고정된 하우징을 통과하는 회전축을 밀봉해야 하는 장비는 매우 다양합니다. 대표적인 예로는 펌프와 믹서(또는 교반기)가 있습니다. 기본적인 밀봉은 다음과 같습니다.
다양한 장비의 밀봉 원리는 유사하지만, 각기 다른 해결책이 필요한 차이점들이 존재합니다. 이러한 오해는 미국 석유협회(API)를 들먹이는 등의 갈등으로 이어지기도 했습니다.
믹서용 씰을 지정할 때는 (API) 682(펌프 기계식 씰 표준)를 참고해야 합니다. 펌프와 믹서에 사용되는 기계식 씰을 비교할 때 몇 가지 분명한 차이점이 있습니다. 예를 들어, 오버행 펌프는 임펠러에서 레이디얼 베어링까지의 거리가 일반적인 탑 엔트리 믹서(일반적으로 피트 단위)에 비해 짧습니다(일반적으로 인치 단위).
이처럼 지지되지 않는 긴 거리는 펌프에 비해 플랫폼의 안정성을 떨어뜨리고, 반경 방향 런아웃, 수직 방향 정렬 불량 및 편심을 증가시킵니다. 장비 런아웃 증가는 기계식 씰 설계에 몇 가지 어려움을 야기합니다. 만약 샤프트의 변형이 순전히 반경 방향이라면 어떨까요? 이러한 조건에 맞는 씰을 설계하려면 회전 부품과 고정 부품 사이의 간극을 늘리고 씰 면의 작동 면적을 넓히면 쉽게 해결할 수 있을 것입니다. 하지만 예상대로 문제는 그렇게 간단하지 않습니다. 믹서 샤프트의 어느 위치에 있든 임펠러에 가해지는 측면 하중은 변형을 발생시키고, 이 변형은 씰을 통해 샤프트의 첫 번째 지지점인 기어박스 레이디얼 베어링까지 전달됩니다. 샤프트 변형과 진자 운동으로 인해 변형은 선형 함수가 아닙니다.
이러한 변형에는 반경 방향 및 각도 방향 성분이 포함되어 씰에서 수직 방향의 정렬 불량을 유발하고 기계식 씰에 문제를 일으킬 수 있습니다. 샤프트의 주요 특성과 샤프트 하중을 알고 있다면 변형량을 계산할 수 있습니다. 예를 들어, API 682에서는 펌프의 씰 면에서의 샤프트 반경 방향 변형이 가장 가혹한 조건에서 총 지시 판독값(TIR) 0.002인치 이하이어야 한다고 명시하고 있습니다. 상부 투입식 믹서의 정상 범위는 TIR 0.03~0.150인치입니다. 과도한 샤프트 변형으로 인해 기계식 씰에서 발생할 수 있는 문제로는 씰 구성 요소의 마모 증가, 회전 구성 요소가 고정 구성 요소와 접촉하여 손상, 동적 O링의 롤링 및 핀칭(O링의 나선형 파손 또는 면 걸림 발생) 등이 있습니다. 이러한 모든 문제는 씰 수명 단축으로 이어질 수 있습니다. 믹서에 내재된 과도한 움직임 때문에 기계식 씰은 유사한 씰에 비해 누출량이 더 많을 수 있습니다.펌프 씰이는 면밀히 모니터링하지 않을 경우 불필요하게 씰이 분리되거나 조기에 고장나는 결과를 초래할 수 있습니다.
장비 제조업체와 긴밀히 협력하고 장비 설계를 정확히 이해하는 경우, 실 카트리지에 구름 베어링을 통합하여 실링면의 각도를 제한하고 이러한 문제를 완화할 수 있습니다. 하지만 적절한 유형의 베어링을 사용하고 베어링에 가해질 수 있는 하중을 완전히 파악하는 것이 매우 중요합니다. 그렇지 않으면 베어링 추가로 인해 문제가 악화되거나 새로운 문제가 발생할 수 있습니다. 실 공급업체는 OEM 및 베어링 제조업체와 긴밀히 협력하여 적절한 설계를 보장해야 합니다.
