反应釜机械密封简介
反应釜的机械密封
反应釜的机械密封反应釜是一种常用于化学实验室和工业生产中的设备，用于进行化学反应。
为了保证反应釜的安全性和效率，机械密封成为不可或缺的一部分。
本文将探讨反应釜的机械密封的原理和应用。
一、机械密封的原理机械密封是通过静态密封和动态密封的组合来实现的。
静态密封是指在两个相对运动的部件之间使用密封垫片或填料，阻止流体或气体的泄漏。
动态密封则是通过旋转轴或活塞杆与密封件之间的紧密接触来防止泄漏。
机械密封的原理可以简化为两个关键要素：压力和摩擦。
首先，要保证在反应釜内部形成较高的压力，以防止反应物或产物泄漏。
其次，机械密封必须能够承受反应釜内部的压力，并且在摩擦的条件下实现可持续的密封性能。
二、机械密封的应用1. 化工领域在化工领域，机械密封广泛应用于各种反应釜中。
例如，用于聚合反应、蒸馏、萃取、合成等多种化学过程。
机械密封可以保证反应容器内部压力的稳定，并确保反应物料不泄漏或污染环境。
此外，机械密封还能够防止外部空气进入，对反应产物的纯度起到保护作用。
2. 制药行业在制药行业中，机械密封被广泛应用于制药反应釜和干燥设备中。
由于制药反应通常需要高温高压环境下进行，机械密封能够提供良好的密封性能，确保反应的可控性和安全性。
同时，机械密封也能够防止外界杂质进入反应体系，保证药品的质量和纯度。
3. 石油化工行业在石油化工行业中，机械密封用于密封泵和压缩机等设备，以防止泄漏和减少能源损失。
石油化工流程通常在高温高压条件下运行，机械密封能够承受较高的压力，保持设备的可靠性，降低维护成本。
三、机械密封的特点1. 密封性能好机械密封可以提供较好的密封效果，阻止反应釜中的物质泄漏或进入，保持反应体系的稳定和纯度。
2. 维护成本低相比于其他密封方式，机械密封的维护成本相对较低。
一旦密封件损坏，只需更换密封件本身即可，而不需要大规模拆卸和更换设备。
3. 适应性强机械密封适用于不同尺寸和工艺要求的反应釜，可以根据具体需求进行定制。
反应釜机械密封的原理和应用
反应釜机械密封的原理和应用本文由岩征仪器整理传统高压釜用双端面机械密封的缺陷，搪瓷反应釜搅拌轴一般为单支承悬臂轴，轴上带搪瓷反应釜有搅拌器。
旋转时由于物料阻力大，轴在低速重载下旋转产生的摆动很大，这样严重影响了机械密封的性能。
特别是当反应釜工作压力大于2.5MPa时，釜用机械密封在设计制造上存在较大难度。
常用双端面机械密封在实际使用中常常效果不理想，这种结构的机械密封在反应釜上使用主要存在以下缺点反应釜搅拌轴一般摆动大，该结构机械密封不能很好地解决这一问题，导致密封容易失效。
轴的摆会使动静环O形圈被挤烂；传动销被扭弯或扭断；动环由于轴的偏摆被卡死失去浮动性；动环密封面被过早拉伤；反应釜工作压力大于2.5MPa时，弹簧座紧定螺钉容易打滑导致密封失效；为此该结构机械密封还必须设置轴套，否则主轴容易被紧定螺钉打滑划伤报废。
另不设置轴套，轴的摆动使轴被动环O形圈磨损；从A入口必须输入高于介质压力的冷却液。
因此，该机构机械密封必须配置高压冷却循环系统，增大了投资。
一般都配高压油液冷却循环系统；由于冷却液压力高，对整个密封腔体要求提高。
密封腔体、轴套及机封组件必须设计成集装式，增大了成本；该结构机械密封载荷系数k不能调整得太小，端面比压P=Ps＋（k-0.5)Pi，该结构k一般不小于0.6，由于介质压力Pi大，因此端面比压超高，第一级密封摩擦副磨损严重，导致机械密封寿命短；该结构机械密封结构复杂，安装拆卸困难。
为了提高机械密封的浮动性，需要特别重视密封各部位间隙的调整。
