Для беспыльного производства порошковых продуктов особенно интересны сухоходные уплотнения, газоподдерживаемые системы уплотнений и многоступенчатые бесконтактные защитные концепции. Какое решение фактически наименее требовательно к обслуживанию, зависит от того, нужно ли лишь предотвращать видимый выход пыли или существуют дополнительные требования к containment, вакууму, избыточному давлению, взрывозащите, гигиене, соответствию GMP или чистоте продукта. В целом действует правило: чем меньше пыли достигает чувствительной уплотнительной поверхности, опоры или приводного узла, тем дольше срок службы всей системы.

Наименее требовательное к обслуживанию решение начинается уже с конструкции смесителя. Каждый исключённый вывод вала означает на одно потенциальное место утечки и износа меньше. У вертикальных смесителей, мешалка которых опирается и приводится исключительно сверху, отсутствует, например, нижний контактирующий с продуктом вывод вала. Благодаря этому снижаются число критических мест уплотнения, затраты на очистку и риск того, что выйдет пыль или в процесс попадут посторонние вещества. Для оставшегося уплотнения вала многоступенчатая конструкция во многих случаях надёжнее, чем одна уплотнительная кромка. Внешняя, бесконтактная защитная ступень удерживает основную часть пыли вдали от собственно технологического уплотнения. Внутренняя ступень уплотнения тогда обеспечивает требуемую герметичность относительно окружающей среды. Опора и привод при этом дополнительно защищены.

Сухоходные уплотнения часто особенно хорошо подходят для порошковых продуктов, поскольку работают без запирающей жидкости. Благодаря этому нет риска, что жидкая среда, такая как масло, смесь вода-гликоль или термофлюид, при внутренней утечке попадёт в продукт. Это важное преимущество для пищевых продуктов, фармацевтических действующих веществ, высокочистых тонких химикатов и специальных порошков. Сухоходные торцевые уплотнения работают с целенаправленно подобранными материалами поверхностей скольжения и вторичных уплотнений, чтобы обеспечивать надёжную функцию герметизации при ограниченном трении и тепловыделении. Современные уплотнения смесителей доступны для мокросмазываемого, сухоходного и газобарьерного режимов работы.

При абразивных или очень тонких порошках, однако, решающим является не только материал поверхностей скольжения. Мелкая пыль не должна стойко попадать между уплотнительными поверхностями, поскольку там она может вызывать абразию, повышенный крутящий момент и преждевременный износ. Поэтому сухоходное технологическое уплотнение часто комбинируется с внешней предварительной ступенью. Отбрасывающие диски, лабиринтные геометрии или определённый поток газа могут удерживать пыль вдали от критической зоны уплотнения и существенно продлевать срок службы. Специальные уплотнения вала для порошков и гранулятов рассчитаны на сухие и абразивные среды и призваны снижать попадание пыли, не завися от смазочного масла или консистентной смазки.

Газоподдерживаемые концепции уплотнений особенно малообслуживаемы, когда в эксплуатации доступен чистый и надёжно подаваемый сжатый воздух или азот. Небольшой, регулируемый объём газа создаёт в камере уплотнения определённое запирающее давление или поток газа. Благодаря этому контролируется направление потока: порошок не может перемещаться в сторону подшипника и привода; при правильном расчёте также предотвращается выход пыли в окружающую среду. Азот особенно целесообразен, если продукт чувствителен к окислению или влаге или если инертизация требуется по соображениям взрывозащиты. Сжатый воздух является подходящим вариантом только для некритичных продуктов и в этом случае должен быть сухим, без масла и частиц.

Поток газа может дополнительно создавать активный эффект самоочистки. Частицы, приближающиеся к зазору уплотнения, отбрасываются потоком газа обратно в технологическое пространство или отводятся через определённую систему отсоса. Благодаря этому снижается абразивная нагрузка на уплотнение. Системы газового барьера применяются, среди прочего, для того, чтобы выдувать попавшие частицы из зазора уплотнения и продлевать срок службы. Однако подача газа относится к концепции безопасности и обслуживания. Требуются регулятор давления, фильтр, ограничение расхода, обратные клапаны, а также контроль давления и расхода. При токсичных, высокоактивных или взрывоопасных пылях выходящий из уплотнения объём газа нужно контролируемо улавливать, фильтровать, возвращать в оборот или безопасно отводить.

