【正文】 31 流體壓力沿一組填料的分布情況可用 4個(gè)填料環(huán)，在固定的軸向壓盞力 1． 72MP8作用下，分別承受 o． 035— o． 52MPa(低壓 )和 1． 72— 5． 17MPB(高壓 )的內(nèi)壓時(shí)，沿填科高度內(nèi)壓降落的情形。可以看到，無論內(nèi)壓高或低 *起密封作用的總是與壓蓋相鄰的兩個(gè)填料環(huán)，因?yàn)榇藘商盍檄h(huán)差不多承擔(dān)了 756的密封作用。由此可知．一個(gè)填料組要達(dá)到密封要求．只需要 2個(gè)或 3個(gè)填料環(huán)就夠了。然而，為了補(bǔ)償境科磨損和有利于減壓，并為了減輕袖的磨損和在某些場合保護(hù)密封的環(huán)不受含磨蝕粒子介質(zhì) 的侵害，建議在設(shè)計(jì)填科箱時(shí)應(yīng)采用的垣料環(huán)數(shù)為：對(duì)于不帶分油環(huán)的填料箱可用 5—6個(gè)填料環(huán)； 對(duì)于帶分油環(huán)的填料箱則以分油環(huán)為界，上面用 2個(gè)．下面用 3 個(gè)；對(duì)用于危險(xiǎn)液體的覆蓋式壓蓋所用的境料環(huán)數(shù)可為 8 或 10個(gè)．根據(jù)使用情況而定。高壓裝置常用較多的填料環(huán)數(shù)。 選用帶分油環(huán)的填料箱，以分油環(huán)為分界，上面一個(gè)下面一個(gè)填料環(huán)。 填料密封的需用功率 通過軸與填料間的液體或者氣體軸向流失，允許的泄漏量一般是已知的或者是可固定的，經(jīng)常為 3/3mm ；相當(dāng)于每分鐘 2滴。 填料密封的需用功率可由下式計(jì)算 式中 1l —— 填料箱的截面長度 ? —— 液體粘度， Pas d—— 軸徑， mm p —— 通過填料箱的壓 力降， Mpa。 2 1 0 22 13910 . 2 6 1 19561 . 1 6 7 1 0 d l pNH P Wq?? ? ??南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 機(jī)械密封的設(shè)計(jì)計(jì)算 密封接觸面內(nèi)外徑的計(jì)算 主要取決于面積比 K和接觸面寬度 b,按照《化工設(shè)備設(shè)計(jì)》表 106，將 b取為 ， k取為 設(shè)內(nèi)徑為 1D ，外徑為 2D ，攪拌軸軸徑為 d ? ? 2 222 2 2 4 5 5 .2D k b k b k b d m m? ? ? ? ? 12 2 4 9 .2D D b m m? ? ? 端面比壓與彈簧比壓選擇 通常所講的機(jī)械密封緊力就是端面比壓，即密封端面單位面積上所受的力，用 cP表示。它決定著功率、摩擦熱、密封性和端面磨損的大小，是影響機(jī)械密封性能的主要參數(shù)之一 : cP 過大，將使機(jī)械密封摩擦面發(fā)熱，加速端面磨損，增加摩擦功率 。 cP過小，密封則容易泄漏。 有彈簧力作用在密封單位面積上的壓力稱為彈簧壓力，用 sP 表示。端面壓力可根據(jù)作用在補(bǔ)償環(huán)上的力平衡來確定，它主要取決于密封結(jié)構(gòu)型式和介質(zhì)壓力。 內(nèi)裝式根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 10326查得端面比壓 cP 取 ,彈簧比壓 sP 取. 端面比壓計(jì)算 密封環(huán)接觸端面平均壓力 P MPa??? 反壓力系數(shù) ? 不僅 與密封端面 尺寸 有關(guān)系，而且和介質(zhì)粘度有關(guān)。 