Odstředivá čerpadla řady Sundyne HMP byla mnoho let celosvětově preferovanou volbou čerpadel pro napájení HP-reaktorů v zařízeních na čištění PTA. Tato vysokorychlostní odstředivá čerpadla s integrovanými převodovkami se používají ve fázi čištění surové tereftalové kyseliny (TA). Čerpadla Sundyne dopravují TA kal - obsahující práškovou TA suspendovaný v demineralizované vodě při vysoké teplotě - do hydrogenačního reaktoru, kde jsou reakcí s vodíkem z roztoku odstraňovány kontaminanty.

PTA je hlavní surovinou pro výrobu vysoce čisté polyesterové pryskyřice, která se používá ve výrobě polyesterových vláken, polyetylén-tereftalové pryskyřice (PET), polyesterových fólií, a technických plastů.

Provozní spolehlivost napájecích čerpadel HP reaktorů - odstředivých vysokorychlostních čerpadel s integrovanými převodovkami, používaných během etapy čištění surové tereftalové kyseliny (TA) - je kritická pro udržení stabilního provozu zařízení pro čištění PTA. Mechanická těsnění patří mezi nejkritičtější komponenty čerpadla - vzhledem k požadavkům provoz s vysokou rychlostí a vysokým tlakem.

Odstředivé čerpadlo zvolené pro tuto aplikaci je konfigurováno jako horizontálně montované dvoustupňové čerpadlo s integrovanou převodovkou, vybavené jedním výstupním hřídelem se a s rotační rychlostí 6200 min-1, s oběžnými koly umístěnými na obou koncích hřídele. Dva stupně jsou propojeny potrubím pro možnost provozu v sérii a vytvoření požadovaného nárůstu tlaku; výtok prvního stupně napájí sání druhého stupně čerpadla a tak zvyšuje tlak uzavřené komory druhého stupně až na 80 bar (1160 PSI).

Těsnění pro tuto aplikaci byla pro stupeň 1 navržena jako patrona s dvojitým těsněním s uspořádáním "face-to-face", a pro stupeň 2 d tandemově orientovaným dvojitým těsněním s uspořádáním "face-to-face" - to umožňuje rozdělit celkový diferenciální tlak mezi dvě těsnění a zachovat vhodné úrovně parametru PV (pressure velocity = rychlost tlaku). Nosný systém těsnění využívá zaplavení obou stupňů čerpadla pro ochranu těsnění na straně produktu proti ucpání TA kalem.

Specifické technické problémy

Jedna z nejnáročnějších technických výzev souvisela s těsnicím médiem, které je u zařízení PTA zpravidla poskytováno prostřednictvím centrálního zásobovacího systému ucpávky. Pro speciální aplikaci koncový uživatel (jeden z největších výrobců PTA na světě) požadoval používat v zařízení jako těsnicí médium horkou vodu o teplotě 65 ... 85 °C (149 ... 185 °F). Mezi výzvy tohoto procesu patří to, že mohou nastat nepříznivé těsnicí podmínky, jako jsou nedostatečný odvod tepla a nedostatečné mazání kluzných ploch v důsledku odpařování těsnicího média.

Dalším technickým problémem bylo reverzní natlakování stupně 2 na straně těsnění během spouštění a vypínání čerpadla. Během spouštěcí sekvence je toto těsnění namáháno reverzním tlakem tlumící kapaliny, zavedené do nosného systému těsnění předtím, než je spuštěn hlavní pohon čerpadla. Za přechodových podmínek - zatímco čerpadlo nabíhá na plnou rychlost a dosahuje plného výstupního tlaku - je tlak aplikovaný na těsnění reverzní - v důsledku toho těsnění "uvázne". To samé se stane - v opačném pořadí - při zastavování čerpadla v případě odstávky. Originální design těsnění byl modifikován pro začlenění nových vlastností k překonání "uváznutí" spojeného s druhým těsněním.