如果动环与轴套的间隙太大，动环密封圈容易被挤烂或挤断。
如果间隙太小，容易出现动环被卡死。
动环与弹簧座、上静环与轴套的间隙等都必须严格控制。
反应釜设备庞大，接管众多，影响安装质量的因素增加，对安装工人技术水平要求高。
对反应釜以及机械密封配合部分的要求安装机械密封部位的轴制造公差为h8,光洁度为1.6。
安装动环密圈的轴（轴套）端部应做成角并修光。
釜用机械密封
表 2釜用机械密封适用压力、轴径、温度及转速范围系列代号压力， MPa轴径，mm温度，℃转速，m/s 204≤205≤206≤207≤30～ 220≤ 350≤2208≤212≤222≤釜用机械密封应优先采纳双端面结构型式，密封泄漏量要求不高的场合，可采纳单端面结构型式。
搅拌轴轴径系列应切合HG 3167 的规定。
当釜内介质温度不大于80℃时，可不加密封冷却水套。
4釜用机械密封系列常用的资料及适用范围釜用机械密封系列常用资料及适用范围参照表3、表 4 和表 5。
表 3 釜用机械密封常用资料及适用范围旋转环、静止环资料代号适用范围石墨浸渍酚醛树脂B q 酸、油、除硝酸等强氧化性酸外石墨浸渍呋喃树脂B k 酸、碱、油类、除硝酸等强氧化性酸外石墨浸渍环氧树脂B h 弱酸、碱、除硝酸等强氧化性酸外石墨浸渍锑合金A t 盐水、轻油、乙苯、苯乙烯、溶剂等铬镍钢 F 酸、碱、除盐酸、氢氟酸外金属表面熔焊镍基合金I h 弱酸、弱碱、醇、油、液态烃等金属表面熔焊钴基合金I g 弱酸、弱碱、醇、油、液态烃等金属表面喷涂J 油、乙苯、苯乙烯、溶剂、丙酮等氮化硅Q 酸、碱、有机物等镍硬质合金U1 油、酸、碱、有机物等钴硬质合金U2 油、弱酸、碱、有机物等无压烧结碳化硅O1 氢氟酸、有机酸、碱、有机物等反应烧结碳化硅O2 弱酸、碱、有机物等氧化铝V 除氢氟酸、高浓度酸外增强（填充玻纤）聚四氟乙烯Y t 氧化性酸、有机物等增强（填充石墨）聚四氟乙烯Y h 酸、有机物等表 4 釜用机械密封辅助密封圈资料、结构型式和适用范围辅助密封圈资料及结构型式代号适用范围丁腈橡胶 O形圈P1 油、水、醇等氟橡胶 O形圈V1 耐溶剂、耐酸硅橡胶 O形圈S1 醇、碱溶液氯丁橡胶 O形圈N1 无机酸、碱溶液乙丙橡胶 O形圈E1 氨水、碱溶液聚四氟乙烯 O形圈T1 各种腐化性介质，溶剂聚四氟乙烯 V 形圈T2 各种腐化性介质，溶剂聚四氟乙烯榫形圈T3 各种腐化性介质，溶剂橡胶包覆聚四氟乙烯O形圈M1 各种腐化性介质，溶剂表 5釜用机械密封弹簧和其他结构资料及适用范围弹簧和其他结构资料代号适用范围碳钢D一般介质铬镍钢F除盐酸、氢氟酸外的介质5釜用机构密封系列结构及基本尺寸釜用机械密封系列与反应釜连接法尺寸按HG 20592 的规定单端面小弹簧 204 型釜用机械密封结构见图 1。
205和206型机械密封的相关知识
一、205型机械密封
1、结构特点
反应釜用205型机械密封为双端面、多弹簧非平衡型结构。
主要靠密封腔内密封液与被密封介质间的压力差达到密封的目的，密封液另需一套装置来循环，整个系统比较复杂。
故仅用于密封易燃易爆，有毒及较强腐蚀介质的特殊场合。
2、适用范围
被密封介质：易燃、易爆有毒及较强腐蚀性介质。
密封腔压力：P1≤0.6Mpa
被密封介质压力：P2=（P1-0.1）Mpa
密封腔温度：-40℃~250℃
线速度：≤20m/s
二、206型机械密封
1、结构特点
反应釜用206型机械密封为双端面、多弹簧、平衡型结构。
其密封作用主要靠密封腔内的密封液与介质间的压力差来达到。
由于密封液的循环需另设一套循环装置，故增加了系统的复杂性。
