이중 기계적 씰 배열의 유형

이중 기계적 밀봉 배열은 주로 백투백(back-to-back), 탠덤(tandem), 페이스투페이스(face-to-face)의 세 가지 유형으로 나뉩니다.

백투백 어레인지먼트

백투백 배열 작업 원리

백투백 기계적 씰 배열은 두 개의 씰을 서로 마주보게 배치하고, 주요 씰링 표면은 바깥쪽에 있습니다. 이 구성은 씰 사이에 공정 유체보다 더 높은 압력이 가해진 배리어 유체 챔버를 만듭니다. 배리어 유체는 씰 면을 윤활하고, 열을 제거하고, 공정 유체가 대기로 누출되는 것을 방지합니다.

배리어 유체 챔버의 더 높은 압력은 두 씰을 고정된 시트에 밀어붙입니다. 이 압력 차이는 배리어 유체에서 공정 유체로의 내부 누출을 보장하며, 외부 누출은 보장하지 않습니다.

백투백 배열의 장점

뛰어난 보호 및 디자인

백투백 기계적 씰 배열은 씰 고장 및 제품 누출에 대한 우수한 보호 기능을 제공합니다. 균형 잡힌 설계는 두 씰 모두에 최적의 작동 조건을 보장하여 마모를 줄이고 씰 수명을 연장합니다.

향상된 압력 분포 및 열 발산

이 구성은 향상된 압력 분배를 제공합니다. 씰 사이의 배리어 유체는 공정 유체보다 더 높은 압력을 받아 내부 씰이 고장나도 오염이 방지됩니다. 또한 더 나은 열 발산을 허용하여 씰을 더 시원하고 효율적으로 유지합니다.

간소화된 설치 및 유지 관리

백투백 씰의 설치 및 유지관리가 간소화됩니다. 카트리지 설계는 교체를 용이하게 하여 가동 중단 시간과 노동 비용을 줄입니다. 배리어 유체 압력을 모니터링하면 씰 마모 또는 고장을 조기에 감지하여 예상치 못한 정지를 방지할 수 있습니다.

까다로운 유체 처리의 우수성

백투백 배열은 휘발성, 위험 또는 값비싼 유체를 처리하는 데 탁월합니다. 누출에 대한 추가 보호 계층을 제공하여 더 안전한 작동을 보장하고 제품 손실을 최소화합니다. 이 구성은 다양한 압력 조건이 있는 응용 분야에 잘 적응하여 다른 씰 유형보다 변동을 더 효과적으로 수용합니다.

백투백 배열의 단점

유지 보수 및 설치 과제

백투백 기계적 씰 배열은 복잡성으로 인해 유지 관리가 더 많이 필요합니다. 설치 및 정렬 문제로 인해 수리 또는 교체 중에 가동 중지 시간이 늘어날 수 있습니다. 배리어 유체 압력이 공정 유체 압력 아래로 떨어지면 씰 표면이 손상되어 오염 및 씰 고장이 발생할 수 있습니다.

비용 고려 사항

이러한 구성은 복잡한 설계와 추가 구성 요소로 인해 단일 씰 또는 탠덤 배열보다 비쌉니다. 예비 부품과 유지 관리 비용은 시간이 지남에 따라 누적됩니다. 백투백 씰은 더 많은 축 공간을 차지하므로 특정 펌프 유형이나 제한된 환경에서 사용이 제한됩니다.

샤프트 정렬에 대한 민감도

샤프트 처짐 및 정렬 불량에 대한 민감성은 백투백 씰에 대한 우려 사항입니다. 적절한 샤프트 지지 및 정렬은 씰 면의 조기 마모 및 고장을 방지하는 데 중요합니다. 복잡한 설계와 추가 구성 요소는 더 높은 초기 비용과 지속적인 유지 관리 비용에 기여합니다.

배리어 유체 시스템 관리

압력 변동이나 유체 공급 부족으로 인해 씰 무결성이 손상되고 시스템 고장이 발생할 수 있습니다.

백투백 배열의 응용

화학 및 제약 산업의 응용 프로그램

백투백 기계적 씰 배열은 엄격한 공정 유체 봉쇄가 필요한 응용 분야에서 탁월합니다. 이러한 씰은 위험하고 독성이 있거나 값비싼 유체를 취급하는 산업에서 널리 사용됩니다. 화학 처리 공장에서는 부식성 물질을 취급하는 반응기 및 믹서에 사용합니다. 제약 제조업체는 백투백 씰을 사용하여 생산 중에 민감한 약물 화합물을 오염으로부터 보호합니다.