密封環(huán)接觸端面液膜推開力 ? ?21212 DDDD? ????? ?2221 1 4 7 . 5 24 PR D D P N?? ? ?機(jī)械密封反應(yīng)釜 的設(shè)計(jì) 33 總的彈簧力 ? ?2221 7 3 .7 64ssF D D P N?? ? ? 介質(zhì)作用力 ? ?2220 2 5 7 . 6 64LLF D d P N?? ? ? 動(dòng)環(huán)所受的合力 F F R N? ? ? ? 端面比壓 校驗(yàn) cP? 值 動(dòng)靜環(huán)的材質(zhì)選擇 動(dòng)環(huán)和靜環(huán)是機(jī)械密封的重要零件，由于它們是一對(duì)摩擦副，而是在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)還須和被密封介質(zhì)接觸。因此，在選擇動(dòng)、靜環(huán)材料 時(shí)，除了必須考慮它們的耐磨性之外、還須考慮它們的耐腐蝕性。摩擦副配對(duì)材料的硬度應(yīng)不相同， 一般是一高一低。但在采用硬質(zhì)合金的情況下，不受此限。 在機(jī)械密封中，除了動(dòng)環(huán)與靜環(huán)的接觸面是泄漏通道之外，還有動(dòng)環(huán)與軸之間、靜環(huán)與支座之間的間隙也是泄漏通道。因此，必須用密封困將這些通道堵住，以免沿這些通道發(fā)生泄漏。由于密封圈相對(duì)于被密封間隙是靜止的，故稱它們?yōu)殪o密封元件。靜密封元件的橫斷面是多種多樣的，材料也不相同，但實(shí)際上采用的都是具有一定彈性的材料，因?yàn)閺椥圆目茖?duì)表面粗隨度有較大的適應(yīng)性。 對(duì)靜密封元件的材料 要求，主要取決于所接觸介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和溫度。在介質(zhì)溫度不高 (80Y以下 )和對(duì)橡膠不發(fā)生影響的情況下，使用天然棕膠或合成橡膠制成的 O形圈最適宜。若介質(zhì)溫度高于 80℃低于 250℃或?qū)ο鹉z有不好的作用時(shí) ,最好是用聚四氟乙烯作靜密封材料。為了保證靜密封元件在初始狀態(tài)的密封，用于機(jī)械密封的橡膠 o形密封因，其壓縮量必須是橫斷面直徑的 5%10%，材料硬度應(yīng)在自氏 6580之間。在使用橡膠 o形環(huán)時(shí)動(dòng)環(huán)與軸之間、靜環(huán)與支座之間的裝配間隙 (也必須注意。若間隙過大，則在高壓情況下， o形環(huán)有被擠出的危險(xiǎn)；若間隙過小，則動(dòng)環(huán)與靜環(huán)的浮動(dòng)性差。 ? ?21 4 6 /120D D n ms?? ???? ?2221 FP M P aDD????南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 綜上所述，查《過程裝備設(shè)計(jì)》表 815，選擇石墨漬樹脂為動(dòng)環(huán)材料，選擇碳化鎢為靜環(huán)材料 端面幾何尺寸計(jì)算 端面接觸寬度 b取 3mm,軟環(huán)端面凸臺(tái)高度根據(jù)材料強(qiáng)度、耐磨能力及壽命確定，通常選用 2~3mm 。端面內(nèi)外徑棱緣不允許有倒角。 靜環(huán)內(nèi)徑與軸的間隙（ Dd） =1 動(dòng)環(huán)內(nèi)徑與軸的間隙根據(jù)軸徑的大小一般取 1mm ，用以補(bǔ)償靜環(huán)的偏斜、軸的振動(dòng)而造成摩擦副不貼合和比壓不均勻。 