الأختام الميكانيكية للخلاط مقابل المضخة ألمانيا والمملكة المتحدة والولايات المتحدة الأمريكية وإيطاليا واليونان والولايات المتحدة الأمريكية

هناك العديد من الأنواع المختلفة من المعدات التي تتطلب إغلاق عمود دوار يمر عبر مبيت ثابت. هناك مثالان شائعان هما المضخات والخلاطات (أو المحرضون). بينما الأساسية
تتشابه مبادئ إغلاق المعدات المختلفة، ولكن هناك اختلافات تتطلب حلولاً مختلفة. وقد أدى سوء الفهم هذا إلى صراعات مثل استدعاء معهد البترول الأمريكي
(API) 682 (معيار الختم الميكانيكي للمضخة) عند تحديد موانع التسرب للخلاطات. عند النظر في الأختام الميكانيكية للمضخات مقابل الخلاطات، هناك بعض الاختلافات الواضحة بين الفئتين. على سبيل المثال، المضخات المعلقة لها مسافات أقصر (تقاس عادة بالبوصة) من المكره إلى المحمل الشعاعي بالمقارنة مع خلاط الدخول العلوي النموذجي (يقاس عادة بالقدم).
تؤدي هذه المسافة الطويلة غير المدعومة إلى منصة أقل استقرارًا مع جريان نصف قطري أكبر واختلال عمودي وانحراف مركزي مقارنة بالمضخات. يفرض زيادة تشغيل المعدات بعض التحديات في تصميم الأختام الميكانيكية. ماذا لو كان انحراف العمود شعاعيًا بحتًا؟ يمكن تصميم مانع تسرب لهذه الحالة بسهولة عن طريق زيادة الخلوصات بين المكونات الدوارة والثابتة جنبًا إلى جنب مع توسيع أسطح وجه الختم. وكما كان متوقعا، فإن القضايا ليست بهذه البساطة. التحميل الجانبي على المكره (الدفاعات)، أينما يقع على عمود الخلاط، يضفي انحرافًا يترجم على طول الطريق من خلال الختم إلى النقطة الأولى لدعم العمود - المحمل الشعاعي لعلبة التروس. بسبب انحراف العمود مع حركة البندول، فإن الانحراف ليس دالة خطية.

سيكون لهذا مكون شعاعي وزاوي مما يؤدي إلى اختلال عمودي عند الختم مما قد يسبب مشاكل للختم الميكانيكي. يمكن حساب الانحراف إذا كانت السمات الرئيسية للعمود وتحميل العمود معروفة. على سبيل المثال، ينص API 682 على أن الانحراف الشعاعي للعمود عند أوجه ختم المضخة يجب أن يكون مساويًا أو أقل من 0.002 بوصة إجمالي القراءة المشار إليها (TIR) ​​في الظروف الأكثر قسوة. تتراوح النطاقات العادية في خلاط الدخول العلوي بين 0.03 إلى 0.150 بوصة TIR. تشمل المشاكل داخل مانع التسرب الميكانيكي التي يمكن أن تحدث بسبب انحراف العمود المفرط زيادة تآكل مكونات الختم، وملامسة المكونات الدوارة للمكونات الثابتة الضارة، وتدحرج وضغط الحلقة الدائرية الديناميكية (مما يتسبب في فشل حلزوني للحلقة O أو تعليق الوجه ). كل هذا يمكن أن يؤدي إلى تقليل عمر الختم. بسبب الحركة المفرطة المتأصلة في الخلاطات، يمكن أن تظهر الأختام الميكانيكية المزيد من التسرب مقارنة بما شابه ذلكأختام المضخة، مما قد يؤدي إلى سحب الختم دون داع و/أو حتى حدوث فشل مبكر إذا لم تتم مراقبته عن كثب.

هناك حالات عند العمل بشكل وثيق مع الشركات المصنعة للمعدات وفهم تصميم المعدات حيث يمكن دمج محمل العنصر المتداول في خراطيش الختم للحد من الزاوية في وجوه الختم والتخفيف من هذه المشاكل. يجب الحرص على تنفيذ النوع المناسب من المحمل وأن تكون أحمال المحمل المحتملة مفهومة تمامًا وإلا قد تتفاقم المشكلة أو حتى تخلق مشكلة جديدة، مع إضافة المحمل. يجب أن يعمل بائعو الختم بشكل وثيق مع الشركات المصنعة للمعدات الأصلية والمحامل لضمان التصميم المناسب.

