反應(yīng)釜一般由釜體、攪拌器、傳動機構(gòu)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(cè)插入式。因反應(yīng)釜內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),會引起壓力、溫度及物料形態(tài)的變化,故反應(yīng)釜的機械密封的使用工況條件最為惡劣。
1.反應(yīng)釜密封裝置的特點
了解不同類型的反應(yīng)釜的特點,才能掌握設(shè)計機械密封的要點。
1.1攪拌軸側(cè)插入式反應(yīng)釜
從潤滑角度來說,這類反應(yīng)釜用機械密封一般不會出現(xiàn)潤滑不良問題,釜內(nèi)介質(zhì)的液面必須保持一定的高度。軸從一側(cè)伸出的反應(yīng)釜,軸處于懸臂狀態(tài),故容易產(chǎn)生振動,而機械密封對振動又比較敏感。若軸從兩側(cè)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復(fù)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(zhuǎn)速不高,只要采取相應(yīng)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(yīng)釜
聚合反應(yīng)釜己逐漸向大容積方向發(fā)展,它的攪拌軸也由頂部插入式向底部插入式轉(zhuǎn)變。底部插入式反應(yīng)釜的特點在于攪拌軸短,軸所受的彎曲應(yīng)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。但密封處于釜的底部,盡管可以確保密封的潤滑,然而由于固體雜質(zhì)容易沉積在密封周圍,使摩擦端面產(chǎn)生磨粒磨損,且易造成運動部件阻塞結(jié)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(nèi)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(shè)計,同時采用特殊的措施,才能期望密封具有良好的工作性能和便于檢修。
1.3攪拌軸頂部插入式反應(yīng)釜
頂部插入式攪拌軸反應(yīng)釜應(yīng)用最為廣泛,其密封所遇到的問題與前述不同。
?、僖蛎芊庵糜诟纳喜?,處于氣相空間中(物料滿釜時才是液相),則釜用機械密封所密封的介質(zhì)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,易處于干摩擦狀態(tài),造成端面磨損,故需要采用一定的潤滑冷卻方法。同時由于氣體滲漏性強,因此,對石墨環(huán)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(yīng)釜由于工藝條件的變化,壓力、溫度往往不是恒定的,經(jīng)常波動。因而設(shè)計時應(yīng)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。
?、垌敳坎迦氪怪卑惭b的攪拌軸,下端帶有攪拌,常處于懸臂狀態(tài),由于長徑比大,加工和安裝精度不易保證,易產(chǎn)生較大的撓曲。且運行時,由于攪拌葉不均勻;液面太低或有禍流;進料不均,或反應(yīng)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(dǎo)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(huán)境,使其密封運行平穩(wěn),一般要采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<1 mm;同時設(shè)計時應(yīng)考慮動環(huán)和靜環(huán)有較好的浮動性和追隨性。
?、芨脵C械密封通常在大直徑、低轉(zhuǎn)速下使用。隨著科研、生產(chǎn)的發(fā)展,反應(yīng)釜裝置趨向于大型化。釜的容積不斷增大,攪拌軸徑己超過300mm。但攪拌軸的轉(zhuǎn)速通常比較低,一般在200·300r/min以下,最高使用范圍為500r/min。當直徑大時,容易造成密封環(huán)變形,密封端面平直度難以保證等問題。當直徑大時,硬質(zhì)密封環(huán)常采用表面復(fù)合材料。
?、莞脵C械密封由于尺寸大,零件重,更換比較復(fù)雜,因此,在設(shè)計時應(yīng)考慮密封裝拆容易、簡單化。通常低參數(shù)釜用密封以外裝式安裝為主。對于高參數(shù)反應(yīng)釜和大型反應(yīng)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(shè)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,并在車間調(diào)試完畢,安裝時一起裝入釜上,無須再調(diào)整;維修時也一并拆卸下來,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(chǎn)中的停工損失。
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