Esistono molti tipi diversi di apparecchiature che richiedono la sigillatura di un albero rotante che passa attraverso un alloggiamento fisso. Due esempi comuni sono pompe e miscelatori (o agitatori). Mentre le apparecchiature di base
Sebbene i principi di sigillatura di diverse apparecchiature siano simili, esistono distinzioni che richiedono soluzioni diverse. Questa incomprensione ha portato a conflitti come il ricorso all'American Petroleum Institute.
(API) 682 (standard per tenute meccaniche per pompe) per la specifica delle tenute per miscelatori. Quando si considerano le tenute meccaniche per pompe rispetto a quelle per miscelatori, ci sono alcune differenze evidenti tra le due categorie. Ad esempio, le pompe a sbalzo presentano distanze minori (tipicamente misurate in pollici) tra la girante e il cuscinetto radiale rispetto a un tipico miscelatore con ingresso dall'alto (tipicamente misurato in piedi).
Questa lunga distanza non supportata si traduce in una piattaforma meno stabile con maggiore eccentricità radiale, disallineamento perpendicolare ed eccentricità rispetto alle pompe. L'aumento dell'eccentricità delle apparecchiature pone alcune sfide progettuali per le tenute meccaniche. Cosa accadrebbe se la flessione dell'albero fosse puramente radiale? Progettare una tenuta per questa condizione potrebbe essere facilmente realizzato aumentando i giochi tra i componenti rotanti e fissi e ampliando le superfici di scorrimento delle superfici di tenuta. Come sospettato, i problemi non sono così semplici. Il carico laterale sulla/e girante/i, indipendentemente dalla loro posizione sull'albero del miscelatore, determina una flessione che si trasla attraverso la tenuta fino al primo punto di supporto dell'albero: il cuscinetto radiale del riduttore. A causa della flessione dell'albero e del moto pendolare, la flessione non è una funzione lineare.
Questo avrà una componente radiale e una angolare che creano un disallineamento perpendicolare alla tenuta, il che può causare problemi alla tenuta meccanica. La flessione può essere calcolata se si conoscono le caratteristiche chiave dell'albero e del carico sull'albero. Ad esempio, la norma API 682 stabilisce che la flessione radiale dell'albero sulle facce della tenuta di una pompa deve essere uguale o inferiore a 0,002 pollici di lettura totale indicata (TIR) nelle condizioni più gravose. I valori normali per un miscelatore con ingresso dall'alto sono compresi tra 0,03 e 0,150 pollici di TIR. I problemi all'interno della tenuta meccanica che possono verificarsi a causa di un'eccessiva flessione dell'albero includono una maggiore usura dei componenti della tenuta, componenti rotanti che entrano in contatto con componenti fissi che si danneggiano, rotolamento e pizzicamento dell'O-ring dinamico (causando la rottura a spirale dell'O-ring o il blocco delle facce). Tutti questi fattori possono ridurre la durata della tenuta. A causa dell'eccessivo movimento intrinseco dei miscelatori, le tenute meccaniche possono presentare maggiori perdite rispetto a tenute simili.guarnizioni della pompa, che può portare alla rottura inutilmente della guarnizione e/o addirittura a guasti prematuri se non monitorati attentamente.
In alcuni casi, collaborando a stretto contatto con i produttori di apparecchiature e comprendendone il design, è possibile integrare un cuscinetto volvente nelle cartucce di tenuta per limitare l'angolarità sulle superfici di tenuta e mitigare questi problemi. È necessario prestare attenzione all'implementazione del tipo di cuscinetto appropriato e alla completa comprensione dei potenziali carichi del cuscinetto, altrimenti il problema potrebbe peggiorare o addirittura crearne uno nuovo con l'aggiunta di un cuscinetto. I fornitori di tenute devono collaborare a stretto contatto con gli OEM e i produttori di cuscinetti per garantire una progettazione corretta.
