docuszczelnienie wargowe kontra pierścień ślizgowy
download 
Reklamacja Transkrypt
uszczelnienie wargowe kontra pierścień ślizgowy
TECHNIKA USZCZELNIEŃ Porównanie uszczelnień dynamicznych – uszczelnienie wargowe kontra pierścień ślizgowy wałów ze stali szlachetnej – zastosowanie drogich „środków ochronnych”, jak choćby nasunięcie tulei osłaniającej wał lub powleczenie wału. Użycie pierścienia ślizgowego również wymusza zachowanie określonej jakości powierzchni wału. Wymagania są jednak „łagodniejsze”. Środki ochronne zabezpieczające przed ścieraniem się wargi na wale są zbyteczne. Dobry efekt pamięci kształtu pierścieni ślizgowych Detlev Huber *) Uszczelnienie wargowe często uważa się za idealne rozwiązanie spełniające wszystkie wymagania stawiane uszczelnieniom dynamicznym. Jednak taki pogląd nie bierze pod uwagę specyficznych okoliczności. Zapewnienie rozwiązania gwarantującego długotrwałą eksploatację wymaga uwzględnienia szeregu czynników: fizycznych, chemicznych, procesowych, mechanicznych i ekonomicznych, które mają decydujący wpływ na wybór prawidłowego uszczelnienia między obszarem procesowym a wirującym wałem. Nie bez znaczenia są również położenie montażowe, normy i regulacje prawne. Jeżeli szczegółowo rozpatrzymy wszystkie te zagadnienia, to okaże się, że pierścień ślizgowy okazuje się często rozwiązaniem lepszym, które również pod względem kosztów nie ustępuje uszczelnieniu wargowemu. Ważną techniczną cechą uszczelnień wargowych jest trudność z długotrwałym nadążaniem za ruchem, który wykonuje uszczelniany wał. Akurat w instalacjach o swobodnie umieszczonym wale, na przykład w mieszalnikach, lub w przypadku bardzo długich wałów, stosowanych choćby w suszarkach poziomych, szybko osiąga się osiowe wychylania rzędu ±0,2 mm i więcej. Ze względu na ich konstrukcję uszczelnienia wargowe szybko ujawniają w takich 36 zastosowaniach swoje ograniczenia. Z jednej strony musi być przejmowane ciśnienie panujące w zbiorniku, co wymaga zastosowania metalowej klatki chroniącej wargę. Z drugiej zaś metalowa klatka znacznie ogranicza możliwość wychylenia osiowego (ilustr. 1). W przypadku konstrukcji wargowej uszczelnienie następuje między wirującym wałem a wargą. Muszą być spełnione wtedy określone wymagania odnośnie twardości wału oraz chropowatości powierzchni, aby uniknąć przedwczesnej niesprawności systemu uszczelniającego. Często staje się konieczne – jak na przykład w wypadku Ponadto wszystkie tworzywa sztuczne oraz elastomery stosowane w promieniowych pierścieniach uszczelniających wału charakteryzują się większym lub mniejszym efektem pamięci kształtu. Możliwość powrotu do pierwotnego położenia po wychyleniu wału jest wobec tego ograniczona. Obowiązuje ogólna zależność: im twardsza jest warga tym słabszy jest efekt pamięci kształtu. Wszystkie wargi podlegają ponadto „charakterystycznemu dla tworzyw sztucznych” starzeniu się, które stopniowo pogarsza efekt pamięci. Problem ten nie występuje w pierścieniach ślizgowych z uwagi na ich konstrukcję. Dzięki „pływającemu” łożyskowaniu pierścieni uszczelniających wał mogą Tabela 1. Uszczelnienia – ważne wymagania Położenie montażowe od góry, z boku lub od dołu Czy uszczelnienie ma styczność z produktem? Wymagania fizyczne prędkość obrotowa, ciśnienie i temperatura Czy uszczelnienie gwarantuje utrzymanie parametrów roboczych? Wymagania chemiczne odporność na działanie Czy możliwe jest uniknięcie produktu, tolerancja wzajemna zanieczyszczenia produktu? Wymagania procesowe możliwość oczyszczania, tryb pracy ciągły lub wsadowy Wymagania mechaniczne rodzaj łożyskowania wału, sztywność konstrukcji Jakie statyczne i dynamiczne wychylenie wału będzie oddziaływać na uszczelnienie? Wymagania ekonomiczne koszty inwestycyjne, eksploatacyjne i konserwacji Jak długi cykl konserwacyjny można osiągnąć? W jakim czasie można przeprowadzić wymianę uszczelnienia? Normy i regulacje prawne np. wytyczna dotycząca urządzeń ciśnieniowych, wytyczna dotycząca ochrony przeciwwybuchowej, instrukcja techniczna dotycząca utrzymania czystości powietrza (TA Luft) itp. Czy uszczelnienie oraz dokumentacja spełniają niezbędne wymagania? Jakie obowiązki spoczywają jeszcze na operatorze instalacji? Ilustracja 1. Budowa promieniowego uszczelnienia wału Armatura i Rurociągi, kwiecień - czerwiec 2011 TECHNIKA USZCZELNIEŃ Ilustracja 2. Pierścień ślizgowy typu ESD32T pracujący na sucho przejmować one znaczne wychylenia radialne. Oba rozwiązania uszczelniające są zdolne do kompensowania ruchów promieniowych będących na przykład następstwem termicznego rozszerzania się wału. Nieszkodliwa ciecz zaporowa Zwolennicy uszczelnień wargowych chętnie wskazują na ryzyko zanieczyszczenia produktu przez stosowaną w pierścieniu uszczelniającym ciecz zaporową. Argumentacja taka jest jednak nietrafiona. Po pierwsze, od dłuższego czasu dostępne są pracujące na sucho pierścienie ślizgowe (ilustr. 