عادةً ما تكون تطبيقات ختم الخلاط منخفضة السرعة (من 5 إلى 300 دورة في الدقيقة [دورة في الدقيقة]) ولا يمكنها استخدام بعض الطرق التقليدية للحفاظ على برودة السوائل العازلة. على سبيل المثال، في الخطة 53أ للأختام المزدوجة، يتم توفير دوران سائل الحاجز من خلال ميزة ضخ داخلية مثل برغي الضخ المحوري. ويتمثل التحدي في أن ميزة الضخ تعتمد على سرعة المعدات لتوليد التدفق، كما أن سرعات الخلط النموذجية ليست عالية بما يكفي لتوليد معدلات تدفق مفيدة. والخبر السار هو أن الحرارة الناتجة عن وجه الختم ليست بشكل عام هي ما يتسبب في ارتفاع درجة حرارة سائل الحاجز في أختم الخلاط. إن امتصاص الحرارة الناتج عن العملية هو الذي يمكن أن يسبب زيادة في درجات حرارة سائل الحاجز بالإضافة إلى جعل مكونات الختم السفلية والوجوه واللدائن، على سبيل المثال، عرضة لدرجات الحرارة المرتفعة. تكون مكونات الختم السفلية، مثل وجوه الختم والحلقات الدائرية، أكثر عرضة للخطر بسبب قربها من العملية. ليست الحرارة هي التي تلحق الضرر المباشر بأوجه الختم، بل اللزوجة المنخفضة، وبالتالي، تزييت السائل الحاجز عند أوجه الختم السفلية. يؤدي التشحيم السيئ إلى تلف الوجه بسبب التلامس. يمكن دمج ميزات التصميم الأخرى في خرطوشة الختم للحفاظ على درجات حرارة الحاجز منخفضة وحماية مكونات الختم.

يمكن تصميم الأختام الميكانيكية للخلاطات باستخدام ملفات تبريد داخلية أو سترات تكون على اتصال مباشر مع السائل الحاجز. هذه الميزات عبارة عن نظام حلقة مغلقة وضغط منخفض وتدفق منخفض يحتوي على مياه تبريد يتم تداولها من خلالها لتكون بمثابة مبادل حراري متكامل. هناك طريقة أخرى تتمثل في استخدام بكرة تبريد في خرطوشة الختم بين مكونات الختم السفلية وسطح تركيب المعدات. بكرة التبريد عبارة عن تجويف يمكن أن يتدفق من خلاله ماء التبريد منخفض الضغط لإنشاء حاجز عازل بين الختم والوعاء للحد من امتصاص الحرارة. يمكن لبكرة التبريد المصممة بشكل صحيح أن تمنع درجات الحرارة المفرطة التي يمكن أن تؤدي إلى تلف الجهازوجوه الختمواللدائن. يؤدي النقع الحراري الناتج عن العملية إلى ارتفاع درجة حرارة سائل الحاجز بدلاً من ذلك.

يمكن استخدام هاتين الميزتين التصميميتين معًا أو بشكل فردي للمساعدة في التحكم في درجات الحرارة عند الختم الميكانيكي. في كثير من الأحيان، يتم تحديد الأختام الميكانيكية للخلاطات لتتوافق مع API 682، الإصدار الرابع الفئة 1، على الرغم من أن هذه الآلات لا تتوافق مع متطلبات التصميم في API 610/682 من الناحية الوظيفية و/أو الأبعاد و/أو الميكانيكية. قد يكون هذا بسبب أن المستخدمين النهائيين على دراية ومرتاحين لـ API 682 كمواصفات ختم وليسوا على علم ببعض مواصفات الصناعة الأكثر قابلية للتطبيق على هذه الآلات/الأختام. تعد ممارسات صناعة العمليات (PIP) والمعهد الألماني للصناعات الأساسية (DIN) معيارين صناعيين أكثر ملاءمة لهذه الأنواع من الأختام - لقد تم تحديد معايير DIN 28138/28154 منذ فترة طويلة لمصنعي المعدات الأصلية للخلاطات في أوروبا، وأصبح PIP RESM003 يستخدم كـ متطلبات المواصفات للأختام الميكانيكية على معدات الخلط. خارج هذه المواصفات، لا توجد معايير صناعية شائعة، مما يؤدي إلى مجموعة واسعة من أبعاد غرفة الختم، وتفاوتات التصنيع، وانحراف العمود، وتصميمات علبة التروس، وترتيبات المحامل، وما إلى ذلك، والتي تختلف من OEM إلى OEM.

سيحدد موقع المستخدم وصناعته إلى حد كبير أي من هذه المواصفات سيكون الأكثر ملاءمة لموقعهالأختام الميكانيكية خلاط. قد يكون تحديد API 682 لختم الخلاط بمثابة تكلفة وتعقيدات إضافية غير ضرورية. في حين أنه من الممكن دمج ختم أساسي مؤهل لـ API 682 في تكوين الخلاط، فإن هذا النهج يؤدي عادةً إلى حل وسط من حيث الامتثال لـ API 682 وكذلك في مدى ملاءمة التصميم لتطبيقات الخلاط. تُظهر الصورة 3 قائمة الاختلافات بين الختم API 682 الفئة 1 والختم الميكانيكي النموذجي للخلاط