所以只用于密封易燃、易爆、有毒及较强腐蚀性介质对密封要求极严的特殊场合。
磨擦副材质与辅助密封材质请根据实际工况选用。
2、适用范围
被密封介质：易燃、易爆有毒及较强腐蚀性介质。
密封腔压力：P1≤0.6Mpa
被密封介质压力：P2=（P1-0.1）Mpa
密封腔温度：-40℃~250℃
线速度：≤20m/s。
反应釜机械密封特点
反应釜机械密封特点
反应釜机械密封是用来保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置，在一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力(或磁力)作用下维持的。
反应釜机械密封结构的组成是由静止环(静环)1、旋转环(动环)2、弹性元件3、弹簧座4、紧定螺钉5、旋转环辅助密封圈6、和静止环辅助密封圈8等元件组成，而防转销7固定在压盖9上是以防止静止环转动。
与软填料密封相比较，有如下特点：
1、密封在长周期的运行中密封状态很可靠，泄漏率很小，其泄漏量一般仅为软填料密封的1/100；
2、在油、水类介质中的使用寿命长一般可达1～2年或更长时间，即使是在在化工介质中通常也能达半年以上；
3、机械密封摩擦功率消耗小，其摩擦功率仅为软填料密封的10%～50%；。
机械密封说明书
釜用机械密封使用说明书I S O9001认证企业化工部定点企业德州市鸿泰环保设备有限公司1 概述机械密封（端面密封）——是由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力的作用以及辅助密封的配合下，保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。
釜用机械密封，适用于各种钢制釜、搪瓷釜、搪玻璃釜搅拌轴及类似的立式旋转轴密封。
机械密封是一种精密装置，其密封性能和寿命在很大程度上取决于机械密封的安装精度及使用机械密封的搅拌设备操作条件。
实践证明，在安装机械密封之前对安装机械密封部位的容器法兰端面，搅拌轴轴径精度应进行检验，并精心安装，是避免密封过早失效延长使用寿命的有效途径。
2 釜用机械密封型式、适用工况型式及主要工作参数见表1。
表1 型式及主要工作参数适用工况条件见表2。
表2 适用工况结构改进型的适用工况条件见表3。
表3 改进型的适用工况注意：密封要求较高，轴需承受较大的径向力时，应选用带内置轴承的机械密封，但一般不作为轴的支承点。
若需要以此作为支承点时，应选用型号后带T的改进型机封。
3 釜用机械密封的安装安装前的有关要求对双端面机械密封在安装前应先进行静压试验，试验压力可不一定达到规定要求，主要是以防运输、搬运中损坏内部零件而进行的检查性试验。
安装机械密封部位的搅拌轴（或传动轴）应符合表4的规定。
表4 安装机封部位搅拌轴的精度 mm≤m≤m注：205、206、207型机封，安装机封部位搅拌轴径表面允许粗糙度均为Ra≤m。
当径向跳动公差达不到要求时，应考虑釜内增设中间轴承或底轴承，或选用带内置轴承的机械密封。
釜口法兰（或安装底盖）安装机架及机械密封的两端面应平行，其平行度应不大于，可在圆周上测量H高度值，以最大和最小值来计算（见图2）。
釜口法兰（或安装底盖）的接口平面是安装机械密封的基准平面。
此平面必须清除干净，应光滑平整不允许有脏物及凹凸不平等缺陷，与传动装置轴心线（即机架轴心线）应保持垂直，否则会影响机械密封的密封性能造成泄漏，该平面与轴线的垂直度应不大于；对中压釜用机械密封应不大于。
