Смазочные вещества

Уплотнения сухого хода имеют более ограниченный диапазон условий применения (скорость скольжения, перепад давлений, температура продукта) по сравнению с уплотнениями, смазываемыми жидкостью. Они подвержены более сильному износу, а образующееся тепло поддается отводу только в ограниченном объеме. Эти уплотнения используются в простых случаях.

Смазываемые уплотнения с контактными кольцами делятся на уплотнения с газовой смазкой, со смазыванием продуктом и со смазыванием затворной жидкостью.

Уплотнения с газовой смазкой требует наличия в уплотнительной щели давления газа, которое ведет к приподниманию контактных колец. Этого можно достичь путем подачи давления либо, при большой частоте вращения, – за счет специальной конструкции контактных поверхностей. Газовая прослойка создает бесконтактную герметизацию, однако при таком решении возможны сравнительно большие и практически непредсказуемые утечки.

Для использования уплотнений со смазыванием продуктом необходимо выполнение следующих условий:

• Перемешивающее устройство вращается только в том случае, если уплотнение покрыто продуктов
• Технические характеристики, такие как температура и вязкость продукта, а также рабочее давление, должны позволять смазывание продукт является жидким)
• Присутствующие в продукте твердые вещества не разрушают контактные кольца
• Продукт в достаточной мере охлаждает контактные кольца

Наличие таких условий ограничивает возможности для использования уплотнений: их можно устанавливать только "в нижней части", а функция уплотнения зависит от уровня заполнения.

Для эксплуатационных условий, обычных для смесительной техники (частота вращения, давление, температура), бессмазочные уплотнения оказываются неудовлетворительны, но в то же время и динамическое газовое смазывание представляется избыточным. Подача газового давления является выигрышной стратегией только в определенных особых случаев. Чаще всего перемешивающие устройства монтируются "сверху", что исключает возможность использования стратегии смазывания продуктом. Исходя из всех этих причин наиболее целесообразным представляется смазывание уплотнений затворной жидкостью.

Уплотнения, смазываемые затворной жидкостью, заполняются подходящей, но в принципе свободно выбираемой жидкостью. Какие-либо ограничения, как в случае смазываемых продуктом уплотнений, отсутствуют.

Затворная жидкость обычно циркулирует по замкнутому контуру, благодаря чему возможно целенаправленное охлаждение. Однако в зависимости от способа эксплуатации системы имеют место значительные различия.

Безнапорная затворная жидкость
Дозаправка затворной жидкости проста и осуществляется во время эксплуатации. Затворная жидкость смазывает контактные поверхности за счет капиллярного эффекта до достижения противодавления прибл. 7 бар (абс.).

Затворная жидкость принимает на себя утечки продукта, в результате чего исключается загрязнение окружающей среды, появление запаха, а также опасность для обслуживающего персонала. Устранить последствия утечки можно просто заменив затворную жидкость; предотвращается образование отложений продукта на пермешивающем устройстве.

Затворная жидкость под давлением
Давление затворной жидкости с помощью подходящего в конкретной ситуации применения гидравлического компонента настраивается таким образом, чтобы оно превышало рабочее давление в резервуаре. Таким образом предотвращается проникновение продукта в уплотнение. Следовательно, со стороны атмосферы могут использоваться и материалы, не стойкие к продукту.

При подаче с постоянным давлением из соображений безопасности уплотнение и система подачи затворной жидкости должны быть рассчитаны на максимальное давление в резервуаре. В таком случае обычные условия эксплуатации неизбежно оказывают отрицательное воздействие на уплотнение с контактными кольцами в аспекте износа, расхода затворной жидкости, тепловыделения и потребления энергии.Переменное давление затворной жидкости, всегда незначительно превышающее актуальное давление в резервуаре, напротив, является оптимальным в плане безопасности, износа и тепловыделения. В этом случае нагрузка давлением переносится на пару колец со стороны атмосферы, а термическая нагрузка (от температуры продукта) действует на пару колец со стороны резервуара. Варьируемого превышающего давления можно достичь с помощью соответствующих преобразователей давления.

Термосифонный эффект
Уплотнение и необходимые гидравлические компоненты объединяются в контур для затворной жидкости. В результате трения, возникающего в уплотнении, происходит нагрев затворной жидкости. За счет этого снижается плотность, и начинается естественная циркуляция затворной жидкости через охладитель (установленный над уплотнением) и через отдельную рециркуляционную линию обратно ко входу затворной жидкости на уплотнении. Объем циркуляции зависит от вязкости затворной жидкости. При правильном выборе жидкости (необходимо учитывать вязкость), а также достаточных размерах охлаждающих поверхностей и соединительных линий за счет термосифонного эффекта достигается достаточное саморегулирующееся охлаждение уплотнения.

Принудительная циркуляция:Если объемного потока, возникающего в результате термосифонного эффекта, недостаточно для поддержки отвода тепла путем излучения и конвекции на корпусе уплотнения, необходима дополнительная циркуляция затворной жидкости с целью внешнего охлаждения. Для принудительной циркуляции зачастую можно встроить в уплотнение насосное колесо, которое будет работать в зависимости от частоты вращения перемешивающего устройства. Так как вырабатываемое тепло также зависит от частоты вращения, формируется оптимальная система. К тому же такая конструкция использует имеющийся корпус. При работе с большими давлениями такой вариант может быть очень экономичным.Если в связи с конструктивными особенностями использование встроенного насоса невозможно, или если его действия в связи с небольшой частотой вращения при большом давлении или большой вязкости затворной жидкости недостаточно, необходимо встроить отдельный насос. В этом случае насосную и уплотнительную функцию можно будет оптимизировать вне зависимости друг от друга.