Tvrdé požadavky na odborné schopnosti

Nová dvojitá těsnění byla založena na prověřených speciálních vysokotlakých těsněních ze stávající řady výrobků. Tým společnosti EagleBurgmann specificky zvolil vysoce efektivní vysokotlaké těsnění SH(V), které bylo mnoho let používáno pro vysokotlaké aplikace. Na rozdíl od konvenčních mechanických těsnění standardních provedení mají vysokotlaká těsnění jednu důležitou speciální vlastnost: v těchto těsněních sedlo rotuje na hřídeli, zatímco těsnící plocha - se svou pružnou podporou - je stacionárně umístěna v pouzdře. Tato koncepce těsnění poskytuje dodatečnou stabilitu při vysokých rychlostech. Při kluzné rychlosti 20 m/s (66 ft/s) nebo více musí být pružiny stacionární - tak aby neabsorbovaly vibrace a tedy nedocházelo k jejich deformaci.

Optimalizovaný design

Design osvědčeného těsnění SH(V) byl rovněž optimalizován pro tuto aplikaci. Byla provedena specifická zlepšení pro zaručení stabilního chodu v celém provozním rozsahu. Tato zlepšení zahrnovala použití ultra-výkonných materiálů: stacionární těsnící plocha pro toto řešená baly založena na silikon-karbidu, varianta BuKa 30. Tento ultra-výkonný materiál společnosti EagleBurgmann obsahuje vysoký podíl uhlíku - to z něj dělá perfektní řešení pro média se špatnými mazacími vlastnostmi (jako je například voda). BuKa 30 dělá vynikající dojem svými efektivními vlastnostmi v nouzovém režimu provozu a svojí tolerancí k běhu "na sucho".

Těsnění bylo dále optimalizováno s cílem garantovat funkční spolehlivost - a to i mezních situacích. Volně montovaný těsnící povrch poskytuje dodatečnou bezpečnost proti naklápění a sklápění. Jednou ze speciálních technických charakteristik vysokotlakých těsnění vyvinutých pro aplikace PTA je začlenění vysoce přesných drážek do těsnící plochy, vypočtených během výzkumu a vývoje.  Jejich hloubka a geometrie jsou specifikovány s neuvěřitelnou přesností. Drážky používané společností EagleBurgmann po mnoho let v oblasti "suchých" plynových těsnění rovněž podporují bezpečný provoz kalinou mazaných dvojitých těsnění v kritických fázích. Při nízkém tlaku tato drážky podporují zdvihnutí těsnících ploch tvorbou pozitivního tlakového polštáře - a tedy velmi rychlé vytvoření stabilního provozního stavu. Při vysokém tlaku mají drážky stabilizační účinek - protože zamezují dalšímu rozevření mezery.

Prověřeno testy i praxí

Kombinací těchto opatření byly získány vysoce sofistikované těsnící systémy v tandemových i "back-to-back" verzích. Tyto systémy pokrývají rozsah aplikací až do tlaku 100 bar (1450 PSI) a rychlosti 9000 min-1 a garantují funkční spolehlivost - jak to požaduje společnost Sundyne. Dvojitá kapalinou mazaná těsnění snadno zvládají veškeré provozní parametry - a jejich konstantní těsnící výkon je impresivní i v případě, že jsou vystavena výraznému kolísání tlaku, teploty, a rychlosti. Toto bylo testováno a potvrzeno dynamickými testy ve Wolfratshausenu - kde těsnění navržená jako kazetové systémy pro snadnou montáž ("easy-to-fit") byly podrobeny rozsáhlým testům a následně akceptovány technickým týmem společnosti Sundyne.

Nová dvojitá těsnění prokázala svoji hodnotu v mnoha modelech čerpadel Sundyne HMP s integrovanými převodovkami, které byly uvedeny do provozu v roce 2014 v Číně, v jednom z celosvětově největších zařízení PTA.