2), które z powodzeniem sprawdziły się w wielu instalacjach. Po drugie, w przypadku pierścieni ślizgowych z cieczą zaporową (ilustr. 3) można zawsze wybrać wariant nieszkodliwy dla produktu, co rozwiązuje problem zanieczyszczenia nawet w przypadku wrażliwych procesów farmaceutycznych. Wszystkie materiały stosowane w uszczelnieniach posiadają certyfikaty północnoamerykańskiej Federalnej Agencji ds. Żywności i Leków (FDA), które zaświadczają o ich nieszkodliwości fizjologicznej. Tego rodzaju dyskusje dziwią tym bardziej, że wiodący producenci uszczelnień wargowych również uważają za konieczne smarowanie obszaru wargowego. Smarowanie także zagraża zanieczyszczeniem produktu występującemu w niewielkiej ilości. W najbardziej powszechnych zastosowaniach nie przysparza to jednak trudności w eksploatacji, ponieważ przeciek na nowoczesnych ślizgowych pierścieniach uszczelniających jest znikomy. Zalety stałego nadzoru Elektrotechniczny nadzór uszczelnienia może w dłuższej perspektywie przyczynić się do obniżenia kosztów konserwacji. O tym, czy zastosowanie nadzoru jest opłacalne decydują ostatecznie specyficzne wymagania stawiane względem uszczelnienia. Zasadniczo oba systemy uszczelnień można w określonych warunkach eksploatacyjnych stosować bez nadzoru elektrotechnicznego. Jednak wielu klientów życzy sobie, aby urządzenia były sterowane lub nadzorowane przez nadrzędny system sterowania procesem. Dzięki temu dostępne są informacje o stanie roboczym instalacji, a w szczególności uszczelnienia. Jednak nadzór uszczelnień wargowych z wykorzystaniem technik pomiarowych jest bardzo trudny, mało wiarygodny i złożony. Zwłaszcza kontrola temperatury, np. w zastosowaniu w obszarach zagrożonych wybuchem, jest oceniana krytycznie. Ponieważ operator instalacji musi zagwarantować, że uszczelnienie jest właściwie monitorowane, zastosowanie pozornie tańszego uszczelnienia wargowego wiąże się z dodatkowymi nakładami. Pierścienie ślizgowe z płynną lub gazową warstwą uszczelniającą oferują natomiast szereg możliwości nadzoru stanu uszczelnienia, czym gwarantują właściwe warunki pracy. Racjonalnie rozwiązany układ nadzoru monitoruje ponadto zużycie uszczelnienia, co przysparza oszczędności dzięki wydłużeniu odstępów międzykonserwacyjnych. Ilustracja 3. Pierścień ślizgowy typu ESD34G smarowany cieczą zaporową Armatura i Rurociągi, kwiecień - czerwiec 2011 37 TECHNIKA USZCZELNIEŃ Tylko pozornie większe koszty zakupu Wybór między uszczelnieniem wargowym a pierścieniem ślizgowym powinien zostać dobrze przemyślany, za czym przemawiają przytoczone powyżej argumenty. Decydujące w tym wypadku powinny być: dogłębna znajomość wymagań zgłaszanych wobec instalacji oraz wynikające z nich pożądane cechy uszczelnienia. Oczywiście w wielu sytuacjach, w których wymagania wobec systemu uszczelniającego nie są ostre, z powodzeniem sprawdzi się uszczelnienie wargowe. Jednak wraz ze wzrostem wymagań coraz bardziej uzasadnione staje się użycie pierścieni ślizgowych. Dotyczy to 38 przede wszystkim linii produkcyjnych, w których niezawodność i ustawiczna dostępność instalacji mają pierwszorzędne znaczenie. Większy koszt zakupu pierścienia ślizgowego może się szybko zamortyzować w trakcie eksploatacji, ponieważ brak jest wtedy kłopotliwych tolerancji i łożyskowania, które w przypadku uszczelnienia wargowego mogą w późniejszym czasie powodować wzrost kosztów. Ponadto uszczelnienia wargowe długotrwale zwiększają nakłady na eksploatację i konserwację. oka najtańsze rozwiązanie jest najkorzystniejsze w długoterminowej perspektywie. Dziękujemy oficjalnemu przedstawicielowi firmy Ekato w Polsce – firmie PHARMACON CONSULTING, Warszawa, za pomoc w przygotowaniu artykułu. *) D. Huber jest pracownikiem firmy ESD GmbH EKATO Sicherheits und Dichtungstechnik w Zell im Wiesental (Niemcy). Tłumaczenie artykułu z „Dichtungstechnik”, z. 2/2010, ss. 53–55 Podsumowanie Pierścienie ślizgowe – nie zawsze pozornie najprostsze i na pierwszy rzut Armatura i Rurociągi, kwiecień - czerwiec 2011
