Postoje mnoge različite vrste opreme koje zahtijevaju brtvljenje rotirajuće osovine koja prolazi kroz stacionarno kućište. Dva uobičajena primjera su pumpe i miješalice (ili mješalice). Dok je osnovna
principi brtvljenja različite opreme su slični, postoje razlike koje zahtijevaju različita rješenja. Ovaj nesporazum je doveo do sukoba kao što je pozivanje na American Petroleum Institute
(API) 682 (standard mehaničke brtve crpke) kada se specificiraju brtve za miješalice. Kada se razmatraju mehaničke brtve za pumpe u odnosu na miješalice, postoji nekoliko očitih razlika između ove dvije kategorije. Na primjer, viseće pumpe imaju kraće udaljenosti (obično mjerene u inčima) od impelera do radijalnog ležaja u usporedbi s tipičnim mješačem s gornjim ulazom (obično mjereno u stopama).
Ova velika nepodržana udaljenost rezultira manje stabilnom platformom s većim radijalnim otjecanjem, okomitim odstupanjem i ekscentričnostima od crpki. Povećano odstupanje opreme postavlja neke izazove u dizajnu za mehaničke brtve. Što ako je otklon osovine bio čisto radijalan? Projektiranje brtve za ovo stanje moglo bi se lako postići povećanjem razmaka između rotirajućih i nepokretnih komponenti zajedno s proširenjem trčnih površina brtve. Kao što se sumnja, problemi nisu tako jednostavni. Bočno opterećenje rotora(a), gdje god da leže na osovini miješalice, daje otklon koji se prenosi cijelim putem kroz brtvu do prve točke oslonca osovine - radijalnog ležaja mjenjača. Zbog otklona osovine zajedno s gibanjem njihala, otklon nije linearna funkcija.
To će imati radijalnu i kutnu komponentu koja stvara okomitu neusklađenost na brtvi koja može uzrokovati probleme mehaničkoj brtvi. Progib se može izračunati ako su poznati ključni atributi osovine i opterećenja osovine. Na primjer, API 682 navodi da bi radijalni otklon osovine na stranama brtve pumpe trebao biti jednak ili manji od 0,002 inča ukupnog indiciranog očitanja (TIR) u najtežim uvjetima. Normalni rasponi na mješalici s gornjim ulazom su između 0,03 do 0,150 inča TIR. Problemi unutar mehaničke brtve koji se mogu pojaviti zbog pretjeranog otklona osovine uključuju povećano trošenje komponenti brtve, dodir rotirajućih komponenti s oštećenim nepokretnim komponentama, kotrljanje i prikliještenje dinamičkog O-prstena (uzrokujući spiralni kvar O-prstena ili visi lice ). Sve to može dovesti do smanjenog vijeka trajanja brtve. Zbog pretjeranog kretanja svojstvenog mješalicama, mehaničke brtve mogu pokazati više curenja u usporedbi sa sličnimbrtve pumpe, što može dovesti do nepotrebnog povlačenja brtve i/ili čak do preranog kvara ako se ne prati pažljivo.
Postoje slučajevi u bliskoj suradnji s proizvođačima opreme i razumijevanju dizajna opreme gdje se kotrljajući ležaj može ugraditi u patrone brtve kako bi se ograničio kut na stranama brtve i ublažili ti problemi. Mora se paziti na implementaciju odgovarajućeg tipa ležaja i da se potencijalna opterećenja ležaja potpuno razumiju ili bi se problem mogao pogoršati ili čak stvoriti novi problem, s dodatkom ležaja. Prodavači brtvi trebali bi blisko surađivati s OEM-om i proizvođačima ležajeva kako bi osigurali pravilan dizajn.
