Yüksek Sıcaklık İçin Mekanik Salmastralar Nasıl Seçilir

Yüksek Sıcaklık İçin Mekanik Salmastra Nedir

Yüksek sıcaklık için mekanik conta, aşırı sıcaklık koşullarında çalışan döner ekipmanlarda kritik bir bileşendir. Bu özel contalar, sızdırmazlık etkinliklerini korurken, sızıntıyı önlerken ve güvenilir çalışmayı garanti ederken yüksek sıcaklıklara dayanacak şekilde tasarlanmıştır. Yüksek sıcaklık mekanik contaları, petrol ve gaz, kimyasal işleme, güç üretimi ve havacılık dahil olmak üzere çeşitli endüstrilerde uygulama bulmaktadır.

Yüksek sıcaklık mekanik contaları, yüksek sıcaklık ortamlarının getirdiği benzersiz zorluklarla başa çıkmak için tasarlanmıştır. Termal genleşme, malzeme bozulması, sıvı buharlaşması ve conta bileşenlerinin potansiyel koklaşması veya kirlenmesiyle mücadele etmelidirler. Bu sorunları ele almak için yüksek sıcaklık contaları, aşırı ısıya dayanabilen ve boyut kararlılıklarını koruyabilen dengeli conta yüzeyleri, yüzen bileşenler ve gelişmiş malzeme kombinasyonları gibi özellikler içerir.

Mekanik Contalarda Yüksek Sıcaklık Ortamlarının Zorlukları

Malzemenin Bozulması

Yüksek sıcaklıklar, conta malzemelerinin bozulmasına, mekanik özelliklerini kaybetmesine ve erken bozulmasına neden olabilir. Polimerler, elastomerler ve hatta metaller yüksek sıcaklıklarda yumuşayabilir, gevrekleşebilir veya kimyasal değişimlere uğrayabilir ve bu da conta performansını tehlikeye atabilir.

Isıl Genleşme ve Mekanik Deformasyon

Sıcaklık dalgalanmaları ve eğimleri, conta bileşenleri ve bitişik ekipman arasında farklı termal genleşmeye yol açabilir. Bu, mekanik deformasyona, conta temasının kaybına ve sızıntı yollarına neden olabilir.

Sıvı Buharlaştırma ve Kuru Çalışma

Yüksek sıcaklıklı sıvılar, özellikle sızdırmazlık arayüzünde buharlaşmaya eğilimlidir. Buharlaşma, kuru çalışma koşullarına, artan aşınmaya ve conta arızasına yol açabilir. Sabit bir sıvı filmi korumak, conta yağlaması ve ısı dağılımı için kritik öneme sahiptir.

Conta Bileşenlerinin Koklaşması ve Kirlenmesi

Hidrokarbonlar gibi bazı yüksek sıcaklıklı sıvılar koklaşabilir veya conta yüzeylerinde ve bileşenlerde tortu bırakabilir. Koklaşma ve kirlenme, sızdırmazlık arayüzünü bozar, aşındırıcı aşınmaya neden olur ve conta performansını bozar.

Yüksek Sıcaklık Hizmeti için Mekanik Salmastraların Seçilmesinde Önemli Faktörler

Proses Akışkanı Özellikleri

Proses sıvısının özellikleri, yüksek sıcaklık hizmeti için uygun mekanik contanın belirlenmesinde önemli bir rol oynar. Temel hususlar arasında sıvının kimyasal bileşimi, viskozitesi ve yüksek sıcaklıklarda faz değişim potansiyeli yer alır.

Örneğin, yüksek buhar basıncına sahip sıvılar, buharlaşmayı önlemek ve sıvıyı sızdırmazlık arayüzünde tutmak için özel conta tasarımları gerektirebilir. Ek olarak, aşındırıcı veya agresif sıvılar, erken arızayı önlemek için kimyasal olarak dirençli conta yüzey malzemeleri ve elastomerlerin kullanımını gerektirebilir.

Conta Malzemelerinin Sıcaklık Sınırları

Yüksek sıcaklık ortamları conta malzemelerini sınırlarına kadar zorlayabilir ve bu da beklenen çalışma koşullarına dayanabilen bileşenleri seçmeyi zorunlu hale getirir. Silisyum karbür, tungsten karbür ve karbon grafit gibi conta yüzeyi malzemelerinin maksimum sıcaklık derecesi, istenen çalışma sıcaklığında bütünlüklerini ve tribolojik özelliklerini koruyabilmelerini sağlamak için dikkatlice değerlendirilmelidir.