믹서 씰 적용 분야는 일반적으로 저속(분당 5~300회전[rpm])이며, 기존의 일부 방법을 사용하여 배리어 유체를 냉각할 수 없습니다. 예를 들어, 이중 씰용 플랜 53A에서는 축류 펌핑 스크류와 같은 내부 펌핑 기능을 통해 배리어 유체 순환이 이루어집니다. 문제는 이 펌핑 기능이 유량을 생성하기 위해 장비 속도에 의존한다는 점인데, 일반적인 혼합 속도는 유용한 유량을 생성하기에 충분히 높지 않습니다. 다행히도, 씰 표면에서 발생하는 열은 일반적으로 배리어 유체 온도 상승의 주요 원인이 아닙니다.믹서 씰공정 중 발생하는 열 축적은 배리어 유체의 온도를 상승시키고, 하부 씰 구성 요소, 예를 들어 씰 면 및 엘라스토머를 고온에 취약하게 만들 수 있습니다. 씰 면과 O링과 같은 하부 씰 구성 요소는 공정에 더 가깝기 때문에 더욱 취약합니다. 씰 면을 직접 손상시키는 것은 열 자체가 아니라 하부 씰 면에서 배리어 유체의 점도가 감소하고 윤활성이 저하되는 것입니다. 윤활이 불량하면 접촉으로 인해 씰 면이 손상됩니다. 배리어 유체의 온도를 낮게 유지하고 씰 구성 요소를 보호하기 위해 씰 카트리지에 다른 설계 기능을 통합할 수 있습니다.
믹서용 기계식 씰은 차단 유체와 직접 접촉하는 내부 냉각 코일 또는 재킷으로 설계할 수 있습니다. 이러한 구조는 냉각수가 순환하는 폐쇄형 저압, 저유량 시스템으로, 일체형 열교환기 역할을 합니다. 또 다른 방법은 씰 카트리지의 하부 씰 구성 요소와 장비 장착면 사이에 냉각 스풀을 사용하는 것입니다. 냉각 스풀은 저압 냉각수가 흐르는 공간으로, 씰과 용기 사이에 단열 장벽을 형성하여 열 축적을 제한합니다. 적절하게 설계된 냉각 스풀은 과도한 온도 상승으로 인한 손상을 방지할 수 있습니다.물개 얼굴그리고 엘라스토머. 공정 중 열 축적으로 인해 장벽 유체의 온도가 상승합니다.
이 두 가지 설계 특징은 기계식 씰의 온도 제어를 위해 함께 또는 개별적으로 사용할 수 있습니다. 믹서용 기계식 씰은 종종 API 682 4판 카테고리 1을 준수하도록 명시되지만, 이러한 기계가 기능적, 치수적 및/또는 기계적 측면에서 API 610/682의 설계 요구 사항을 충족하지 않는 경우가 많습니다. 이는 최종 사용자가 API 682를 씰 사양으로 익숙하게 여기고 있으며, 이러한 기계/씰에 더 적합한 다른 산업 표준을 알지 못하기 때문일 수 있습니다. 프로세스 산업 관행(PIP) 및 독일 표준화 기구(DIN)는 이러한 유형의 씰에 더 적합한 두 가지 산업 표준입니다. DIN 28138/28154 표준은 유럽의 믹서 OEM 업체에서 오랫동안 사용되어 왔으며, PIP RESM003은 혼합 장비의 기계식 씰에 대한 사양 요구 사항으로 사용되고 있습니다. 이러한 사양 외에는 일반적으로 통용되는 업계 표준이 없으므로, 씰 챔버 치수, 가공 공차, 샤프트 처짐, 기어박스 설계, 베어링 배열 등이 OEM마다 매우 다양합니다.
사용자의 위치와 업종에 따라 해당 사이트에 가장 적합한 사양이 결정될 것입니다.믹서 기계식 씰믹서 씰에 API 682 규격을 적용하는 것은 불필요한 추가 비용과 복잡성을 초래할 수 있습니다. API 682 인증을 받은 기본 씰을 믹서 구성에 통합하는 것이 가능하기는 하지만, 이러한 접근 방식은 일반적으로 API 682 규격 준수 측면과 믹서 용도에 대한 설계 적합성 측면 모두에서 타협을 낳습니다. 그림 3은 API 682 카테고리 1 씰과 일반적인 믹서 기계식 씰 간의 차이점을 보여줍니다.
게시 시간: 2023년 10월 26일