الأختام الميكانيكية للخلاط مقابل المضخة ألمانيا، المملكة المتحدة، الولايات المتحدة الأمريكية، إيطاليا، اليونان، الولايات المتحدة الأمريكية

هناك أنواع عديدة من المعدات التي تتطلب إحكام غلق عمود دوار يمر عبر غلاف ثابت. ومن الأمثلة الشائعة المضخات والخلاطات (أو المُحرِّكات). بينما...
مبادئ إحكام إغلاق المعدات المختلفة متشابهة، إلا أن هناك اختلافات تتطلب حلولاً مختلفة. وقد أدى سوء الفهم هذا إلى صراعات، مثل الاستعانة بمعهد البترول الأمريكي.
(API) 682 (معيار مانع التسرب الميكانيكي للمضخات) عند تحديد مانعات التسرب للخلاطات. عند مقارنة مانعات التسرب الميكانيكية للمضخات بالخلاطات، توجد بعض الاختلافات الواضحة بين الفئتين. على سبيل المثال، تتميز المضخات المعلقة بمسافات أقصر (تُقاس عادةً بالبوصات) بين الدافع والمحمل الشعاعي مقارنةً بخلاطات المدخل العلوي التقليدية (تُقاس عادةً بالقدم).
هذه المسافة الطويلة غير المدعومة تُنتج منصة أقل استقرارًا مع انحراف شعاعي أكبر، واختلال عمودي، وانحراف مركزي أكبر من المضخات. يُشكل انحراف المعدات المتزايد بعض التحديات التصميمية للأختام الميكانيكية. ماذا لو كان انحراف العمود شعاعيًا بحتًا؟ يُمكن تصميم مانع تسرب لهذه الحالة بسهولة عن طريق زيادة الخلوص بين المكونات الدوارة والثابتة، بالإضافة إلى توسيع أسطح تشغيل سطح المانع. وكما هو متوقع، فإن المشكلات ليست بهذه البساطة. يُؤدي التحميل الجانبي على المكره (المكرهات)، أينما وُجدت على عمود الخلاط، إلى انحراف ينتقل عبر المانع إلى أول نقطة دعم للعمود - المحمل الشعاعي لعلبة التروس. ونظرًا لانحراف العمود مع حركة البندول، فإن الانحراف ليس دالة خطية.

سيحتوي هذا على مكون شعاعي ومكون زاوي مما يؤدي إلى عدم محاذاة عمودية عند الختم مما قد يسبب مشاكل للختم الميكانيكي. يمكن حساب الانحراف إذا كانت السمات الرئيسية للعمود وحمل العمود معروفة. على سبيل المثال، تنص API 682 على أن الانحراف الشعاعي للعمود عند أسطح ختم المضخة يجب أن يكون مساويًا أو أقل من 0.002 بوصة من القراءة الإجمالية المشار إليها (TIR) ​​في أشد الظروف. تتراوح النطاقات الطبيعية في خلاطة المدخل العلوي بين 0.03 و 0.150 بوصة من TIR. تشمل المشاكل داخل الختم الميكانيكي التي يمكن أن تحدث بسبب الانحراف المفرط للعمود زيادة تآكل مكونات الختم، ومكونات الدوران التي تلامس المكونات الثابتة التالفة، وتدحرج وضغط الحلقة O الديناميكية (مما يتسبب في فشل حلزوني للحلقة O أو تعليق الوجه). يمكن أن تؤدي جميع هذه العوامل إلى تقليل عمر الختم. بسبب الحركة المفرطة الكامنة في الخلاطات، يمكن أن تُظهر الأختام الميكانيكية المزيد من التسرب مقارنةً بمثيلاتهاأختام المضخة، مما قد يؤدي إلى سحب الختم بشكل غير ضروري و/أو حتى الفشل المبكر إذا لم تتم مراقبته عن كثب.

في بعض الحالات، عند التعاون الوثيق مع مصنعي المعدات وفهم تصميمها، يُمكن دمج محمل عنصر دوار في خراطيش الختم للحد من زاوية أسطح الختم وتخفيف هذه المشاكل. يجب الحرص على اختيار النوع المناسب من المحمل، والتأكد من فهم أحمال المحمل المحتملة تمامًا، وإلا فقد تتفاقم المشكلة أو حتى تُسبب مشكلة جديدة عند إضافة محمل. يجب على موردي الختم التعاون الوثيق مع الشركة المصنعة للمعدات الأصلية ومصنعي المحامل لضمان التصميم السليم.

