Tätningsytor plantätningar
Teorin om vad som händer mellan tätningsytor i plantätningar har helt schematiskt åskådliggjorts i figur 5.18. Tätningen skall betraktas som droppfri men inte läckfri. Det synnerligen ringa läckaget- diffusion skall bortgå i ångform på atmosfärssidan av tätningen.
Figur 5.18 Vätskefilmens utseende samt tryckdistributionen Pt – Po
Läckaget genom tätningsytorna hos en plantätning uppgår till 0,05-2 cm3/tim beroende på driftsförhållanden, dimensioner och materialval i tätningsytorna. Inget dropp skall dock märkas-endast ångbildning som kan leda till en viss kristallbildning.
Som en allmän och mycket viktig regel gäller att en plantätning aldrig får torrköras-det måste finnas en vätskefilm mellan ytorna. Torrkörning kan uppstå även om pumpen är fylld med vätska om temperaturen är så hög att vätskan kokar mellan tätningsytorna. Endast specialkonstruerade tätningar kan köras på gasfasen av en vätska.
Utseende hos den roterande ringen varierar med sättet för drivning-medbringning-och belastning samt vilka material som ingår i slitytorna.
För att uppta eventuella vibrationer i axeln, parallellitetsfel i o-ringspår samt inverkan från medbringningsanordningen bör den stationära ringen infästas så flexibelt som möjligt. Figur 5.19 visar olika infästningsexempel.
Figur 5.19 Några exempel på hur en stationär tätningsring kan fästas och tätas. A är DIN-standard och ger den största flexibiliteten (källa Mayer)
Tätning mot axel och pumphus – statisk tätning
Statisk avtätning sker med stor variation i olika fabrikanters produkter. Se figur 5.20. Dominerande är o-ringen ex a och l i nedre temperaturregionen under 250°C. För högre temperaturer används ofta kilformade tätningsringar, ex c.
Figur 5.20 Några exempel på sektioner av tätningsringar. (Källa Mayer)
Ansättning av tätningsytorna samt medbringing
Ansättning av tätningen sker med olika typer av fjädrar. Enkelfjädrar, flerfjädrar och vågfjädrar är de mest förekommande. Figur 5.21.
Medbringningen kan vid användning av enkelfjädrar utföras av fjädern själv, i övriga fall med hjälp av separata drivelement. Minst två drivpunkter bör finnas för att garantera en tillfredsställande anliggning av tätningsytorna. I valet mellan en och flera fjädrar bör generellt, om så är möjligt, enkelfjädrar väljas. Skälen därtill är att drivning och ansättning kan kombineras i ett element, att enkelfjädern är robust och tål korrosion samt att risken för blockering är mindre än hos småfjädrar. Dessutom är enkelfjädern lättare att hantera.
Figur 5.21 Exempel på ansättning och medbringning
Balans och obalans- avlastade och icke avlastade tätningar
Vid höga tryck och stora hastigheter måste slitytorna avlastas så att vätskefilmen hålls stabil. Vid temperaturer i närheten av ångbildningstemperaturen måste friktionsvärmet begränsas. I dessa fall minskas anläggningstrycket på tätningsytorna i plantätningen hydrauliskt enligt figur 5.22. Detta åstadkommes genom att avväga förhållandet mellan tätningsdiametern och innerdiametern på den stationära ringen. Gränsen mellan balanserade och obalanserade tätningar bestämmes av pvfaktorn och temperaturförhållandena.
Balanserade standardtätningar kan användas för tryck upp emot 10 MPa. Vid högre pv-värden > 100 MPa – m/s måste hydrodynamiska tätningar med kontrollerat läckage användas.
Figur 5.22 Hydraulisk balansering av plantätningar
Figur 5.22 Hydraulisk balansering av plantätningar
Temperaturaspekter
För att uppnå acceptabla temperaturförhållanden mellan tätningsytor i plantätningar måste friktionsvärmen transporteras bort. Det sker genom värmeledning i ringarna och genom konvektion till omgivande medium. Se figur 5.23.
Figur 5.23 Värmetransport i tätning (Källa Lymer)
Figur 5.23 Värmetransport i tätning (Källa Lymer)
Varje tätning och materialkombination har vad som kallas ett minsta ΔT för att kunna fungera. ΔT är skillnaden i temperatur mellan vätskans kokpunkt vid boxtrycket och vätskans temperatur. Genom olika åtgärder – inter och extern cirkulation – kan ΔT ökas dvs i praktiken kyls tätninsytorna till ett allt större och säkrare ΔT. Se figur 5.24.
Tryck vid tätningen
Tätningens arbetsområde är till vänster om respektive varvtalsgränser. Vätskan är vatten. Avståndet mellan ångkurvan och tätningens gränser är ΔT för respektive varvtal.
Figur 5.24 Tryck- och temperaturförhållanden vid tre olika varvtal för balanserad tätning (källa Lymer)