Бесконтактные лабиринтные, щелевые уплотнения и уплотнения с отбрасывающим диском конструктивно очень малообслуживаемы, поскольку между валом и корпусом отсутствует прямой фрикционный контакт. Несколько узких и извилистых зазоров затрудняют продвижение частиц пыли в сторону опоры. Отбрасывающие диски и центробежные лабиринтные геометрии используют вращение вала, чтобы отводить частицы от критической зоны уплотнения. Поскольку такие системы работают практически без износа, они являются отличной первой защитной ступенью против крупной или абразивной пыли.

Однако в качестве единственного технологического уплотнения лабиринтные или щелевые уплотнения часто недостаточны, если требуется беспыльное производство с высоким уровнем containment, вакуумной эксплуатацией, определённым избыточным давлением или требовательными пределами выбросов. Их главная польза заключается в разгрузке внутренней ступени уплотнения и опоры. Поэтому их особенно целесообразно комбинировать с сухоходными, газозапираемыми или газосмазываемыми торцевыми уплотнениями.

Смазка консистентной смазкой (жировой барьер) может дополнительно повышать защиту в очень пыльной среде. Кольцевое пространство, заполненное консистентной смазкой, затрудняет прохождение абразивных частиц. При автоматической дозаправке смазку можно регулярно обновлять. Однако для гигиенических, фармацевтических или высокочистых процессов нужно оценивать, приемлема ли смазка как потенциальный источник посторонних веществ. Если возможное попадание смазочного материала в продукт недопустимо, сухоходные или газоподдерживаемые системы обычно являются лучшим выбором.

Если смеситель дополнительно нужно герметизировать от разрежения, избыточного давления, паров растворителя или высоких требований к containment, торцевое уплотнение часто является самым надёжным решением. Оно герметизирует через точно подогнанные друг к другу уплотнительные поверхности и может выполняться как простая или двойная система. Одинарное сухоходное торцевое уплотнение может быть достаточным при сухих порошках и умеренных перепадах давления. При токсичных или высокоактивных порошках, вакуумной эксплуатации, более высоких перепадах давления или особо строгих требованиях к защите от выбросов двойное исполнение обеспечивает дополнительную безопасность. Оно может эксплуатироваться с запирающим газом, запирающей жидкостью или сухой ступенью containment. Двойные, работающие под давлением газа уплотнения смесителей применяются, например, для предотвращения выбросов в атмосферу; для процессов смешивания также доступны сухоходные и газобарьерные системы уплотнений.

Двойные уплотнения с жидкостной смазкой могут обеспечивать высокую герметичность, а также охлаждение и смазку поверхностей скольжения. Однако они не являются автоматически наименее требовательным к обслуживанию вариантом. Систему запирающей жидкости нужно контролировать по давлению, температуре, уровню заполнения, чистоте и возможной утечке. При беспыльных сухих процессах сухие или газоподдерживаемые уплотнения часто проще, если это допускают перепад давления, частота вращения, температура и движение вала.

Также PTFE-манжетные или губчатые уплотнения могут подходить для простых сухих применений. Они компактны, экономичны и химически стойки. Их недостаток заключается в принципиальном контактном износе. При высокой частоте вращения, абразивной мелкой пыли, частых циклах пуск-стоп или высоких требованиях к отсутствию выбросов они поэтому обычно не являются первым выбором. Однако они могут быть целесообразны как дополнительное защитное уплотнение за лабиринтом или как простое решение для менее критичных применений.

Выбор малообслуживаемого уплотнения вала начинается с чёткого определения цели containment. Нужно определить, достаточно ли защиты от видимого выхода пыли или нужно соблюдать предельные значения экспозиции, требования к высокоактивным действующим веществам, ATEX, инертизации, вакууму или стерильным условиям. Затем оцениваются условия процесса: давление и вакуум, температура, частота вращения, биение вала, осевое перемещение вала, частота пуска-останова, метод очистки и возможные отложения продукта существенно влияют на выбор уплотнения. Также нужно учитывать размер частиц, абразивность, когезию, гигроскопичность, электростатический заряд, липкость, содержание растворителя и токсичность.

У фармацевтических и пищевых процессов дополнительно добавляются требования к гигиеничному дизайну, очищаемости, малозастойной конструкции и соответствию материалов. Жировые или масляные барьеры целесообразны только тогда, когда возможное попадание контролируемо и допустимо в рамках безопасности продукта. Для газовых барьеров нужно контролировать давление, расход газа, температуру уплотнения и при необходимости перепад давления. Такая сенсорика хотя и повышает первоначальные затраты на расчёт, но часто предотвращает незапланированные простои, отказы подшипников и потери продукта.