Primjene brtvi miješalice obično su male brzine (5 do 300 okretaja u minuti [o/min]) i ne mogu koristiti neke tradicionalne metode za održavanje tekućine barijere hladnima. Na primjer, u Planu 53A za dvostruke brtve, cirkulaciju tekućine u barijeri osigurava unutarnja značajka pumpanja poput aksijalnog vijka za pumpanje. Izazov je što se značajka pumpanja oslanja na brzinu opreme za generiranje protoka, a tipične brzine miješanja nisu dovoljno visoke da generiraju korisne brzine protoka. Dobra vijest je da toplina stvorena na plohi brtve općenito nije ono što uzrokuje porast temperature barijerne tekućine ubrtva miješalice. Natopljena toplina iz procesa može uzrokovati povišene temperature zaštitne tekućine, kao i učiniti donje brtvene komponente, površine i elastomere, na primjer, osjetljivima na visoke temperature. Donje komponente brtve, kao što su površine brtve i O-prstenovi, osjetljivije su zbog blizine procesa. Nije toplina ta koja izravno oštećuje površine brtve, već smanjena viskoznost i, prema tome, podmazivanje zaporne tekućine na donjim površinama brtve. Loše podmazivanje uzrokuje oštećenje lica uslijed kontakta. Druge značajke dizajna mogu se ugraditi u uložak brtve kako bi se zadržale niske temperature barijere i zaštitile komponente brtve.
Mehaničke brtve za miješalice mogu se dizajnirati s unutarnjim rashladnim spiralama ili omotačima koji su u izravnom kontaktu sa zapornom tekućinom. Ove značajke su zatvorena petlja, niskotlačni sustav s malim protokom kroz koji cirkulira rashladna voda djelujući kao integralni izmjenjivač topline. Druga metoda je korištenje rashladnog kalema u ulošku brtve između donjih komponenti brtve i površine za ugradnju opreme. Kalem za hlađenje je šupljina kroz koju može teći rashladna voda pod niskim tlakom kako bi se stvorila izolacijska barijera između brtve i posude kako bi se ograničilo zagrijavanje. Pravilno dizajniran rashladni kalem može spriječiti previsoke temperature koje mogu dovesti do oštećenjalica tuljanai elastomeri. Natopljena toplina iz procesa umjesto toga uzrokuje porast temperature barijere.
Ove dvije konstrukcijske značajke mogu se koristiti zajedno ili pojedinačno za pomoć u kontroli temperatura na mehaničkoj brtvi. Prilično često se mehaničke brtve za miješalice određuju u skladu s API 682, 4. izdanje, kategorija 1, iako ti strojevi nisu u skladu s projektnim zahtjevima u API 610/682 funkcionalno, dimenzionalno i/ili mehanički. To može biti zato što su krajnji korisnici upoznati s API 682 kao specifikacijom brtve i nisu svjesni nekih industrijskih specifikacija koje su primjenjivije za ove strojeve/brtve. Process Industry Practices (PIP) i Deutsches Institut fur Normung (DIN) dva su industrijska standarda koji su prikladniji za ove vrste brtvi—standardi DIN 28138/28154 odavno su specificirani za proizvođače originalne opreme za miješalice u Europi, a PIP RESM003 počeo se koristiti kao specifikacijski zahtjev za mehaničke brtve na opremi za miješanje. Izvan ovih specifikacija, ne postoje uobičajeno prakticirani industrijski standardi, što dovodi do širokog spektra dimenzija brtvene komore, tolerancija strojne obrade, otklona vratila, dizajna mjenjača, rasporeda ležajeva itd., što varira od OEM do OEM.
Korisnikova lokacija i industrija uvelike će odrediti koja bi od ovih specifikacija bila najprikladnija za njihovu stranicumehaničke brtve miješalice. Određivanje API 682 za brtvu miješalice može biti nepotreban dodatni trošak i komplikacija. Iako je moguće ugraditi osnovnu brtvu kvalificiranu za API 682 u konfiguraciju miješalice, ovaj pristup obično rezultira kompromisom u smislu usklađenosti s API 682 kao iu prikladnosti dizajna za aplikacije miješalica. Slika 3 prikazuje popis razlika između API 682 brtve kategorije 1 i tipične mehaničke brtve miješalice
Vrijeme objave: 26. listopada 2023