反應釜一般由(yóu)釜體、攪拌器、傳動機構和軸(zhóu)封裝置四部分組成。攪拌軸的安裝形式有(yǒu)頂(dǐng)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(dù)及物料形態的變化,故反應釜的機械密封的使用(yòng)工況條件最為惡劣。
1.反(fǎn)應釜密封裝置的特點
了解不同類型的反應釜的特點(diǎn),才能掌握設(shè)計機械密封的要點(diǎn)。
1.1攪拌軸側插入式反應釜(fǔ)
從潤滑角度來(lái)說,這類反應釜(fǔ)用機械(xiè)密封一般不會出現潤滑不良問題,釜內介質的液麵必(bì)須保持一定(dìng)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(mì)封對振動又比較敏感。若軸從兩側伸出,軸必須(xū)與釜體上的支撐裝置對中(zhōng),而滿足這一要求是較困難(nán)的,因此軸與釜之間的平衡(héng)非常複雜。在操作溫度變化大的情況下,軸的伸縮量大(dà),過(guò)大的伸縮(suō)量若全部由機械密封來承受,機械密封就(jiù)容易失效(xiào)。然而這類釜的轉速不高,隻要采取(qǔ)相應的(de)措施,這(zhè)一問題是可以得到(dào)解決的。
1.2攪拌軸底部插入式反應釜(fǔ)
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(shì)向底(dǐ)部插(chā)入式轉變。底部(bù)插入式反應釜的特(tè)點在於攪拌軸短,軸所受的彎曲應力小,所以計算(suàn)軸徑小,省工、省料。短軸比長軸的剛性好,變形小(xiǎo)。但密封處於釜的底部,盡(jìn)管可以確保密封的潤滑,然而由於固(gù)體雜質容易沉積在密封周圍,使摩擦端麵產生磨粒磨損,且易造成運動部件(jiàn)阻塞結(jié)垢。在這(zhè)種(zhǒng)情況下,機械密(mì)封總是受液體的壓力作用,在需(xū)要修理或更換密封時,必須排空釜內的物料。當(dāng)物料為高粘度(dù)的聚合物時,完全排空是比較困難的。為此(cǐ),需要對機械密封進行特殊設計,同時采用特殊的措施,才能期(qī)望(wàng)密封具(jù)有良好的工作性能(néng)和便於檢修。
1.3攪拌軸(zhóu)頂部插入式反應(yīng)釜
頂部插入式攪拌軸反應釜應用最為廣泛,其密封所(suǒ)遇(yù)到的問題與前述不同。
①因密封置於釜的(de)上部,處(chù)於氣相空間中(物(wù)料(liào)滿釜(fǔ)時才是液相),則釜用機械(xiè)密封所密封的介(jiè)質(zhì)大部分是氣(qì)體而不(bú)是液體。這樣,從密封(fēng)端麵(miàn)的工(gōng)作條(tiáo)件看,與泵用密封相比,潤滑條件差,易處於幹摩擦狀態,造成端麵磨(mó)損,故需(xū)要(yào)采用一定的潤滑冷(lěng)卻(què)方法。同時由於氣(qì)體滲漏性強,因此(cǐ),對(duì)石墨環等空隙率大的材(cái)料,除水壓試驗外,還要增加氣密性(xìng)試驗(yàn)的要求。
②反應釜由於(yú)工藝條件的變化,壓力、溫度往往不是恒(héng)定的,經常波動。因(yīn)而設計時應保證當壓力波(bō)動(dòng)(高壓操作、低壓(yā)操作及真空操作)時也能滿足使用(yòng)要(yào)求。
③頂部插入(rù)垂(chuí)直安裝(zhuāng)的攪(jiǎo)拌軸,下端帶有攪拌,常處於懸臂狀態,由(yóu)於長徑(jìng)比大,加工(gōng)和安裝精度(dù)不易保證,易產生較大的撓曲(qǔ)。且運(yùn)行時,由於攪拌葉不均勻;液麵太低或有禍流;進料不均,或反應沒控製好;壓力與溫度波動(dòng);壓力、溫度變化致使攪拌軸與釜體的變(biàn)形;攪拌軸速(sù)度突然變化,或降溫導致聚(jù)合物粘度升高等因素(sù)都會加劇攪拌(bàn)軸的振擺。為(wéi)解決(jué)這個問題(tí),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,一般要采用中(zhōng)間軸承及釜底軸承等措施(shī)加(jiā)以限製,盡量減少軸的(de)擺動對密封性能的影響(xiǎng)。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(jìng)向跳動<0.5mm;當軸徑>65mm時,徑向跳動<1 mm;同時設計時應考慮(lǜ)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(fǔ)裝置趨向於大型化。釜的容積不斷增大,攪(jiǎo)拌軸徑己超過300mm。但攪(jiǎo)拌(bàn)軸的轉速通常比較(jiào)低(dī),一般在200·300r/min以(yǐ)下,最高使(shǐ)用範圍為500r/min。當直徑大時,容易造成(chéng)密封環變形,密封(fēng)端麵平直度(dù)難以保證等(děng)問(wèn)題。當直徑大時,硬質密(mì)封環常采用表(biǎo)麵複合材(cái)料。
⑤釜用機械密(mì)封由於(yú)尺寸大,零件重,更換比較複雜,因此(cǐ),在設計時應考慮密封(fēng)裝拆容易、簡單(dān)化。通常低參數釜(fǔ)用密封以外裝式安(ān)裝為主。對於高參數反應釜和大型反應釜,需逐一將機械(xiè)密封部件安裝在釜上,要保證其精度是比較(jiào)困難的。不少釜用機械密封的故障是因安裝不良(liáng)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、冷卻衝洗夾套、壓蓋及法蘭為組合(hé)體集裝(zhuāng)起來,並在(zài)車間調試完畢,安裝時一起裝入(rù)釜上,無須再調整;維修時也一並拆卸下來,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(ān)裝和(hé)維修過程大大加(jiā)快,從而避免安(ān)裝誤(wù)差(chà),減少了生產中的停工(gōng)損失。
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