석유, 가스, 식품 및 제지 산업에서의 사용

석유 및 가스 정유 공장은 휘발성 탄화수소를 처리하는 펌프에 이러한 배치를 구현하여 안전을 강화하고 제품 손실을 방지합니다. 식품 및 음료 생산 시설은 백투백 씰을 사용하여 위생 기준을 유지하고 제품 오염을 방지합니다. 펄프 및 제지 공장은 이러한 씰을 사용하여 누출을 최소화하면서 연마성 슬러리를 처리합니다.

발전, 수처리 및 항공우주 분야의 응용 분야

발전 부문은 보일러 급수 펌프와 터빈 응용 분야에 백투백 씰을 통합하는데, 여기서는 고압과 고온이 일반적입니다. 수처리 시설은 이러한 배열을 사용하여 다양한 화학 물질과 폐수를 처리하는 펌프를 밀봉합니다. 항공우주 산업은 연료 펌프와 유압 시스템에 백투백 씰을 사용하여 극한 조건에서도 안정적인 성능을 보장합니다.

탠덤(페이스투백) 배열

탠덤(페이스투백) 배열 작동 원리

탠덤(face-to-back) 배열은 향상된 누출 보호를 위해 두 개의 씰을 사용합니다. 1차 씰은 공정 유체와 접촉하는 반면 2차 씰은 대기와 마주합니다. 버퍼 유체는 이러한 씰 사이의 공간을 차지하며 공정 유체보다 약간 낮은 압력으로 유지됩니다.

회전하는 샤프트는 1차 씰을 작동시켜 공정 유체를 담고 버퍼 챔버로 유입되는 것을 방지합니다. 사소한 누출은 버퍼 유체에 의해 흡수됩니다. 그런 다음 2차 씰은 버퍼 유체가 대기 방출되는 것을 차단합니다. 이 구성은 제어된 환경을 만들어 공정 유체 오염을 최소화하고 배출을 줄입니다.

버퍼 유체는 이 배열에서 여러 기능을 수행합니다. 두 씰을 윤활하고 냉각하여 작동 수명을 연장합니다. 또한 보호 장벽 역할을 하여 2차 씰이 잠재적으로 유해한 공정 유체와 직접 접촉하지 않도록 보호합니다. 1차 씰이 고장나는 경우 버퍼 유체의 압력이 낮아 버퍼 챔버로 제어된 누출이 발생합니다. 이를 통해 경보가 울리고 치명적인 고장이 발생하기 전에 유지 관리가 가능합니다.

탠덤(페이스투백) 배열의 장점

압력 처리 및 내구성

탠덤 배열은 단일 씰에 비해 더 높은 압력을 처리하므로 까다로운 응용 분야에 적합합니다. 샤프트 정렬 불량과 진동을 더 잘 견뎌내 마모를 줄이고 씰 수명을 연장합니다. 이 설계는 2차 씰을 방해하거나 전체 어셈블리를 제거하지 않고도 1차 씰을 교체할 수 있으므로 유지 관리가 더 쉽습니다.

방열 및 재료 유연성

탠덤 배열의 씰 사이의 버퍼 유체는 열 발산을 개선하여 1차 씰을 냉각하고 과열을 방지합니다. 이를 통해 씰의 수명이 연장됩니다. 또한 이 구성은 씰 재료 선택에 유연성을 제공하여 각 씰에 대해 다른 재료를 사용하여 특정 공정 조건에 따라 성능을 최적화할 수 있습니다.

다재다능함과 견고함

탠덤(페이스투백) 배열은 다양한 산업 응용 분야에 견고하고 다재다능한 밀봉 솔루션을 제공합니다. 고압을 처리하고 신뢰성을 개선하며 유지 관리를 용이하게 하는 능력.

탠덤(페이스투백) 배열의 단점

공간 및 디자인 과제

탠덤(페이스-투-백) 배열은 더 많은 축방향 공간을 필요로 하며, 컴팩트한 기계 설계에 어려움을 줍니다. 길이가 길어지면 샤프트 처짐 문제가 발생하여 씰 성능과 수명이 손상될 수 있습니다. 이러한 구성에는 두 개의 별도 씰 어셈블리가 포함되어 시스템 복잡성이 증가하고 단일 씰 또는 기타 이중 씰 배열에 비해 설치 및 유지 관리 비용이 더 많이 듭니다.

