由于反應(yīng)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(shè)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(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滲漏,。當直徑較大時,,應(yīng)采用整體表面復(fù)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(yīng)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(yīng)選用強度高,、剛性好的材料,。
2、密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計
結(jié)構(gòu)設(shè)計上,,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(yīng)設(shè)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(yīng)釜機械密封的設(shè)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(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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(gòu)的設(shè)計
對傳動機構(gòu)而言,,當壓力或直徑較大時,,應(yīng)采用傳動機構(gòu)。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(yīng)采用鍵傳動等可靠的傳動機構(gòu),。
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(yīng)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(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)液體潤滑,。
使用單端面機械密封時,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,。考慮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(shè)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(yīng)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:
?、俨缓w粒,長期耐氧化且穩(wěn)定性好,;
?、谌菀酌摎猓灰壮恋碜冑|(zhì),,潤滑性好,;
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,。
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