挠度计算
找到合适的密封取决于设备和应用。

有许多不同类型的设备,需要密封转轴通过一个固定的外壳。两个常见的例子是泵和混合器(或搅拌器)。BETVICTOR体育官网虽然密封不同设备的基本原理是相似的,但也有区别,需要不同的解决方案。这种误解导致了冲突,例如在指定混合器密封时引用美国石油学会(API) 682(泵机械密封标准)。

当考虑泵和混合器的机械密封时,这两个类别之间有一些明显的区别。BETVICTOR体育官网例如,与典型的顶部入口混合器(通常以英尺为单位BETVICTOR体育官网)相比,悬挑泵从叶轮到径向轴承的距离(通常以英寸为单位)更短。与泵相比,长无支撑距离导致平台不太稳定,径向跳动、垂直不对中和偏心更大。BETVICTOR体育官网设备跳动的增加给机械密封的设计带来了一些挑战。

方程1
δ = [(Ft * Lm) / (6 * Ey * I)] *
[(2 * Li * Lb) + (3 * Li * Lm) + Lm .2
地点:
Ft作用在叶轮上的负荷
l=下齿轮箱轴承到叶轮的长度
l=从下齿轮箱轴承到密封安装表面的长度
lb=齿轮箱之间的长度
轴承
I =轴转动惯量
Ey轴弹性模量

如果轴的偏转完全是径向的呢?针对这种情况设计一种密封件很容易,只需增加旋转部件和静止部件之间的间隙,并加宽密封面运行面。不出所料,问题并非如此简单。无论叶轮位于混合器轴上的哪个位置,叶轮上的侧载荷都会产生一种偏转,这种偏转通过密封一直传递到轴支承的第一点——齿轮箱径向轴承。由于轴随摆运动而偏转,偏转不是一个线性函数。这将有一个径向和角度组件,在密封处产生垂直不对中,这可能会导致机械密封出现问题。如果知道轴的关键属性和轴的载荷,就可以计算出挠度。

轴和轴载荷的关键属性是已知的
图1:如果知道轴和轴载荷的关键属性,就可以计算出挠度。(图片由FSA提供)

例如,API 682规定,在最恶劣的条件下,泵密封面上的轴径向偏转应等于或小于0.002英寸总指示读数(TIR)。顶部入口混合器的正常范围在0.03到0.150英寸TIR之间。由于轴过度偏转,机械密封内部可能出现的问题包括密封部件的磨损增加,旋转部件接触/损坏固定部件,动态o形圈的滚动和挤压(导致o形圈螺旋失效或端面悬挂)。这些都可能导致密封寿命缩短。由于混合器固有的过度运动,与类似的泵密封相比,机械密封可能会出现更多泄漏,这可能导致密封被不必要地拉起,如果没有密切监控,甚至会过早失效。在与设备制造商密切合作并了解设备设计的情况下,可以将滚动轴承集成到密封盒中,以限制密封表面的角度,减轻这些问题。必须小心实施适当类型的轴承,并完全了解潜在的轴承负荷,否则问题可能会变得更糟,甚至产生一个新的问题,随着轴承的增加。密封供应商应与OEM和轴承制造商密切合作,以确保正确的设计。

适当设计的冷却阀芯

适当设计的冷却阀芯
图2:设计合理的冷却阀芯可以防止温度过高导致损坏。

混合器密封应用通常是低速的(每分钟5 ~ 300转),不能使用一些传统的方法来保持隔离液的冷却。例如,在双密封方案53A中,屏障流体循环是由内部泵送装置(如轴向泵送螺杆)提供的。挑战在于泵送功能依赖于设备速度来产生流量,而典型的混合速度不足以产生有用的流量。好消息是密封面产生的热量通常不是导致混合器密封中阻隔液温度上升的原因。该过程中的热浸渍会导致封隔液温度升高,并使较低的密封部件、表面和弹性体容易受到高温的影响。

API 682第一类密封
图3:API 682 1类密封与典型的混合机机械密封之间的区别

较低的密封组件,如密封面和o形环,由于靠近工艺过程而更容易损坏。不是热直接破坏密封面,而是降低了粘度,从而降低了下部密封面的阻隔液的润滑性。润滑不良导致接触面损伤。密封筒还可以采用其他设计特性,以保持较低的密封温度,保护密封组件。

混合器的机械密封可以设计有内部冷却盘管或直接与阻隔液接触的夹套。这些特点是一个闭环,低压,低流量系统,冷却水循环通过他们作为一个整体热交换器。

另一种方法是在下部密封部件和设备安装表面之间的密封筒中使用冷却阀芯。冷却阀芯是一个腔,低压冷却水可以流过,在密封件和容器之间形成一个绝缘屏障,以限制热浸泡。设计合理的冷却阀芯可以防止温度过高导致密封面和弹性体损坏。该过程中的热浸泡反而会导致封隔液温度升高。这两种设计特点可以结合使用,也可以单独使用,以帮助控制机械密封的温度。

通常情况下,用于搅拌机的机械密封规定符合API 682,第4版第1类,即使这些机器在功能、尺寸和/或机械上不符合API 610/682中的设计要求。这可能是因为终端用户熟悉并适应API 682作为密封规范,而不知道一些更适用于这些机器/密封的行业规范。

过程工业规范(PIP)和德国规范协会(DIN)是两个更适合这些类型的密封的行业标准- DIN 28138/28154标准长期以来一直被指定为欧洲的混合机oem, PIP RESM003已被用作混合设备机械密封的规范要求。除了这些规范之外,没有通用的行业标准,这导致了各种各样的密封腔尺寸、加工公差、轴偏转、变速箱设计、轴承布置等,这些都因OEM而异。用户的位置和行业将在很大程度上决定哪种规格最适合他们的现场搅拌机机械密封。

为混合器密封指定API 682可能会增加不必要的费用和复杂性。虽然有可能将符合API 682标准的基本密封整合到混合器配置中,但这种方法通常会导致在符合API 682以及设计适合混合器应用方面的妥协。图3显示了API 682 1类密封与典型搅拌机机械密封之间的差异。

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