Hai moitos tipos diferentes de equipos que requiren selar un eixe rotatorio que pasa a través dunha carcasa estacionaria. Dous exemplos comúns son as bombas e os mesturadores (ou axitadores). Aínda que os básicos
Aínda que os principios de selado de diferentes equipos son similares, existen distincións que requiren diferentes solucións. Este malentendido levou a conflitos como a invocación do Instituto Americano do Petróleo
(API) 682 (un estándar de selos mecánicos para bombas) ao especificar os selos para mesturadoras. Ao comparar os selos mecánicos para bombas con mesturadoras, existen algunhas diferenzas obvias entre as dúas categorías. Por exemplo, as bombas colgantes teñen distancias máis curtas (normalmente medidas en polgadas) desde o impulsor ata o rolamento radial en comparación cunha mesturadora de entrada superior típica (normalmente medidas en pés).
Esta longa distancia sen soporte resulta nunha plataforma menos estable con maior desviación radial, desalineación perpendicular e excentricidade que as bombas. A maior desviación do equipo supón algúns desafíos de deseño para os selos mecánicos. Que pasaría se a deflexión do eixe fose puramente radial? O deseño dun selo para esta condición podería lograrse facilmente aumentando as folgas entre os compoñentes rotatorios e estacionarios, xunto coa ampliación das superficies de rodaxe da cara do selo. Como se sospeita, os problemas non son tan sinxelos. A carga lateral no(s) impulsor(es), onde queira que se atopen no eixe do mesturador, imparte unha deflexión que se traslada a través do selo ata o primeiro punto de soporte do eixe: o rodamento radial da caixa de cambios. Debido á deflexión do eixe xunto co movemento do péndulo, a deflexión non é unha función lineal.
Isto terá un compoñente radial e outro angular que crea unha desalineación perpendicular no selo que pode causar problemas para o selo mecánico. A deflexión pódese calcular se se coñecen os atributos clave do eixe e da carga do eixe. Por exemplo, a API 682 establece que a deflexión radial do eixe nas caras do selo dunha bomba debe ser igual ou inferior a 0,002 polgadas de lectura total indicada (TIR) nas condicións máis severas. Os rangos normais nun mesturador de entrada superior están entre 0,03 e 0,150 polgadas TIR. Os problemas dentro do selo mecánico que poden ocorrer debido a unha deflexión excesiva do eixe inclúen un maior desgaste dos compoñentes do selo, compoñentes rotatorios que entran en contacto con compoñentes estacionarios danados, rodamento e pellizco da xunta tórica dinámica (que causa unha falla en espiral da xunta tórica ou que a cara se enganche). Todo isto pode levar a unha redución da vida útil do selo. Debido ao movemento excesivo inherente aos mesturadores, os selos mecánicos poden presentar máis fugas en comparación con similares.selos de bomba, o que pode provocar que o selo se tire innecesariamente e/ou mesmo fallos prematuros se non se monitoriza de preto.
Hai casos nos que, traballando en estreita colaboración cos fabricantes de equipos e comprendendo o deseño do equipo, pódese incorporar un rodamento de elementos rodantes nos cartuchos de selado para limitar a angularidade nas caras do selado e mitigar estes problemas. Débese ter coidado de implementar o tipo de rodamento axeitado e de que se comprendan completamente as cargas potenciais do rodamento, se non, o problema podería empeorar ou incluso crear un novo problema coa adición dun rodamento. Os provedores de selos deben traballar en estreita colaboración cos fabricantes de equipos orixinais (OEM) e os fabricantes de rodamentos para garantir un deseño axeitado.
