淺析攪拌釜頂部安裝的機(jī)械密封設(shè)計(jì)思想
針對(duì)攪拌釜頂部安裝的機(jī)械密封，密封端面工作條件比較復(fù)雜，往往處于干摩擦及邊界摩擦狀態(tài)，端面磨損較大。該文分析了攪拌釜頂部安裝的機(jī)械密封的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)依據(jù)，提出了攪拌釜頂部安裝的機(jī)械密封設(shè)計(jì)思想。
引言
攪拌式反應(yīng)釜是化工、制藥生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備之一， 其運(yùn)行效率和可靠性很大程度上取決于軸封裝置的優(yōu)劣。
近年來(lái)，隨著石化、制藥工業(yè)的發(fā)展，同時(shí)從防止污染以及安全、節(jié)能等角度出發(fā)， 對(duì)軸封裝置的可靠性、壽命、泄漏量和經(jīng)濟(jì)性等方面的要求也越來(lái)越高。本文著重論述一種頂裝攪拌反應(yīng)釜用機(jī)械密封。頂裝釜用機(jī)械密封一般工況復(fù)雜、攪拌軸長(zhǎng)、軸徑大、介質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)多變化、壓力溫度波動(dòng)大等，常使機(jī)械密封失效或損壞。
本文就一種攪拌釜頂部安裝的機(jī)械密封的設(shè)計(jì)作一概要的介紹。
1、頂裝反應(yīng)釜機(jī)械密封特點(diǎn)
頂裝反應(yīng)釜機(jī)械密封如圖1 所示，有以下特點(diǎn)[3]：
(1)頂裝釜用機(jī)械密封的技術(shù)問(wèn)題性質(zhì)完全不同于泵用機(jī)械密封，因?yàn)樗翘幱跉庀嗫臻g中(只有物料為滿(mǎn)釜時(shí)才是液相)，密封易出現(xiàn)“干運(yùn)轉(zhuǎn)”。
(2)由于介質(zhì)是在釜內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，壓力、溫度、物料的形態(tài)等都是隨時(shí)間而變化的， 在壓力循環(huán)和冷熱循環(huán)的作用下，密封端面易產(chǎn)生變形。
(3)機(jī)械密封在常溫下使用時(shí)，由于摩擦面的發(fā)熱和密封的攪拌生熱會(huì)使密封室內(nèi)溫度上升。在高溫使用時(shí)，由于釜內(nèi)的熱傳導(dǎo)，將使溫度進(jìn)一步上升，從而引起了摩擦面的液膜汽化，產(chǎn)生“干運(yùn)轉(zhuǎn)”，并促進(jìn)腐蝕，加速輔助密封圈老化，致使密封性能在短期內(nèi)惡化。
(4)攪拌軸從頂部插人立式反應(yīng)釜，其長(zhǎng)徑比大，又是單支承，其擺動(dòng)量必然較大。在反應(yīng)進(jìn)行的過(guò)程當(dāng)中， 由攪拌器漿葉和流體物料之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的渦流，必定引起攪拌軸的振動(dòng)。
(5)由于下列原因還可能出現(xiàn)軸的竄動(dòng)：①進(jìn)料不均或液面太低;②反應(yīng)物生成沒(méi)有控制好，粘度增高;③攪拌器的速度突然變化; ④受熱膨脹或壓力和溫度產(chǎn)生波動(dòng)。
圖1 頂裝反應(yīng)釜機(jī)械密封示意圖
2、設(shè)計(jì)思想
這種頂裝反應(yīng)釜機(jī)械密封如圖2 所示， 有以下基本設(shè)計(jì)思想。
圖2 頂裝反應(yīng)釜機(jī)械密封結(jié)構(gòu)圖
(1)采用安全性較高的雙端面機(jī)械密封裝置，以保證反應(yīng)釜的密封性。
(2)設(shè)置冷卻水套，以改善密封的運(yùn)行條件，如圖3所示。
圖3 設(shè)置冷卻水套
(3)在密封裝置的結(jié)構(gòu)中增設(shè)軸承，以減小軸的偏擺和竄動(dòng)。
(4)從外部向密封室輸入清潔適宜的潤(rùn)滑冷卻液體進(jìn)行阻封，阻封液從低點(diǎn)A 進(jìn)，從高點(diǎn)B 出。
(5)載荷系數(shù)。作用在密封環(huán)帶單位面積上凈剩的閉合力端面比壓pc，是影響機(jī)械密封性能的重要因素之一。它主要由三部分組成：①?gòu)椈闪s，即彈性元件施加到密封環(huán)帶單位面積上的壓緊力;②平均液膜靜壓力pm，它除了保持密封面處于一定的潤(rùn)滑狀態(tài)，還起到企圖推開(kāi)端面的作用;③摩擦端面內(nèi)外側(cè)壓力通過(guò)補(bǔ)償環(huán)在端面上的作用力pb ，它受外載荷系數(shù)Ke或內(nèi)載荷系數(shù)KI的影響。
4、結(jié)束語(yǔ)
化工、制藥生產(chǎn)中的攪拌反應(yīng)釜，其泄漏量要求嚴(yán)格。如果泄漏量過(guò)大，將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品不合格或停產(chǎn)，因此需要有效可靠的軸封裝置。實(shí)踐表明，機(jī)械密封裝置可以滿(mǎn)足其要求。
