen met mengafdichtingen hebben doorgaans een lage snelheid (5 tot 300 omwentelingen per minuut [rpm]) en kunnen sommige traditionele methoden om de barrièrevloeistof koel te houden niet gebruiken. Bijvoorbeeld, in een Plan 53A voor dubbele afdichtingen wordt de circulatie van de barrièrevloeistof verzorgd door een interne pompfunctie, zoals een axiale schroefpomp. De uitdaging is dat de pompfunctie afhankelijk is van de snelheid van de apparatuur om stroming te genereren, en de typische mengsnelheden zijn niet hoog genoeg om bruikbare debieten te genereren. Het goede nieuws is dat de warmte die door het afdichtingsvlak wordt gegenereerd, over het algemeen niet de oorzaak is van de temperatuurstijging van de barrièrevloeistof.mengklepHet is de warmteophoping tijdens het proces die kan leiden tot verhoogde temperaturen van de barrièrevloeistof en die de onderste afdichtingscomponenten, zoals afdichtingsvlakken en elastomeren, kwetsbaar maakt voor hoge temperaturen. De onderste afdichtingscomponenten, zoals afdichtingsvlakken en O-ringen, zijn kwetsbaarder vanwege hun nabijheid tot het proces. Het is niet de warmte zelf die de afdichtingsvlakken direct beschadigt, maar eerder de verminderde viscositeit en daarmee de smerende werking van de barrièrevloeistof bij de onderste afdichtingsvlakken. Slechte smering veroorzaakt schade aan de vlakken door contact. Andere ontwerpkenmerken kunnen in de afdichtingscartridge worden geïntegreerd om de barrièretemperatuur laag te houden en de afdichtingscomponenten te beschermen.
Mechanische afdichtingen voor mengers kunnen worden ontworpen met interne koelspiralen of -mantels die rechtstreeks in contact staan met de barrièrevloeistof. Deze componenten vormen een gesloten systeem met lage druk en een lage doorstroming, waarbij koelwater circuleert en fungeert als een geïntegreerde warmtewisselaar. Een andere methode is het gebruik van een koelspoel in de afdichtingscartridge 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, waardoor warmteophoping wordt beperkt. Een goed ontworpen koelspoel kan oververhitting voorkomen die schade aan de afdichting kan veroorzaken.zeehondengezichtenen elastomeren. Door de warmteontwikkeling tijdens het proces stijgt de temperatuur van de barrièrevloeistof juist.
Deze twee ontwerpkenmerken kunnen in combinatie of afzonderlijk worden gebruikt om de temperatuur bij de mechanische afdichting te regelen. Vaak worden mechanische afdichtingen voor mengers gespecificeerd volgens API 682, 4e editie, categorie 1, ook al voldoen deze machines functioneel, dimensionaal en/of mechanisch niet aan de ontwerpeisen van API 610/682. Dit kan komen doordat eindgebruikers bekend zijn met API 682 als specificatie voor afdichtingen en zich niet bewust zijn van de industrienormen die beter van toepassing zijn op deze machines/afdichtingen. Process Industry Practices (PIP) en het Deutsches Institut für Normung (DIN) zijn twee industrienormen die beter geschikt zijn voor dit type afdichtingen. De DIN 28138/28154-normen worden al lange tijd voorgeschreven aan OEM's van mengers in Europa, en PIP RESM003 wordt gebruikt als specificatie-eis voor mechanische afdichtingen op mengapparatuur. Buiten deze specificaties bestaan er geen algemeen aanvaarde industrienormen, wat leidt tot een grote variatie in afmetingen van de afdichtingskamer, bewerkingstoleranties, asafbuiging, tandwielkastontwerpen, lagerconfiguraties, enz., die per OEM verschillen.
De locatie en branche van de gebruiker bepalen grotendeels welke van deze specificaties het meest geschikt is voor hun website.mechanische afdichtingen van de mengerHet specificeren van API 682 voor een mengafdichting kan een onnodige extra kostenpost en complicatie met zich meebrengen. Hoewel het mogelijk is om een API 682-gekwalificeerde basisafdichting in een mengconfiguratie te integreren, leidt deze aanpak doorgaans tot compromissen, zowel wat betreft de naleving van API 682 als de geschiktheid van het ontwerp voor mengtoepassingen. Afbeelding 3 toont een lijst met verschillen tussen een API 682 Categorie 1-afdichting en een typische mechanische mengafdichting.
Geplaatst op: 26 oktober 2023