搅拌釜用机械密封
一种浮动环密封（双面开槽就成了迷宫密封)
4 其它型式釜用密封
釜用干气密封螺旋槽
螺旋槽结构主要由流槽、密封堰和密封坝三部分组成。密封堰阻止 气体沿圆周方向的流动，可以加大升压作用。密封坝的作用一是保证螺 旋槽产生足够的流体动压力，二是保证密封在静止时不产生泄漏。流体 动压槽起着泵送作用，形成流体膜，产生流体膜承载能力。 根据反应釜特点，通常采用具有较大的流体动压效应和气膜稳定性 的单向螺旋槽型。
4 其它型式釜用密封
反应釜的体积不断增大，轴封结构也越来越大，为了方便制造、安 装以及维护，剖分式机械密封应用于轴封结构。
双端面剖分式、非平衡、 多弹簧型机械密封
这是一种低压、低 速搪瓷反应器用轴 封结构。 弹簧座外圆周加工 成螺旋结构，起到 类似螺杆泵的作用。 剖分式动静环采用 凹凸结构。 辅助密封圈结构可 以是扣式密封圈或 者插口式密封圈
内间隙要小，加之环的预压接触，相应都增加了动环的刚度，降低甚至消除了动环抗轴
偏摆的浮动性，出现动环与静环端面不均匀接触，加速磨损或过烧端面而密封失效。 ④端面比压较小，减少磨损和功率消耗。
3 釜用机械密封
机械密封的端面比压是一个非常的参数，值的是单位密封面积所承但载荷的平均值。端 面比压过小密封端面不能良好的贴合，使泄漏率增大，但是比压过大会加快磨损，增大功率 消耗，增加发热。
一种聚丙烯反应釜轴封结构
3 釜用机械密封
目前反应釜用机械密封主要是接触式机械密封。相比于填料密封机械密封可 以轻易地将泄漏率控制在5ml/h，使用寿命长达1-3年等优点。接触式机械密封是 一对轴向紧密配合的端面在介质压力与弹性元件压力的作用下到密封效果装置。 但由于许多反应釜许多介质，轴封部分存在轴向摆动、径向跳动等附加运动，温 度、压力波动较大、启停频繁等，釜用还有待改善，。
反应釜用机械密封
1581 反应釜的结构概述反应釜按结构分为开式平盖式反应釜、开式对焊法兰式反应釜和闭式反应釜 三大类；按密封型式不同可分为填料密封、机械密封和磁力密封。
反应釜主要由釜体、釜盖、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置、支承等组成。
搅拌器形式通常有锚式、桨式、涡轮式、推进式或框式等，搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶。
其安装形式有搅拌轴顶部插入式、搅拌轴底部插入式和搅拌轴侧入式。
因生产中反应釜内的化学反应，会造成釜内压力、温度及物料形态发生变化，故反应釜的机械密封处于较为恶劣的工况条件。
2 反应釜轴封装置的工况分析2.1 搅拌轴侧入式反应釜 搅拌轴侧入式反应釜在生产中，釜内介质的液面必须保持一定的高度，其机械密封处润滑不良的问题极少出现。
2.2 搅拌轴底部插入式反应釜 搅拌轴底部插入式的优点是搅拌轴短，因此轴所受的弯曲应力小，计算轴径小。
另外，在刚度方面，短轴刚度要好于长轴的刚度，因而短轴变形小。
2.3 搅拌轴顶部插入式反应釜 搅拌轴顶部插入式反应釜被广泛应用。
这种顶部插入式的搅拌轴较长，长径比大，加工精度及安装精度一般较低，产生较大的绕曲是不易避免的。
其密封所遇到的问题与前两种形式不同。
再者这种形式的反应釜的密封装置位于釜的上部，釜内物料不满时，密封装置直接与气相接触，必须采取合理的润滑冷却方法以避免密封装置产生干摩擦。
3 反应釜机械密封原理3.1 反应釜用机械密封的组成反应釜用机械密封由弹簧加荷装置、动环、静环及辅助密封圈等四个部分组成。