제한된 격리 및 압력 능력

탠덤 배열은 다른 이중 씰 구성보다 공정 유체를 담는 데 덜 효과적입니다. 내부 씰이 고장난 경우 외부 씰이 누출에 대한 유일한 장벽이 되어 백투백 배열보다 덜 격리됩니다. 이러한 시스템은 압력 용량이 제한되어 일반적으로 백투백 구성보다 낮은 차압을 처리합니다. 이러한 제한으로 인해 고압 응용 분야에서 사용이 제한될 수 있습니다.

열 관리 제한 사항

열 발산은 탠덤 배열에서 덜 효율적이어서 온도에 민감한 공정에서 씰 성능에 영향을 미칩니다. 열 관리에 있어서 설계의 고유한 한계는 전반적인 시스템 안정성과 효율성에 영향을 미칠 수 있습니다.

탠덤(페이스투백) 배열의 응용

경질 탄화수소 및 VOC의 응용 분야

탠덤 배열은 가벼운 탄화수소, 휘발성 유기 화합물(VOC) 및 점도와 비중이 낮은 유체를 처리하는 공정에서 탁월합니다. 이러한 씰은 외부 씰의 버퍼 유체가 공정 유체와 섞이는 것을 방지하여 제품 오염을 최소화합니다.

다양한 압력 조건

탠덤 씰은 다양한 압력 조건에서 잘 작동합니다. 외부 씰은 내부 씰 성능을 저하시키지 않고 압력 변동을 수용합니다. 따라서 잦은 시작-정지 또는 간헐적 작동이 있는 장비에 적합합니다.

고속 애플리케이션

고속 애플리케이션은 탠덤 배열의 효과적인 방열 기능으로부터 이점을 얻습니다. 가끔 누출이 허용되지만 격리가 필요한 환경에서 이러한 씰은 효과적인 솔루션을 제공합니다.

제약 및 식품 가공

탠덤 배열은 제약 및 식품 가공 산업에 적용됩니다. 제품 순도를 유지하고 오염을 방지하는 능력은 이러한 분야의 엄격한 위생 요구 사항과 일치합니다.

대면 상담

대면 상담의 작동 원리

대면 이중 기계적 밀봉 배열은 반대면에 위치한 두 개의 밀봉을 특징으로 하며, 그 사이에 밀봉된 챔버를 만듭니다. 이 챔버에는 밀봉 작동에 필수적인 장벽 유체가 들어 있습니다.

샤프트 회전 중 두 씰은 누출을 방지하기 위해 협력합니다. 내부 씰은 공정 유체와 접촉하는 반면, 외부 씰은 대기 또는 2차 격리 시스템과 인터페이스합니다. 배리어 유체는 씰 면을 윤활하고, 열을 발산하며, 공정 유체보다 더 높은 압력을 유지합니다. 이 압력 차이는 내부 누출을 보장하여 제품 손실 및 환경 오염을 방지합니다.

대면 배치는 건조 작동에 대한 보호를 제공합니다. 배리어 유체 압력이 떨어지면 두 씰이 독립적으로 작동하여 장애 안전 메커니즘을 제공할 수 있습니다. 이 설계는 쉬운 설치 및 유지 관리를 용이하게 하여 다른 씰을 방해하지 않고 씰을 교체할 수 있습니다.

이 배열의 작동 원리는 씰 면, 배리어 유체 및 압력 차이 간의 상호 작용에 의존합니다. 샤프트가 회전하면 씰 면이 얇은 유체 필름을 생성하여 마찰과 마모를 최소화합니다. 배리어 유체의 더 높은 압력은 씰 면 사이의 틈새로 강제로 밀어 넣어 안정적인 액체 씰을 형성합니다. 이 액체 씰은 공정 유체가 빠져나가고 외부 오염 물질이 유입되는 것을 방지합니다.

대면 상담의 장점

샤프트 변형 방지

대면 이중 기계적 씰 배열은 샤프트 처짐으로부터 보호합니다. 씰 면의 근접성은 까다로운 작동 조건에서도 정렬을 유지합니다. 이 구성은 설치 및 유지 관리를 간소화하여 가동 중단 시간을 줄이고 장비 정렬을 방해하지 않고 씰 서비스를 용이하게 합니다.

