反應釜用機械密封

反應釜是化工、化纖、石油化工、製藥等生產過程的關鍵設備之一。它與泵和其他旋轉機械相比，具有獨特的使用條件與操作特點，因此，釜用機械密封雖然與泵用機械密封作用原理相同，但釜用機械由於其特殊性而自成體系。

反應釜一般由釜體、攪拌器、傳動機構和軸封裝置四部分組成。攪拌軸的安裝形式有頂部插入式、底部插入式和側插入式。因反應釜內發生化學反應，會引起壓力、溫度及物料形態的變化，故反應釜的機械密封的使用工況條件最為惡劣。

1.反應釜密封裝置的特點

了解不同類型的反應釜的特點，才能掌握設計機械密封的要點。

1.1攪拌軸側插入式反應釜

從潤滑角度來說，這類反應釜用機械密封一般不會出現潤滑不良問題，釜內介質的液面必須保持一定的高度。軸從一側伸出的反應釜，軸處於懸臂狀態，故容易產生振動，而機械密封對振動又比較敏感。若軸從兩側伸出，軸必須與釜體上的支撐裝置對中，而滿足這一要求是較困難的，因此軸與釜之間的平衡非常複雜。在操作溫度變化大的情況下，軸的伸縮量大，過大的伸縮量若全部由機械密封來承受，機械密封就容易失效。然而這類釜的轉速不高，只要採取相應的措施，這一問題是可以得到解決的。

1.2攪拌軸底部插入式反應釜

聚合反應釜己逐漸向大容積方向發展，它的攪拌軸也由頂部插入式向底部插入式轉變。底部插入式反應釜的特點在於攪拌軸短，軸所受的彎曲應力小，所以計算軸徑小，省工、省料。短軸比長軸的剛性好，變形小。但密封處於釜的底部，儘管可以確保密封的潤滑，然而由於固體雜質容易沉積在密封周圍，使摩擦端面產生磨粒磨損，且易造成運動部件阻塞結垢。在這種情況下，機械密封總是受液體的壓力作用，在需要修理或更換密封時，必須排空釜內的物料。當物料為高粘度的聚合物時，完全排空是比較困難的。為此，需要對機械密封進行特殊設計，同時採用特殊的措施，才能期望密封具有良好的工作性能和便於檢修。

1.3攪拌軸頂部插入式反應釜

頂部插入式攪拌軸反應釜應用最為廣泛，其密封所遇到的問題與前述不同。

①因密封置於釜的上部，處於氣相空間中(物料滿釜時才是液相)，則釜用機械密封所密封的介質大部分是氣體而不是液體。這樣，從密封端面的工作條件看，與泵用密封相比，潤滑條件差，易處於干摩擦狀態，造成端面磨損，故需要採用一定的潤滑冷卻方法。同時由於氣體滲漏性強，因此，對石墨環等空隙率大的材料，除水壓試驗外，還要增加氣密性試驗的要求。

②反應釜由於工藝條件的變化，壓力、溫度往往不是恆定的，經常波動。因而設計時應保證當壓力波動(高壓操作、低壓操作及真空操作)時也能滿足使用要求。

③頂部插入垂直安裝的攪拌軸，下端帶有攪拌，常處於懸臂狀態，由於長徑比大，加工和安裝精度不易保證，易產生較大的撓曲。且運行時，由於攪拌葉不均勻;液面太低或有禍流;進料不均，或反應沒控制好;壓力與溫度波動;壓力、溫度變化致使攪拌軸與釜體的變形;攪拌軸速度突然變化，或降溫導致聚合物粘度升高等因素都會加劇攪拌軸的振擺。為解決這個問題，為密封提供一個

相對無振擺的工作環境，使其密封運行平穩，一般要採用中間軸承及釜底軸承等措施加以限制，盡量減少軸的擺動對密封性能的影響。因此釜用機械密封對軸的徑向跳動的要求比泵用機械密封差的多，當軸徑}65mm時，徑向跳動<0.5mm;當軸徑>65mm時，徑向跳動<1mm;同時設計時應考慮動環和靜環有較好的浮動性和追隨性。

④釜用機械密封通常在大直徑、低轉速下使用。隨著科研、生產的發展，反應釜裝置趨向於大型化。釜的容積不斷增大，攪拌軸徑己超過300mm。但攪拌軸的轉速通常比較低，一般在200·300r/min以下，最高使用範圍為500r/min。當直徑大時，容易造成密封環變形，密封端面平直度難以保證等問題。當直徑大時，硬質密封環常採用表面複合材料。

⑤釜用機械密封由於尺寸大，零件重，更換比較複雜，因此，在設計時應考慮密封裝拆容易、簡單化。通常低參數釜用密封以外裝式安裝為主。對於高參數反應釜和大型反應釜，需逐一將機械密封部件安裝在釜上，要保證其精度是比較困難的。不少釜用機械密封的故障是因安裝不良而造成的。此時常把機械密封設計成組合集裝式，將機械密封、軸套、冷卻沖洗夾套、壓蓋及法蘭為組合體集裝起來，並在車間調試完畢，安裝時一起裝入釜上，無須再調整;維修時也一併拆卸下來，將備用密封整體裝上，舊組合體的修理與更換可在維修車間進行。這樣，使密封的安裝和維修過程大大加快，從而避免安裝誤差，減少了生產中的停工損失。

除考慮密封結構外，為方便機械密封裝拆，常在攪拌軸與傳動軸之間，留有一定尺寸空檔L,使空檔尺寸L大於密封件中最高零件或部件的尺寸，見圖1。這樣當檢修或更換機械密封時，只要拆卸聯軸器的空檔墊塊就可更換密封件了。而軸的聯接方式可採用帶短節的夾殼聯軸器或短軸聯軸器。這樣，只要拆卸夾殼聯軸器或短軸聯軸器即可取出機械密封零件。