它是解决搅拌轴密封的一种理想方式，按照密封面的对数，有单端面和双端面机械密封之分。
双端面机械密封一般配平衡循环系统，可在易燃、易爆、有毒及腐蚀、高真空等对密封要求更为严格的场合使用。
3.2 反应釜用机械密封工作原理通常情况下，反应釜用机械密封有以下四处：（1）反应釜的静环座与设备之间的密封，此处是静密封，采用一般垫片就可以达到密封效果；（2）反应釜静环与静环座之间的密封，也是静密封，通常采用弹性密封圈就可以防止泄漏；（3）反应釜动环与轴（或轴套）之间的密封，这也是一个相对静止的密封，一般采用“O”型密封圈密封。
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R3311机械密封特点
• 反应釜用机械密封的型式、机构与泵用机械密封在结构上 虽有差异，但其作用原理相同。一般来说，釜用密封转速 低，弹簧比压宜取大一些;搅拌轴振动大，密封件应设计 得坚实一些，封气时摩擦副环宜采用整体结构。考虑到转 轴摆动量大，静止环与轴的间隙宜取较大值。大轴径顶部 插入式反应釜密封在计算端面比压时，补偿环的重量不能 忽视。
•
多弹簧式——在补偿机构中有多个弹簧。用于较大轴
径。密封端面上弹簧力分布较均匀，但弹簧丝直径小，腐
蚀对弹簧影响较大。
机械密封的多种形式
• 5、按补偿机构是否随轴旋转，分为旋转式和静止式机械 密封。
• 旋转式——补偿环随轴旋转。 • 静止式——补偿环不随轴旋转。 • 一般的机械密封常采用旋转式，因为补偿机构及轴的结构
简单，径向尺寸较小。但在高速条件下，补偿环及其它转 动零件产生的离心力影响较大，动平衡要求高，采用静止 式较为合适。
机械密封的多种形式
• 6、接触式和非接触式密封区别 • 接触式——是指密封面微凸体接触的机械密封，密封间隙
h=0.5~1.0um。普通机械密封均属接触式机械密封。接触 式机械密封在端面处不产生使两端面间保持一定间隙的气 膜或液膜动压力。通常接触面积小，且操作可靠，泄露率 低。
轴封装置
• 轴封装置的作用是使传动轴穿过釜封头的部位在压差作用 下不发生泄漏或渗入。搅拌反应釜最常用的轴封装置有两 种：填料密封、机械密封
• (1)填料密封。基本构件有填料箱、软填料、压盖、轴套和 压紧螺栓等。填料密封的特点是，结构简单，装拆方便; 有微量泄漏，易磨损，需要经常更换填料且功耗较大。
•
弹簧外置式——弹簧置于密封流体之外。
•
弹簧内置式的密封端面受力状态好，泄漏量小，冷却
与润滑好。所以，除了带腐蚀性的介质外，应尽可能采用
内置式结构。
机械密封的多种形式
• 4、按补偿结构中的弹簧个数，分为单弹簧式和多弹簧式 的机械密封。
•
单弹簧式——在补偿机构中只有一个弹簧。它用于负
荷较轻、轴径较小的场合。
反
应
支 承
轴 封 装
传 动 装
搅 拌 器
夹 套
釜 盖
釜 体
置置
釜 的 结 构
相关信息
• 反应容器（釜体）:根据容量大小及物料反应要求设计压 力来确定板材厚薄；材质一般为不锈钢（304不锈钢、 321不锈钢、316L不锈钢）、碳钢（A3）。
• 传动机构：电机、减速机、机架、联轴器、轴承、联接板 等组成。
R3311机械密封特点
• 顶部插入式搅拌反应釜用单端面机械密封。用于压力不高、 介质无腐蚀性和毒性的场合。它的使用参数为：压力：真 空状态～0.6MPa;温度-20～+150℃;速度：2m/s。由常压 的冷却水流通循环，并润滑密封滑动端面和降低密封元件 温度。温度低，O型圈不易老化变形。非补偿环为硬质环， 用夹紧式固定;补偿环为软环，镶嵌硬质石墨。密封设计 为部分平衡环，可克服普通外装式结构因介质压力升高， 端面被推开的弊病。