향상된 방열

대면 배열로 열 발산이 개선됩니다. 씰 사이의 배리어 유체는 씰 표면 마찰로 인해 발생하는 열을 제거하여 씰 수명을 연장하고 성능을 향상시킵니다. 이 구성은 역압 시나리오를 허용하므로 압력 변동이 잦은 애플리케이션에 적합합니다.

컴팩트한 디자인

대면 씰은 다른 배열보다 축 방향 공간이 적게 필요한 컴팩트한 디자인을 특징으로 합니다. 이러한 특성으로 인해 설치 공간이 제한된 장비에 이상적입니다. 전체 씰 무게가 감소하면 질량을 최소화하는 것이 중요한 특정 응용 분야에 이점이 있습니다.

수명과 신뢰성 증가

열 관리 및 압력 처리에서 배열의 효율성은 씰 수명과 신뢰성을 증가시키는 데 기여합니다. 이는 대면 이중 기계적 씰을 사용하는 산업 공정의 유지 관리 빈도와 운영 비용을 줄이는 것으로 이어집니다.

대면 상담의 단점

열 변형 및 압력 제한

열 변형 감수성이 증가하여 씰 면이 손상되고 누출이 증가합니다. 백투백 구성에 비해 압력 용량이 낮아 고압 응용 분야에서 사용이 제한됩니다.

설치 및 유지 관리 과제

설치 및 유지 관리 문제는 내부 씰 면의 접근성이 낮아짐으로 인해 발생합니다. 이는 검사 및 교체를 복잡하게 만들어 다운타임과 유지 관리 비용을 증가시킬 수 있습니다. 씰 면 사이에 갇힌 유체는 유압 잠금을 일으켜 씰 개방을 방해하고 시동 중에 면이 손상될 위험이 있습니다.

샤프트 처짐 및 정렬 불량에 대한 민감도

샤프트 처짐 및 정렬 불량에 대한 민감성은 대면 배열에서 씰 성능과 수명에 영향을 미칩니다. 필요한 축 방향 공간은 소형 장비 설계에서 사용을 제한하여 공간이 제한된 환경에서의 적용을 제한할 수 있습니다.

대면 상담의 응용

저압 및 열 팽창 이점

저압 차압 어플리케이션은 대면 배열의 이점을 얻습니다. 축 방향 샤프트 이동을 수용하여 열 팽창을 효과적으로 관리합니다. 부식성 또는 연마성 미디어 어플리케이션은 이 배열을 선호하는데, 취약한 외부 씰이 가혹한 공정 유체에 직접 노출되는 것을 방지하기 때문입니다.

수직 펌프 및 경질 탄화수소

가벼운 탄화수소나 휘발성 유기 화합물을 처리하는 수직 펌프는 종종 대면 씰을 사용합니다. 이러한 씰은 펌프가 공회전 중일 때에도 표면 윤활을 유지하여 건조 작동을 방지하고 씰 수명을 연장합니다. 빈번한 사이클을 거치는 장비는 대면 배열을 통해 이점을 얻을 수 있는데, 시동 및 정지 절차 중에 씰 표면 마모를 최소화하기 때문입니다.

최적의 이중 밀봉 배열 선택

유체 특성

유체 특성은 이중 기계적 씰 배열 선택에 상당한 영향을 미칩니다. 점도는 씰이 안정적인 유체 필름을 유지하는 능력에 영향을 미칩니다. 점도가 높은 유체는 적절한 윤활을 위해 더 넓은 씰 면과 더 깊은 홈이 필요합니다.

온도는 씰 재료 성능과 유체 점도에 영향을 미칩니다. 씰 재료는 열화나 과도한 열 팽창 없이 작동 온도 범위를 견뎌야 합니다.

유체 부식성은 씰 표면과 엘라스토머 재료 선택을 결정합니다. 화학적 공격에 강한 재료는 조기 씰 파손을 방지합니다.

유체 결정화 또는 중합 경향은 씰 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 씰 표면에 쌓이는 것을 방지하기 위해 특수 씰 설계 또는 배리어 유체 시스템이 필요할 수 있습니다.

연마성 유체의 경우 마모를 최소화하고 씰 수명을 연장하기 위해 더 단단한 씰 표면 재료나 특수 씰 설계가 필요할 수 있습니다.

압력

공정 압력과 배리어 유체 압력은 이중 기계적 씰 배열의 선택에 영향을 미칩니다. 고압 응용 분야에는 탠덤 씰이 필요한데, 이는 대면 구성보다 증가된 응력을 더 잘 견딥니다. 매우 높은 압력은 최적의 압력 저항을 위해 백투백 배열이 필요합니다.