Le applicazioni con tenute miscelatrici sono in genere a bassa velocità (da 5 a 300 giri al minuto [rpm]) e non possono utilizzare alcuni metodi tradizionali per mantenere freschi i fluidi barriera. Ad esempio, in un Piano 53A per tenute doppie, la circolazione del fluido barriera è assicurata da un sistema di pompaggio interno come una vite di pompaggio assiale. La sfida è che il sistema di pompaggio si basa sulla velocità dell'apparecchiatura per generare flusso e le velocità di miscelazione tipiche non sono sufficientemente elevate per generare portate utili. La buona notizia è che il calore generato dalle superfici di tenuta non è generalmente la causa dell'aumento della temperatura del fluido barriera in unguarnizione del miscelatoreÈ il calore assorbito dal processo che può causare un aumento della temperatura del fluido barriera e rendere i componenti della tenuta inferiore, le facce e gli elastomeri, ad esempio, vulnerabili alle alte temperature. I componenti della tenuta inferiore, come le facce di tenuta e gli O-ring, sono più vulnerabili a causa della vicinanza al processo. Non è il calore a danneggiare direttamente le facce di tenuta, ma piuttosto la ridotta viscosità e, di conseguenza, la lubrificazione del fluido barriera sulle facce di tenuta inferiori. Una lubrificazione insufficiente causa danni alle facce dovuti al contatto. Altre caratteristiche progettuali possono essere integrate nella cartuccia di tenuta per mantenere basse le temperature della barriera e proteggere i componenti della tenuta.
Le tenute meccaniche per miscelatori possono essere progettate con serpentine o camicie di raffreddamento interne a diretto contatto con il fluido barriera. Queste caratteristiche consistono in un sistema a circuito chiuso, a bassa pressione e bassa portata, in cui l'acqua di raffreddamento circola e funge da scambiatore di calore integrato. Un altro metodo consiste nell'utilizzare una bobina di raffreddamento nella cartuccia di tenuta, tra i componenti inferiori della tenuta e la superficie di montaggio dell'apparecchiatura. Una bobina di raffreddamento è una cavità attraverso la quale l'acqua di raffreddamento a bassa pressione può fluire per creare una barriera isolante tra la tenuta e il recipiente, limitando l'assorbimento di calore. Una bobina di raffreddamento correttamente progettata può prevenire temperature eccessive che possono causare danni afacce di focaed elastomeri. Il calore assorbito dal processo provoca invece un aumento della temperatura del fluido barriera.
Queste due caratteristiche progettuali possono essere utilizzate congiuntamente o singolarmente per contribuire al controllo delle temperature a livello della tenuta meccanica. Molto spesso, le tenute meccaniche per i miscelatori sono specificate per essere conformi alla norma API 682, 4a Edizione Categoria 1, sebbene queste macchine non siano conformi ai requisiti progettuali API 610/682 a livello funzionale, dimensionale e/o meccanico. Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che gli utenti finali hanno familiarità e familiarità con la norma API 682 come specifica per le tenute e non sono a conoscenza di alcune delle specifiche di settore più applicabili a queste macchine/tenute. Process Industry Practices (PIP) e Deutsches Institut fur Normung (DIN) sono due standard di settore più appropriati per questi tipi di tenute: le norme DIN 28138/28154 sono da tempo specifiche per gli OEM di miscelatori in Europa, e la norma PIP RESM003 è diventata un requisito di specifica per le tenute meccaniche sulle apparecchiature di miscelazione. Al di fuori di queste specifiche, non esistono standard industriali comunemente praticati, il che comporta un'ampia varietà di dimensioni delle camere di tenuta, tolleranze di lavorazione, flessioni dell'albero, design dei riduttori, disposizioni dei cuscinetti, ecc., che variano da OEM a OEM.
La posizione geografica e il settore dell'utente determineranno in larga misura quale di queste specifiche sarà più appropriata per il suo sito.tenute meccaniche del miscelatoreSpecificare la norma API 682 per una tenuta per miscelatore può rappresentare una spesa aggiuntiva e una complicazione non necessarie. Sebbene sia possibile integrare una tenuta base qualificata API 682 in una configurazione per miscelatore, questo approccio spesso compromette sia la conformità alla norma API 682 sia l'idoneità del progetto per le applicazioni con miscelatore. L'immagine 3 mostra un elenco delle differenze tra una tenuta API 682 Categoria 1 e una tipica tenuta meccanica per miscelatore.
Data di pubblicazione: 26 ottobre 2023