針對攪拌釜頂部安裝的機械密封，密封端面工作條件比較復雜，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械密封的特點和設計依據(jù)，提出了攪拌釜頂部安裝的機械密封設計思想。

　　引言

　　攪拌式反應釜是化工、制藥生產(chǎn)中的關鍵設備之一， 其運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，隨著石化、制藥工業(yè)的發(fā)展，同時從防止污染以及安全、節(jié)能等角度出發(fā)， 對軸封裝置的可靠性、壽命、泄漏量和經(jīng)濟性等方面的要求也越來越高。本文著重論述一種頂裝攪拌反應釜用機械密封。頂裝釜用機械密封一般工況復雜、攪拌軸長、軸徑大、介質(zhì)物理化學性質(zhì)多變化、壓力溫度波動大等，常使機械密封失效或損壞。

　　本文就一種攪拌釜頂部安裝的機械密封的設計作一概要的介紹。

1、頂裝反應釜機械密封特點

　　頂裝反應釜機械密封如圖1 所示，有以下特點[3]：

　　(1)頂裝釜用機械密封的技術問題性質(zhì)完全不同于泵用機械密封，因為它是處于氣相空間中(只有物料為滿釜時才是液相)，密封易出現(xiàn)“干運轉(zhuǎn)”。

　　(2)由于介質(zhì)是在釜內(nèi)進行化學反應，壓力、溫度、物料的形態(tài)等都是隨時間而變化的， 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)機械密封在常溫下使用時，由于摩擦面的發(fā)熱和密封的攪拌生熱會使密封室內(nèi)溫度上升。在高溫使用時，由于釜內(nèi)的熱傳導，將使溫度進一步上升，從而引起了摩擦面的液膜汽化，產(chǎn)生“干運轉(zhuǎn)”，并促進腐蝕，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釜，其長徑比大，又是單支承，其擺動量必然較大。在反應進行的過程當中， 由攪拌器漿葉和流體物料之間的相對運動所產(chǎn)生的渦流，必定引起攪拌軸的振動。

　　(5)由于下列原因還可能出現(xiàn)軸的竄動：①進料不均或液面太低;②反應物生成沒有控制好，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。

圖1 頂裝反應釜機械密封示意圖

2、設計思想

　　這種頂裝反應釜機械密封如圖2 所示， 有以下基本設計思想。

圖2 頂裝反應釜機械密封結(jié)構(gòu)圖

　　(1)采用安全性較高的雙端面機械密封裝置，以保證反應釜的密封性。

　　(2)設置冷卻水套，以改善密封的運行條件，如圖3所示。

圖3 設置冷卻水套

　　(3)在密封裝置的結(jié)構(gòu)中增設軸承，以減小軸的偏擺和竄動。

　　(4)從外部向密封室輸入清潔適宜的潤滑冷卻液體進行阻封，阻封液從低點A 進，從高點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，是影響機械密封性能的重要因素之一。它主要由三部分組成：①彈簧力ps，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滑狀態(tài)，還起到企圖推開端面的作用;③摩擦端面內(nèi)外側(cè)壓力通過補償環(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

　　化工、制藥生產(chǎn)中的攪拌反應釜，其泄漏量要求嚴格。如果泄漏量過大，將會導致產(chǎn)品不合格或停產(chǎn)，因此需要有效可靠的軸封裝置。實踐表明，機械密封裝置可以滿足其要求。