저압 시나리오는 더 많은 유연성을 제공합니다. 대면 회의는 비용 효율적이고 유지 관리가 더 쉬워 다양한 산업에 적합합니다.

온도

공정 유체와 씰 챔버 온도가 선택에 영향을 미칩니다. 고온은 씰 재료, 윤활제 및 전반적인 성능에 영향을 미칩니다.

쿨러 버퍼 유체를 사용한 탠덤 배열은 고온 응용 분야에 적합합니다. 이 구성은 열을 분산시키고 외부 씰을 열 응력으로부터 보호합니다. 가압 배리어 유체를 사용한 백투백 배열은 극한 온도 조건에서 탁월하여 두 씰 면에 향상된 냉각 및 윤활을 제공합니다.

온도 변동은 고려해야 합니다. 급격한 변화는 열 충격을 유발하여 씰 구성 요소를 손상시킬 수 있습니다. 유연한 장착을 갖춘 전면-후면 구성은 열 사이클링을 효과적으로 수용합니다.

속도

3,600 RPM 이상의 고속 어플리케이션은 원심력을 완화하고 안정성을 유지하기 위해 균형 잡힌 씰 설계가 필요합니다. 이러한 설계는 열 발생과 마모를 최소화합니다.

1,000 RPM 미만의 저속 작동은 동적 힘이 감소하여 씰 배열을 더 간단하게 할 수 있습니다. 느린 속도는 씰 챔버의 유체 순환을 제한할 수 있으므로 적절한 윤활 및 냉각이 필수적입니다.

1,000~3,600 RPM 사이의 중속 어플리케이션은 씰 배열 선택에 더 많은 유연성을 제공합니다. 선택할 때 속도와 함께 압력, 온도 및 유체 특성을 고려하세요.

작동 속도에 맞게 씰 표면 재료와 스프링 하중을 맞춥니다. 속도가 더 높을수록 과도한 마모 없이 적절한 씰 접촉을 유지하기 위해 더 단단한 표면 재료와 조정된 스프링 장력이 필요할 수 있습니다.

공간 제약

대면 구성은 축 방향 공간을 덜 차지하므로 소형 기계에 적합하지만 씰 구성 요소에 더 많은 방사형 공간이 필요합니다. 백투백 배열은 축 방향 공간이 더 필요하지만 방사형 공간 요구 사항에 이점이 있어 제한된 방사형 공간 시나리오에 적합합니다. 탠덤 배열은 가장 많은 축 방향 공간을 요구하므로 축 방향 제약이 엄격한 장비에는 적합하지 않습니다.

배관 및 배리어 유체 순환 저장소를 포함한 보조 시스템을 위한 공간을 고려하세요. 일부 배열에는 광범위한 지원 시스템이 필요하여 전체 공간 요구 사항에 영향을 미칩니다. 씰 교체 및 유지 관리 작업을 위한 충분한 공간을 확보하세요.

비용

초기 투자는 장기 운영 비용과 균형을 이루어야 합니다. 대면 방식은 종종 초기 비용이 낮지만 더 빈번한 유지 관리가 필요합니다. 백투백 구성은 초기 비용이 높을 수 있지만 더 나은 성능과 수명을 제공하여 시간이 지남에 따라 전체 비용을 줄일 수 있습니다.

자주 묻는 질문

이중 기계적 씰은 얼마나 자주 검사하고 유지관리해야 합니까?

이중 기계적 씰은 3~6개월마다 검사하고 매년 유지 관리해야 합니다. 그러나 검사 빈도는 사용 및 작동 조건에 따라 다를 수 있으므로 제조업체의 권장 사항을 따라야 합니다.

이중 기계적 씰을 설치하는 데 일반적으로 드는 비용은 얼마입니까?

이중 기계적 씰 설치 비용은 일반적으로 $1,000에서 $10,000+까지입니다. 가격은 씰 크기, 재료, 복잡성 및 인력에 따라 다릅니다.

이중 기계적 씰을 기존 장비에 다시 장착할 수 있습니까?

이중 기계적 씰은 샤프트 크기, 하우징 치수, 사용 가능한 공간과 같은 호환성 요인에 따라 기존 장비에 개조할 수 있습니다. 특정 기계에 대한 타당성을 판단하기 위해 전문가의 평가가 권장됩니다.