عادةً ما تكون تطبيقات مانعات التسرب للخلاطات منخفضة السرعة (من 5 إلى 300 دورة في الدقيقة) ولا يمكنها استخدام بعض الطرق التقليدية للحفاظ على برودة سوائل الحاجز. على سبيل المثال، في الخطة 53A للأختام المزدوجة، يتم توفير دوران سائل الحاجز بواسطة ميزة ضخ داخلية مثل برغي ضخ محوري. يكمن التحدي في أن ميزة الضخ تعتمد على سرعة المعدات لتوليد التدفق، وأن سرعات الخلط النموذجية ليست عالية بما يكفي لتوليد معدلات تدفق مفيدة. والخبر السار هو أن الحرارة المتولدة من سطح المانع ليست عادةً ما يسبب ارتفاع درجة حرارة سائل الحاجز فيختم الخلاطإن امتصاص الحرارة الناتج عن العملية هو ما قد يُسبب ارتفاع درجة حرارة سائل الحاجز، بالإضافة إلى جعل مكونات الختم السفلية، والأسطح، والمطاط الصناعي، على سبيل المثال، عرضة لدرجات الحرارة المرتفعة. مكونات الختم السفلية، مثل أسطح الختم والحلقات الدائرية، أكثر عرضة لدرجات الحرارة المرتفعة نظرًا لقربها من العملية. ليست الحرارة هي التي تُلحق الضرر المباشر بأسطح الختم، بل انخفاض اللزوجة، وبالتالي انخفاض تزييت سائل الحاجز على أسطح الختم السفلية. يُسبب ضعف التزييت تلفًا في السطح نتيجة التلامس. يمكن دمج ميزات تصميمية أخرى في خرطوشة الختم للحفاظ على انخفاض درجات حرارة الحاجز وحماية مكونات الختم.

يمكن تصميم الأختام الميكانيكية للخلاطات بملفات أو أغلفة تبريد داخلية تتصل مباشرةً بسائل الحاجز. تتميز هذه الميزات بنظام حلقة مغلقة، منخفض الضغط، ومنخفض التدفق، يدور فيه ماء التبريد ليعمل كمبادل حراري متكامل. وهناك طريقة أخرى تتمثل في استخدام بكرة تبريد في خرطوشة الختم بين مكونات الختم السفلية وسطح تركيب المعدات. بكرة التبريد هي تجويف 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 الزائدة التي قد تؤدي إلى تلف...وجوه الفقمةواللدائن المرنة. يؤدي امتصاص الحرارة من العملية إلى ارتفاع درجة حرارة السائل الحاجز.

يمكن استخدام هاتين الميزتين التصميميتين معًا أو بشكل فردي للمساعدة في التحكم في درجات حرارة الختم الميكانيكي. في كثير من الأحيان، تُحدد الأختام الميكانيكية للخلاطات لتتوافق مع معيار API 682، الإصدار الرابع، الفئة 1، على الرغم من أن هذه الآلات لا تتوافق مع متطلبات التصميم في معيار API 610/682 وظيفيًا وأبعاديًا و/أو ميكانيكيًا. قد يكون هذا بسبب إلمام المستخدمين النهائيين بمعيار API 682 كمواصفة ختم وارتياحهم له، وعدم إلمامهم ببعض مواصفات الصناعة الأكثر ملاءمة لهذه الآلات/الأختام. يُعدّ معيارا ممارسات صناعة العمليات (PIP) والمعهد الألماني للمعايير (DIN) معيارين صناعيين أكثر ملاءمة لهذه الأنواع من الأختام - فقد تم تحديد معايير DIN 28138/28154 منذ فترة طويلة لمصنعي المعدات الأصلية للخلاطات في أوروبا، وأصبح معيار PIP RESM003 يُستخدم كمتطلب مواصفات للأختام الميكانيكية في معدات الخلط. خارج هذه المواصفات، لا توجد معايير صناعية شائعة الاستخدام، مما يؤدي إلى مجموعة واسعة من أبعاد حجرة الختم، وتفاوتات التشغيل، وانحراف العمود، وتصميمات علبة التروس، وترتيبات المحامل، وما إلى ذلك، والتي تختلف من شركة مصنعة للمعدات الأصلية إلى أخرى.

سيحدد موقع المستخدم والصناعة إلى حد كبير أي من هذه المواصفات ستكون الأكثر ملاءمة لموقعهالأختام الميكانيكية للخلاطقد يُشكّل تحديد معيار API 682 لمانع تسرب الخلاط تكلفةً إضافيةً وتعقيدًا غير ضروريين. في حين أنه من الممكن دمج مانع تسرب أساسي مُؤهل لمعيار API 682 في تصميم الخلاط، إلا أن هذا النهج عادةً ما يُؤدي إلى خلل في التوافق مع معيار API 682 وملاءمة التصميم لتطبيقات الخلاط. تُظهر الصورة 3 قائمةً بالاختلافات بين مانع تسرب API 682 من الفئة 1 ومانع تسرب ميكانيكي تقليدي للخلاط.