高溫高壓釜用機(jī)械密封設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)
由于反應(yīng)釜逐步向高壓、大直徑方向發(fā)展，且與泵用機(jī)械密封相比轉(zhuǎn)速低，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，我們要注意以下幾點(diǎn)：
1、密封環(huán)材料的選擇
由于反應(yīng)釜大多密封氣體，選材上，除考慮介質(zhì)的腐蝕作用外，還要考慮材料本身無(wú)滲漏。當(dāng)直徑較大時(shí)，應(yīng)采用整體表面復(fù)合材料;當(dāng)壓力較高時(shí)，宜采用較高的機(jī)械強(qiáng)度的高pv值組對(duì)材料，當(dāng)介質(zhì)壓力在10MPa以下時(shí)，推薦用硬質(zhì)合金或碳化硅與碳石墨材料組對(duì);當(dāng)介質(zhì)壓力大于10MPa時(shí)，推薦用硬質(zhì)合金與硬質(zhì)合金、硬質(zhì)合金與銅合金、碳化硅與銅合金組對(duì)。摩擦副材料的選擇除考慮壓力、圓周速度外，還應(yīng)與軸徑、溫度、潤(rùn)滑、冷卻方法等全部條件綜合加以考慮。
高壓及大直徑密封，摩擦副端面易產(chǎn)生變形，特別是隨著介質(zhì)壓力的增加，啟動(dòng)力矩有隨之的趨勢(shì)。故密封環(huán)應(yīng)選用強(qiáng)度高、剛性好的材料。
2、密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，高壓及大直徑密封為保證密封可靠，應(yīng)選擇雙端面密封。通常大氣端密封，由于壓差大，設(shè)計(jì)成平衡型;介質(zhì)端密封，由于密封腔內(nèi)密封流體的作用，在密封端面兩側(cè)的壓差小，可以設(shè)計(jì)成非平衡型;但考慮當(dāng)運(yùn)行時(shí)釜內(nèi)介質(zhì)壓力或密封腔內(nèi)密封液壓力的不穩(wěn)定而造成壓力波動(dòng)時(shí)也能滿(mǎn)足使用，也應(yīng)設(shè)計(jì)成平衡型。在一些引進(jìn)裝置中，低壓工況密封也采用平衡型。這是為了減少端面摩擦熱，防止端面液膜蒸發(fā)，從而可以獲得較長(zhǎng)的使用壽命。當(dāng)釜內(nèi)壓力超過(guò)10MPa時(shí)，建議采用多級(jí)機(jī)械密封裝置。
3、幾何尺寸的確定
在高壓反應(yīng)釜機(jī)械密封的設(shè)計(jì)中，對(duì)密封環(huán)的形狀和支承方法，都要加以充分考慮。由于壓力作用所產(chǎn)生的彎曲，以及對(duì)于斷面回轉(zhuǎn)中心的偏心力作用所產(chǎn)生的力矩都會(huì)給密封特性造成很大的影響。靜止環(huán)由于受釜口法蘭尺寸的限制，徑向空間一般都不會(huì)太大。為此，要考慮環(huán)的形狀、支承方法、密封圈的位置等，使其耐壓、變形小。為避免壓力、熱應(yīng)力變形和不平衡力所產(chǎn)生的變形等，應(yīng)盡可能使形狀對(duì)稱(chēng)和簡(jiǎn)單。支承方法也以背面接觸為宜，端面凸臺(tái)連接處的圓角R要特別注意，在可能的情況下R盡量大些，而其它倒角也應(yīng)取適當(dāng)值，使之不存在銳角部分;摩擦面寬度匕隨軸徑而異，強(qiáng)度上應(yīng)有一定的安全系數(shù)。
由于攪拌軸振動(dòng)大，懸臂支承轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)量大等因素，靜止環(huán)與軸的間隙宜取較大值。
4、彈簧比壓和端面比壓的計(jì)算
釜用機(jī)械密封的彈簧比壓和端面比壓，要綜合密封可靠性和使用壽命綜合加以考慮。大軸徑頂部插入式反應(yīng)釜密封在計(jì)算端面比壓時(shí)，補(bǔ)償環(huán)的重量不能忽略。
5、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)而言，當(dāng)壓力或直徑較大時(shí)，應(yīng)采用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。若用普通的螺釘、銷(xiāo)來(lái)傳動(dòng)，由于力矩的作用，有損壞的可能。故應(yīng)采用鍵傳動(dòng)等可靠的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
6、密封的潤(rùn)滑與冷卻
由于端面的摩擦、磨損、發(fā)熱等因素會(huì)影響機(jī)械密封的壽命，因此應(yīng)采用潤(rùn)滑和冷卻效果好且能與被密封介質(zhì)相容的潤(rùn)滑油。高壓、大直徑釜用機(jī)械密封尤其要重視對(duì)密封的潤(rùn)滑及冷卻。潤(rùn)滑油的主要作用是：減少磨損、降低溫度、防止銹蝕、對(duì)振動(dòng)產(chǎn)生阻尼、形成液膜等等。目前所使用的攪拌反應(yīng)釜多為立式，攪拌軸由頂部插入，密封安裝在釜的上部，釜內(nèi)頂部大都為氣相。因此，不能期望用釜內(nèi)液體潤(rùn)滑。
使用單端面機(jī)械密封時(shí)，要密封外側(cè)要設(shè)置貯油腔，油面應(yīng)高于密封端面10~20mm，并定期檢查、補(bǔ)充。
使用雙端面機(jī)械密封時(shí)，由于兩端面間采用密封液通常，可采用密封液機(jī)械密封進(jìn)行潤(rùn)滑、冷卻。考慮到保持機(jī)械密封的摩擦面的潤(rùn)滑和氣密性，密封液利用潤(rùn)滑油。為確保釜內(nèi)的物料不受潤(rùn)滑油漏入的影響，在機(jī)械密封的下部設(shè)一受油器，以防止?jié)櫥吐┤敫獌?nèi)物料中。當(dāng)然，以流入釜內(nèi)既不影響反應(yīng)也不污染物料的液體作潤(rùn)滑劑為好。故潤(rùn)滑油的選用原則為：
①不含顆粒，長(zhǎng)期耐氧化且穩(wěn)定性好;
②容易脫氣，不易沉淀變質(zhì)，潤(rùn)滑性好;
③防腐蝕性好。此外，還要根據(jù)使用壓力、釜內(nèi)溫度、循環(huán)方式選定油的粘度。例如：在低溫、低壓情況下，若使用高粘度的潤(rùn)滑油，不利于在摩擦滑動(dòng)面上油膜的形成，容易造成早期磨損。相反，在高溫、高壓下，若使用低粘度潤(rùn)滑油，因油膜強(qiáng)度低而會(huì)出現(xiàn)潤(rùn)滑不良的現(xiàn)象。
