反應釜用機械密封設計注意要點

由于反應釜逐步向高壓、大直徑方向發展，且與泵用機械密封相比轉速低，所以在設計時，我們要注意以下幾點：
　　1、密封環材料的選擇
　　由于反應釜大多密封氣體，選材上，除考慮介質的腐蝕作用外，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，當介質壓力在10MPa以下時，推薦用硬質合金或碳化硅與碳石墨材料組對；當介質壓力大于10MPa時，推薦用硬質合金與硬質合金、硬質合金與銅合金、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，摩擦副端面易產生變形，特別是隨著介質壓力的增加，啟動力矩有隨之的趨勢。故密封環應選用強度高、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；介質端密封，由于密封腔內密封流體的作用，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介質壓力或密封腔內密封液壓力的不穩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，從而可以獲得較長的使用壽命。當釜內壓力超過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，對密封環的形狀和支承方法，都要加以充分考慮。由于壓力作用所產生的彎曲，以及對于斷面回轉中心的偏心力作用所產生的力矩都會給密封特性造成很大的影響。靜止環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。
　　由于攪拌軸振動大，懸臂支承轉軸擺動量大等因素，靜止環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，釜內頂部大都為氣相。因此，不能期望用釜內液體潤滑。
　　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。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，以防止潤滑油漏入釜內物料中。當然，以流入釜內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，長期耐氧化且穩定性好；
　　②容易脫氣，不易沉淀變質，潤滑性好；
　　③防腐蝕性好。此外，還要根據使用壓力、釜內溫度、循環方式選定油的粘度。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潤滑不良的現象。