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反應釜用機械密封設計注意要點
由于反應釜逐步向高壓,、大直徑方向發(fā)展,,且與泵用機械密封相比轉(zhuǎn)速低,所以在設計時,,我們要注意以下幾點:
1,、密封環(huán)材料的選擇
由于反應釜大多密封氣體,選材上,,除考慮介質(zhì)的腐蝕作用外,,還要考慮材料本身無滲漏。當直徑較大時,,應采用整體表面復合材料,;當壓力較高時,宜采用較高的機械強度的高pv值組對材料,,當介質(zhì)壓力在10MPa以下時,,推薦用硬質(zhì)合金或碳化硅與碳石墨材料組對;當介質(zhì)壓力大于10MPa時,,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,。摩擦副材料的選擇除考慮壓力,、圓周速度外,還應與軸徑,、溫度,、潤滑、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,,啟動力矩有隨之的趨勢,。故密封環(huán)應選用強度高、剛性好的材料,。
2,、密封結構的設計
結構設計上,高壓及大直徑密封為保證密封可靠,,應選擇雙端面密封,。通常大氣端密封,由于壓差大,,設計成平衡型,;介質(zhì)端密封,由于密封腔內(nèi)密封流體的作用,,在密封端面兩側的壓差小,,可以設計成非平衡型,;但考慮當運行時釜內(nèi)介質(zhì)壓力或密封腔內(nèi)密封液壓力的不穩(wěn)定而造成壓力波動時也能滿足使用,也應設計成平衡型,。在一些引進裝置中,,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),,從而可以獲得較長的使用壽命。當釜內(nèi)壓力超過10MPa時,,建議采用多級機械密封裝置,。
3、幾何尺寸的確定
在高壓反應釜機械密封的設計中,,對密封環(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,,以及對于斷面回轉(zhuǎn)中心的偏心力作用所產(chǎn)生的力矩都會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,、熱應力變形和不平衡力所產(chǎn)生的變形等,應盡可能使形狀對稱和簡單,。支承方法也以背面接觸為宜,,端面凸臺連接處的圓角R要特別注意,在可能的情況下R盡量大些,,而其它倒角也應取適當值,,使之不存在銳角部分;摩擦面寬度匕隨軸徑而異,,強度上應有一定的安全系數(shù),。
由于攪拌軸振動大,懸臂支承轉(zhuǎn)軸擺動量大等因素,,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算
釜用機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釜密封在計算端面比壓時,補償環(huán)的重量不能忽略,。
5,、傳動機構的設計
對傳動機構而言,當壓力或直徑較大時,,應采用傳動機構,。若用普通的螺釘、銷來傳動,,由于力矩的作用,,有損壞的可能。故應采用鍵傳動等可靠的傳動機構,。
6,、密封的潤滑與冷卻
由于端面的摩擦、磨損,、發(fā)熱等因素會影響機械密封的壽命,,因此應采用潤滑和冷卻效果好且能與被密封介質(zhì)相容的潤滑油。高壓,、大直徑釜用機械密封尤其要重視對密封的潤滑及冷卻,。潤滑油的主要作用是:減少磨損、降低溫度,、防止銹蝕,、對振動產(chǎn)生阻尼、形成液膜等等,。目前所使用的攪拌反應釜多為立式,,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)液體潤滑,。
使用單端面機械密封時,,要密封外側要設置貯油腔,油面應高于密封端面10~20mm,,并定期檢查,、補充。
使用雙端面機械密封時,,由于兩端面間采用密封液通常,,可采用密封液機械密封進行潤滑、冷卻,??紤]到保持機械密封的摩擦面的潤滑和氣密性,,密封液利用潤滑油。為確保釜內(nèi)的物料不受潤滑油漏入的影響,,在機械密封的下部設一受油器,,以防止?jié)櫥吐┤敫獌?nèi)物料中。當然,,以流入釜內(nèi)既不影響反應也不污染物料的液體作潤滑劑為好,。故潤滑油的選用原則為:
①不含顆粒,,長期耐氧化且穩(wěn)定性好,;
②容易脫氣,,不易沉淀變質(zhì),,潤滑性好;
?、鄯栏g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,,若使用高粘度的潤滑油,不利于在摩擦滑動面上油膜的形成,,容易造成早期磨損,。相反,在高溫,、高壓下,,若使用低粘度潤滑油,因油膜強度低而會出現(xiàn)潤滑不良的現(xiàn)象,。