Benzer şekilde, FKM, FFKM ve PTFE gibi ikincil contalarda kullanılan elastomerler, sıcaklık kararlılıklarına ve yüksek sıcaklık koşullarında sızdırmazlık özelliklerini koruyabilme yeteneklerine göre seçilmelidir.

Conta Tasarımlarının Basınç Kapasiteleri

Mekanik bir contanın basınç derecesi, yüksek sıcaklık uygulamalarında bir diğer kritik faktördür. Conta tasarımları, sızdırmazlık arayüzünün bütünlüğünden ödün vermeden veya aşırı sızıntıya izin vermeden beklenen çalışma basınçlarına dayanabilmelidir.

Sırt sırta ve tandem conta düzenlemeleri genellikle yüksek basınçlı, yüksek sıcaklıklı servislerde ek sızdırmazlık fazlalığı sağlamak ve basınç kapasitelerini artırmak için kullanılır. Yüksek basınç dayanımına sahip conta yüzey malzemelerinin seçimi ve sağlam conta yuvası tasarımlarının kullanımı, zorlu yüksek sıcaklık ortamlarında mekanik contaların basınç performansını daha da iyileştirebilir.

Şaft Hızı ve Ekipman Dinamikleri

Ekipmanın dönme hızı ve ilişkili şaft dinamikleri, yüksek sıcaklık uygulamalarında mekanik contaların performansını önemli ölçüde etkileyebilir. Yüksek şaft hızları, sürtünme nedeniyle conta arayüzünde artan ısı üretebilir ve bu da conta bileşenlerinin aşınmasının hızlanmasına ve potansiyel termal bozulmasına yol açabilir.

Bu sorunları hafifletmek için, spiral oluklar veya lazerle işlenmiş yüzey desenleri gibi gelişmiş yağlama özelliklerine sahip conta tasarımları, ısı dağılımını iyileştirmek ve conta yüzeyleri arasında kararlı bir sıvı filmi sağlamak için kullanılabilir. Ek olarak, esnek grafit veya Grafoil ikincil contaların kullanımı, şaft hizalamasındaki yanlışlığı telafi edebilir ve yüksek sıcaklık hizmetinde ekipman dinamiklerinin conta performansı üzerindeki etkisini en aza indirebilir.

Yüksek Sıcaklık Uygulamaları için Mekanik Salmastra Türleri ve Düzenlemeleri

Sırt Sırta Düzenleme

Sırt sırta conta düzenlemesinde, iki mekanik conta, arka plakaları birbirine bakacak şekilde monte edilir. Bu yapılandırma, contalar arasında soğutma veya bariyer sıvısının dolaşmasına olanak tanır ve ısı dağılımını etkili bir şekilde yönetir.

Sırt sırta contalar, proses sıvısının özellikle sıcak olduğu veya bileşenlerin termal genleşmesinin bir endişe olduğu yüksek sıcaklık uygulamaları için idealdir. Bariyer sıvısı, conta yüzeyleri için stabil bir ortamın korunmasına yardımcı olarak malzeme bozulmasını önler ve optimum performansı garanti eder.

Yüz Yüze Düzenleme

Yüz yüze conta düzenlemeleri, conta yüzeyleri birbirine bakacak şekilde monte edilmiş iki mekanik conta içerir. Bu kurulum, işlem sıvısının temiz olduğu ve conta bileşenlerini tıkama veya kirletme riski taşımadığı yüksek sıcaklık uygulamalarında faydalıdır.

Yüz yüze contalar, soğutma sıvısı her iki yüzey setine doğrudan temas edebildiğinden conta yüzeyleri boyunca verimli ısı dağılımına olanak tanır. Bu düzenleme genellikle conta yüzeylerinin düzgün soğutulması ve yağlanması için uygun bir borulama planıyla birlikte kullanılır.

Tandem Düzenlemesi

Tandem conta düzenlemeleri, aralarında bir tampon sıvısı bulunan seri olarak monte edilmiş iki mekanik contadan oluşur. Bu yapılandırma, sızıntıya karşı ek bir koruma seviyesi sağlar ve genellikle proses sıvısının tehlikeli veya çevreye duyarlı olduğu yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanılır.

Tampon sıvısı, conta yüzeylerini yağlamak ve soğutmak için kullanılırken, aynı zamanda proses sıvısı ile atmosfer arasında bir bariyer görevi görür. Tandem contalar, tampon sıvısı yüksek sıcaklıklarda bile sıvı halde kaldığı için sıvı buharlaşmasını ve kuru çalışmayı önlemede özellikle etkilidir.

