Paineilman käytön hyödyt ja haitat akselitiivistyksessä

Abstract

Tehokas akselitiivistys on keskeinen tekijä teollisuuden prosessilaitteiden suunnittelussa. Laitex Oy käyttää tähän tarkoitukseen punostiivistykseen perustuvia tiivistyspokseja, joita voidaan tehostaa paineilman syötöllä tiivistysnarujen puhdistamiseksi. Tässä kandidaatintyössä keskitytään paineilman syötön hyötyihin ja haittoihin akselitiivistyksessä, arvioiden sen vaikutuksia tiivistyksen tehokkuuteen ja komponenttien kestävyyteen.

Tässä kandidaatintyössä tutkitaan ensin kirjallisuusosuudessa punostiivistintä akselitiivistysratkaisuna. Tämän jälkeen suunnitellaan laboratoriotestejä varten testitiivistyspoksi. Lopuksi testipoksin avulla suoritetaan kahdeksan testin mittainen testisarja, jonka avulla paineilman käyttöä akselitiivistyksessä testataan ja arvioidaan.

Paineilman käytön havaittiin puhdistavan tiivistepintoja prosessimateriaalista, mikä paransi tiiveyttä. Suoraan prosessitilaan syötettäessä puhdistava vaikutus oli paikallinen, kun taas tiivisterenkaiden väliin syötettynä ilmavirta levisi tehokkaammin akselin ympärille. Kun ilmaa syötetään suoraan prosessitilaan, on tehokkainta suunnata ilma tiivistyspoksiin suoraan alhaalta päin ilmavirran leviämisen kannalta. Paineilman etuina ovat tiivistepintojen puhdistus ja tiiveyden parantaminen, mutta haittoina ovat korkeammat valmistus- ja käyttökustannukset. Paineilman käyttö on kannattavaa erityisesti kuluttavaa prosessimateriaalia käsiteltäessä. Testeissä havaittiin, että 0,25 bar syöttöpaine on riittävä, kun paineilma syötetään suoraan prosessitilaan, ja että halkaisijaltaan 3 mm syöttöreikä on sopiva ilmansyöttöön. Paineilman syöttäminen tiivisterenkaiden väliin levitti ilmavirtoja akselin ympärille paremmin, mutta vaatii lisätutkimusta kiinnileikkaamisen riskin vuoksi.

Effective shaft sealing is a key factor in the design of industrial process equipment. Laitex Oy uses packing-based stuffing boxes for this purpose, which can be enhanced with an air purge to clean the packing ropes. This bachelor's thesis focuses on the benefits and draw-backs of using an air purge in shaft sealing, evaluating its impact on sealing efficiency and component durability.

In this thesis, the literature section first examines the use of stuffing box as a shaft sealing solution. Following this, a test stuffing box is designed for laboratory testing. Finally, a series of eight tests is conducted using the test box to evaluate and assess the use of air purge in shaft sealing.

The use of air purge was found to clean the sealing surfaces of process material, which improved tightness. When fed directly into the process area, the cleaning effect was localized, while an air flow introduced between the sealing rings spread more effectively around the shaft. When air is supplied directly into the process area, it is most effective to direct the air into the sealing box from below for optimal air flow distribution. The advantages of using an air purge include cleaning the sealing surfaces and improving tightness, while the disadvantages include higher manufacturing and operational costs. The use of air purge is particularly beneficial when handling abrasive process materials. The tests showed that a supply pressure of 0.25 bar is sufficient when air is fed directly into the process area and that a supply hole with a diameter of 3 mm is suitable for air supply. Supplying air between the sealing rings distributed the air flows around the shaft more effectively but requires further investigation due to the risk of seizing.