R3311机械密封特点
• 1)搅拌叶不均匀 • 2)液面太低或有涡流。 • 3)进料不均，或反应没控制好。 • 4)压力与温度波动。 • 5)压力、温度变化致使搅拌轴与釜体的变形。 • 6)搅拌器速度突然变化，或降温导致聚合物粘度升高等。 • 顶部插入式反应釜的搅拌轴长径比大，通常要设中间轴承，
为密封提供一个相对无振摆的工作环境，使其密封运行平 稳。
• 传热装置:有夹套、内盘管、外盘管等；采用有机热载体 循环（导热油）或蒸汽、热水等方式加热；冷却水、冷冻 水、冷导热油或自然风等方式冷却。
• 密封装置：有机械密封、填料密封等。
搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶，也可根据用 户的要求任意选配。釜壁外设置夹套，或在器内设置换热面， 也可通过外循环进行换热。支承座有支承式或耳式支座等。 转速超过160转以上宜使用齿轮减速机。
反应釜机械密封
反应釜
• 反应釜的广义理解即有物 理或化学反应的容器，通 过对容器的结构设计与参 数配置，实现工艺要求的 加热、蒸发、冷却及低高 速的混配功能。
• 反应釜广泛应用于石油、 化工、橡胶、农药、染料、 医药、食品，用来完成硫 化、硝化、氢化、烃化、 聚合、酯化、缩合等工艺 过程的压力容器，例如反 应器、反应锅、分解锅、 聚合釜等；
R3311机械密封特点
• 搅拌轴顶部插入式反应釜。 顶部插入式搅拌轴反应釜 应用广泛，因密封置于釜 的上部，处于气相空间中 (物料满釜时才是液相)， 为了避免密封干摩擦，需 要采用一定的润滑冷却方 法。顶部插入式垂直安装 的搅拌轴，长径比大，加 工和安装精度可能较低， 因此必然会产生较大的挠 曲。运动时，下列因素会 加剧搅拌轴的振摆。
• (2)机械密封。与填料密封相比，机械密封功耗小，泄漏率 低(仅为填料密封泄漏量的1%)，密封性能可靠，使用寿命 长，不需要经常检修(一般一年检修一次);但其结构复杂， 安装和检修不如填料密封方便。
机械密封
• 其主要构件有动环、 静环、弹簧座、辅助 密封圈等。
机械密封的多种形式
• 为了适应不同工作条件的需要，为单端面、双端面等机械密封。
•
单端面——在密封装置中只有一对密封端面。它结构
简单，是常用的机械密封型式。
•
双端面——在密封装置中具有两对密封端面。它结构
复杂，适用于强腐蚀、易燃易爆、有毒有害介质以及真空
的场合。
机械密封的多种形式
• 2、按密封流体作用在密封端面上的压力是卸荷或不卸荷， 可分为平衡式和非平衡式机械密封。
•
平衡式——密封流体作用在密封端面上压力部分卸荷
或全部卸荷。
•
非平衡式——密封流体作用在密封端面上的压力不卸
荷。
•
平衡式适用于中、高压条件的机械密封;非平衡式适
用于低压条件的机械密封。
机械密封的多种形式
• 3、按弹簧是否置于密封流体之内，分为弹簧内置式和弹 簧外置式机械密封。
•
弹簧内置式——弹簧置于密封流体之内。
机械密封常识
聚四氟乙烯密封圈有何特点？
• 聚四氟乙烯（PTFE）与橡胶比较，具有较大的刚度，较 低的弹性和冷流性。耐热、耐油和耐腐蚀性比一般橡胶好， 使用温度为-18~250°。而且耐水性、耐老化性、不燃性、 韧性及加工性能都很好。聚四氟乙烯也存在一些缺点，使 用范围受到一定限制，最大的缺点就是冷流性，其次是导 热性很差，它在作为密封环时，摩擦热很难导出，使温度 升高，密封性能恶化。所以这种密封环只能用在压力转速 不高的场合且需要降温散热措施。