Yüksek Sıcaklık Mekanik Contaları için Malzeme Seçim Kılavuzu

Yüz malzemeleri:

• Silisyum karbür: Yüksek termal iletkenlik, aşınma direnci, kimyasal uyumluluk, termal şok direnci. 1800°F'ye (982°C) kadar sıcaklıklara uygundur.
• Tungsten karbür: Üstün aşınma direnci, aşındırıcı ortamlar için idealdir.
• Karbon grafit: Kendi kendini yağlayan, termal olarak kararlı, kuru çalışma koşulları ve 1000°F (538°C)'ye kadar sıcaklıklara uygundur.

Elastomerler:

• Floroelastomerler (FKM): 204°C'ye (400°F) kadar sıcaklıklara uygundur, iyi kimyasal direnç sunar.
• Perfloroelastomerler (FFKM): 600°F'ye (316°C) kadar sıcaklıklara dayanabilir, olağanüstü kimyasal direnç sağlar.
• Politetrafloroetilen (PTFE): Mükemmel termal kararlılık, düşük sürtünme, kimyasal atalet. 500°F'ye (260°C) kadar sıcaklıklara uygundur.

Metalurji:

• Paslanmaz çelikler (örneğin 316L, 17-4PH): Mukavemet, dayanıklılık, yüksek sıcaklıklarda oksidasyona karşı direnç.
• Hastelloy ve Inconel alaşımları: Üstün korozyon direnci ve yüksek sıcaklık performansı. Agresif kimyasal ortamlar ve 1000°F'yi (538°C) aşan sıcaklıklar için idealdir.

İkincil contalar:

• Esnek grafit: Mükemmel sızdırmazlık, ısı iletkenliği, kimyasal direnç. 1200°F'ye (649°C) kadar sıcaklıklara uygundur.
• Grafoil: Esnek grafit ile benzer özelliklere sahiptir, 850°F'ye (454°C) kadar sıcaklıklara dayanabilir.

Yüksek Sıcaklık Hizmeti için Mekanik Salmastra Destek Sistemleri

Bariyer ve Tampon Sıvı Sistemleri

Bir bariyer sıvı sistemi, conta yüzeyleri arasına uyumlu bir sıvı sokarak, proses sıvısı ile atmosfer arasında fiziksel bir bariyer oluşturur. Bu bariyer sıvısı, proses sıvısından daha yüksek bir basınçta tutulur ve proses sıvısının conta yüzeylerine ulaşması önlenir.

Buna karşılık, bir tampon sıvı sistemi hem proses sıvısı hem de conta malzemeleriyle uyumlu, ancak proses sıvısından daha düşük basınçta bir sıvı kullanır. Tampon sıvı, conta yüzeylerini soğutmaya ve yağlamaya yardımcı olarak ısı oluşumunu azaltır ve conta ömrünü uzatır.

Borulama Planları

Borulama planları, yüksek sıcaklık hizmeti de dahil olmak üzere çeşitli uygulamalarda mekanik contaları destekleyen yardımcı ekipman ve borulamanın standartlaştırılmış düzenlemeleridir. Bu planlar, Amerikan Petrol Enstitüsü (API) Standardı 682'ye göre numaralarla belirtilir. Yüksek sıcaklık mekanik contaları için bazı yaygın borulama planları şunları içerir:

• Plan 23: Bu plan, bir pompa halkası veya harici pompa tarafından dolaştırılan bariyer sıvısını soğutmak için bir ısı eşanjörü kullanır. Soğutulan bariyer sıvısı, conta yüzeylerinde sabit sıcaklıkların korunmasına yardımcı olur.
• Plan 52: Bu düzenlemede, harici bir rezervuar, gaz kelebeği burcu aracılığıyla conta haznesine tampon sıvısı sağlar. Tampon sıvısı, conta yüzeylerinin soğutulmasına ve yağlanmasına yardımcı olurken, gaz kelebeği burcu akış hızını kontrol eder ve istenen basınç farkını korur.
• Plan 53A: Bu plan, sızdırmazlık odasına bariyer sıvısı sağlamak için basınçlı bir harici rezervuar ve dolaşan sıvıyı soğutmak için bir ısı eşanjörü kullanarak Plan 52 ve 23'ün özelliklerini birleştirir.
• Plan 54: Plan 53A'ya benzer şekilde, bu plan harici basınçlı bir rezervuar ve bir ısı eşanjörü kullanır, ancak bariyer sıvı akışını kontrol etmek ve basınç farkını korumak için dar boşluklu bir gaz kelebeği burcu da içerir.