固定ハウジングを通過する回転シャフトをシールする必要がある機器には、さまざまな種類があります。一般的な 2 つの例は、ポンプとミキサー (または撹拌機) です。基本的なことでありながら、
さまざまな機器のシール原理は似ていますが、異なる解決策が必要な違いがあります。この誤解はアメリカ石油協会を呼び出すなどの紛争を引き起こした
ミキサーのシールを指定する場合は、(API) 682 (ポンプ メカニカル シール規格) を使用してください。ポンプ用とミキサー用のメカニカル シールを検討する場合、2 つのカテゴリの間には明らかな違いがいくつかあります。たとえば、オーバーハングポンプは、典型的なトップエントリーミキサー（通常はフィートで測定）と比較した場合、インペラからラジアルベアリングまでの距離（通常はインチで測定）が短くなります。
この長い非支持距離により、プラットフォームの安定性が低下し、ポンプよりも半径方向の振れ、垂直方向のずれ、偏心が大きくなります。機器の振れが増加すると、メカニカル シールの設計にいくつかの課題が生じます。シャフトのたわみが純粋にラジアル方向だったらどうなるでしょうか?この条件に合わせたシールの設計は、回転部品と固定部品の間のクリアランスを増やし、シール面の走行面を広げることで簡単に実現できます。ご想像のとおり、問題はそれほど単純ではありません。インペラの側面荷重は、インペラがミキサー シャフト上のどこにあっても、シールを通ってシャフト支持の最初の点であるギアボックス ラジアル ベアリングまで伝わるたわみを与えます。振り子の動きに伴うシャフトのたわみのため、たわみは一次関数ではありません。
これには半径方向と角度の成分が含まれており、シールに垂直方向の位置ずれが生じ、メカニカル シールに問題が発生する可能性があります。シャフトとシャフト荷重の重要な属性がわかっていれば、たわみを計算できます。たとえば、API 682 では、ポンプのシール面でのシャフトの半径方向のたわみは、最も厳しい条件下で 0.002 インチの合計表示読み取り値 (TIR) 以下でなければならないと規定されています。トップエントリーミキサーの通常の範囲は、TIR 0.03 ～ 0.150 インチです。過度のシャフトのたわみによってメカニカル シール内で発生する可能性のある問題には、シール コンポーネントの摩耗の増加、回転コンポーネントが固定コンポーネントと接触して損傷する、動的 O リングの転がりや挟み込み (O リングのスパイラル破損や面のハングアップの原因) などがあります。 ）。これらはすべてシールの寿命の短縮につながる可能性があります。ミキサー特有の過剰な動きのため、メカニカルシールは同様のシールと比較して漏れが多くなる可能性があります。ポンプシール、注意深く監視しないと、シールが不必要に引っ張られたり、早期に故障したりする可能性があります。
機器メーカーと緊密に連携し、機器の設計を理解すると、転がり要素ベアリングをシール カートリッジに組み込んでシール面の角度を制限し、これらの問題を軽減できる場合があります。適切なタイプのベアリングを実装し、潜在的なベアリング負荷を完全に理解するように注意する必要があります。そうしないと、ベアリングの追加によって問題が悪化したり、新たな問題が発生したりする可能性があります。シールベンダーは、OEM およびベアリングメーカーと緊密に連携して、適切な設計を確保する必要があります。
ミキサーシールの用途は通常低速 (毎分 5 ～ 300 回転 [rpm]) であり、バリア流体を冷却するために従来の方法を使用することができません。たとえば、デュアル シールのプラン 53A では、軸方向ポンピング スクリューのような内部ポンピング機能によってバリア流体循環が提供されます。課題は、ポンプ機能が流量を生成するために機器の速度に依存しており、一般的な混合速度が有効な流量を生成するには十分に高くないことです。良いニュースは、シール面で発生する熱は一般に、バリア流体の温度上昇の原因ではないということです。ミキサーシール。プロセスからの熱浸透により、バリア液の温度が上昇するだけでなく、下部シールのコンポーネント、面、エラストマーなどが高温に弱くなります。シール面や O リングなどの下部シール コンポーネントは、プロセスに近いため、より脆弱になります。シール面に直接ダメージを与えるのは熱ではなく、むしろ粘度の低下、つまりシール下部のバリア流体の潤滑性です。潤滑不良は接触による端面損傷の原因となります。他の設計特徴をシールカートリッジに組み込んで、バリア温度を低く保ち、シールコンポーネントを保護することができます。
ミキサー用のメカニカルシールは、バリア流体と直接接触する内部冷却コイルまたはジャケットを使用して設計できます。これらの機能は、一体型熱交換器として機能する冷却水を循環させる閉ループ、低圧、低流量システムです。もう 1 つの方法は、シール カートリッジの下部シール コンポーネントと機器取り付け面の間に冷却スプールを使用することです。冷却スプールは、熱浸入を制限するためにシールと容器の間に断熱バリアを形成するために低圧冷却水が流れるキャビティです。適切に設計された冷却スプールは、損傷を引き起こす可能性のある過度の温度を防ぐことができます。シール面そしてエラストマー。プロセスからの熱吸収により、代わりにバリア流体の温度が上昇します。
これら 2 つの設計特徴を組み合わせてまたは個別に使用して、メカニカル シールの温度制御に役立てることができます。多くの場合、ミキサーのメカニカル シールは、機能的、寸法的、および/または機械的に API 610/682 の設計要件に準拠していないにもかかわらず、API 682、第 4 版カテゴリ 1 に準拠するように指定されています。これは、エンド ユーザーがシール仕様としての API 682 に精通していて快適である一方で、これらの機械/シールにより適用可能な業界仕様の一部を認識していないことが原因である可能性があります。Process Industry Practices (PIP) と Deutsches Institut fur Normung (DIN) は、この種のシールに適した 2 つの業界規格です。DIN 28138/28154 規格はヨーロッパのミキサー OEM 向けに長い間指定されており、PIP RESM003 はシールとして使用されるようになりました。混合装置のメカニカルシールの仕様要件。これらの仕様以外には一般的に実施されている業界標準がないため、シール チャンバーの寸法、機械加工公差、シャフトのたわみ、ギアボックスの設計、ベアリングの配置などが OEM ごとに異なります。
ユーザーの所在地と業界によって、これらの仕様のどれがサイトに最も適しているかが決まります。ミキサーメカニカルシール。ミキサーシールに API 682 を指定すると、不必要な追加費用と複雑さが発生する可能性があります。API 682 認定の基本シールをミキサー構成に組み込むことは可能ですが、このアプローチでは一般に、API 682 への準拠とミキサー アプリケーションへの設計の適合性の両方の点で妥協が生じます。画像 3 は、API 682 カテゴリ 1 シールと一般的なミキサー メカニカル シールの違いのリストを示しています。
投稿日時: 2023 年 10 月 26 日