As aplicacións de selos mesturadores adoitan ser de baixa velocidade (de 5 a 300 rotacións por minuto [rpm]) e non se poden usar algúns métodos tradicionais para manter os fluídos de barreira fríos. Por exemplo, nun Plan 53A para selos dobres, a circulación do fluído de barreira é proporcionada por unha función de bombeo interna como un parafuso de bombeo axial. O desafío é que a función de bombeo depende da velocidade do equipo para xerar fluxo e as velocidades de mestura típicas non son o suficientemente altas como para xerar caudais útiles. A boa noticia é que a calor xerada na cara do selo xeralmente non é o que fai que a temperatura do fluído de barreira aumente nunselo do mesturadorÉ a absorción de calor do proceso o que pode causar un aumento das temperaturas do fluído de barreira, así como facer que os compoñentes inferiores do selo, as caras e os elastómeros, por exemplo, sexan vulnerables a altas temperaturas. Os compoñentes inferiores do selo, como as caras do selo e as xuntas tóricas, son máis vulnerables debido á proximidade ao proceso. Non é a calor o que dana directamente as caras do selo, senón a redución da viscosidade e, polo tanto, da lubricidade do fluído de barreira nas caras inferiores do selo. Unha mala lubricación provoca danos nas caras debido ao contacto. Pódense incorporar outras características de deseño no cartucho do selo para manter baixas as temperaturas da barreira e protexer os compoñentes do selo.
Os selos mecánicos para mesturadores poden deseñarse con serpentinas ou camisas de refrixeración internas que están en contacto directo co fluído de barreira. Estas características son un sistema de circuíto pechado, de baixa presión e baixo fluxo que fai circular auga de refrixeración a través deles actuando como un intercambiador de calor integral. Outro método é usar un carrete de refrixeración no cartucho do selo entre os compoñentes inferiores do selo e a superficie de montaxe do equipo. Un carrete de refrixeración é unha cavidade pola que pode fluír auga de refrixeración a baixa presión para crear unha barreira illante entre o selo e o recipiente para limitar a absorción de calor. Un carrete de refrixeración deseñado axeitadamente pode evitar temperaturas excesivas que poden provocar danos no...caras de seladoe elastómeros. A absorción de calor do proceso fai que a temperatura do fluído de barreira aumente.
Estas dúas características de deseño pódense usar conxuntamente ou individualmente para axudar a controlar as temperaturas no selo mecánico. Con bastante frecuencia, os selos mecánicos para mesturadores especifícanse para cumprir coa norma API 682, 4.ª edición, categoría 1, mesmo que estas máquinas non cumpran cos requisitos de deseño da norma API 610/682 funcionalmente, dimensionalmente e/ou mecanicamente. Isto pode deberse a que os usuarios finais están familiarizados e se senten cómodos coa API 682 como especificación de selo e non coñecen algunhas das especificacións da industria que son máis aplicables para estas máquinas/selos. As prácticas da industria de procesos (PIP) e o Deutsches Institut fur Normung (DIN) son dúas normas da industria que son máis axeitadas para estes tipos de selos: as normas DIN 28138/28154 levan moito tempo especificándose para os fabricantes de equipos orixinais de mesturadores en Europa, e o PIP RESM003 pasou a utilizarse como requisito de especificación para os selos mecánicos nos equipos de mestura. Fóra destas especificacións, non existen estándares industriais de práctica común, o que leva a unha ampla variedade de dimensións da cámara de selo, tolerancias de mecanizado, deflexión do eixe, deseños de caixas de cambios, disposicións de rolamentos, etc., que varían dun fabricante de equipos orixinais (OEM) a outro.
A localización e o sector do usuario determinarán en gran medida cal destas especificacións sería a máis axeitada para o seu sitio.selos mecánicos de mesturadoresEspecificar a norma API 682 para un selo de mesturador pode supoñer un gasto e unha complicación adicionais innecesarios. Aínda que é posible incorporar un selo básico cualificado pola norma API 682 nunha configuración de mesturador, esta estratexia adoita resultar nun compromiso tanto en termos de cumprimento da norma API 682 como de idoneidade do deseño para aplicacións de mesturador. A imaxe 3 mostra unha lista de diferenzas entre un selo de categoría 1 da norma API 682 e un selo mecánico típico de mesturador.
Data de publicación: 26 de outubro de 2023