機(jī)械密封摩 擦功率的計(jì)算 機(jī)械密封的摩擦功率包括密封端面摩擦功率和旋轉(zhuǎn)組件對(duì)介質(zhì)的攪拌功率，一般情況下后者比前者小得多，而且也難準(zhǔn)確計(jì)算，通常按照下式計(jì)算密封端面摩擦功率。 f d bp v kW??? 式中 md —— 密封端面平均直徑， m, 122m DDd ??。 b—— 密封環(huán)接觸端面寬度， m, 212DDb ?? v—— 密封環(huán)接觸端面平均速度， m/s, f —— 密封環(huán)接觸端面摩擦因數(shù)，查表 10328取 60mdnv ??機(jī)械密封反應(yīng)釜 的設(shè)計(jì) 35 輔助密封材料的設(shè)計(jì)選材 輔助密封材料材質(zhì)的選擇 在機(jī)械密封中，除了動(dòng)環(huán)與靜環(huán)的接觸面是泄漏通道外，還有動(dòng)環(huán)與軸之間的間隙也是泄漏通道。因此，必須用輔助密封圈封堵這些通道，以免介質(zhì)沿著這些通道發(fā)生泄漏。輔助密封圈的橫斷面是多種多樣的，材料也不相同，但實(shí)際上采用的都是具有一定彈性的材料，因?yàn)閺椥圆牧蠈?duì)表面粗糙度有較大的適應(yīng)性。根據(jù)輔助密封圈的使用特點(diǎn)，對(duì)輔助密封圈提出了如下的一些基本要求 :使用溫度范圍廣，在高溫下不會(huì)粘著、不變硬、不脆化和不失去彈性等 。要有適當(dāng)?shù)牧W(xué)性能，如扯斷強(qiáng)度及其延伸率、耐壓等，在壓力作用下無顯著變形，有優(yōu)良的抗撕裂性、耐磨性和耐壓性等 。便于校正并可得到高的精度 ?？菇橘|(zhì)腐蝕、溶解、溶脹、老化等性能好，對(duì)介質(zhì)不應(yīng)有污染等。生產(chǎn)實(shí)際中對(duì)輔助密封圈的材料要求主要取于所接觸介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和溫度。在介質(zhì)溫度不高 (80℃以下 )和對(duì)橡膠材料性質(zhì)影響不大的情況下，一般宜采用天然橡膠或合成橡膠制成的 0形圈。若介質(zhì)溫度高于 80℃、低于 250℃或存在對(duì)橡膠性能產(chǎn)生不良的影響時(shí)，通常可以選擇聚 四氟乙烯作密封圈的材料。為了保證密封圈在初始狀態(tài)的密封，用于機(jī)械密封的橡膠 O形密封圈，其壓縮量必須是橫斷面直徑的5%~10%，材料硬度應(yīng)在邵氏硬度 65一 80之間為宜。 橡膠有較好的彈性、緩沖性、吸振性、耐熱性、耐腐蝕性。橡膠密封圈的密封效果好，應(yīng)用最廣泛。常用的橡膠有硅橡膠、丁睛橡膠、氯丁橡膠和氟橡膠等。根據(jù)《過程裝備設(shè)計(jì)》表 815，結(jié)合工作環(huán)境，選取丁晴橡膠，輔助密封包括動(dòng)、靜環(huán)的密封圈 結(jié)構(gòu)形式 為了便于拆裝，將輔助密封圈設(shè)計(jì)成以下剖分式形狀 南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 圖 輔助密封圈形式 彈簧元件及彈簧力的計(jì)算 彈簧力的計(jì)算 彈簧力是維持機(jī)械密封的初始密封 (內(nèi)裝式 )或最終密封 (外裝非平衡式 )很重要的一個(gè)力。通常這個(gè)力的大小取決于瘡封面接觸面積的大小以及所需的彈簧比壓．因此在計(jì)算機(jī)械密封所需的彈簧力時(shí)，必須先知道這兩個(gè)數(shù)據(jù)。關(guān)于機(jī)械密封彈簧 比壓的數(shù)值，由于其安裝位置不同而異。對(duì)于內(nèi)裝式其值在 TP =— 0． 4MPa之間，對(duì)于外裝非平衡式則為 1( ~ )TPp?? MPa 之間，其中 P1 為被密封流體的壓力。 彈簧力式維持機(jī)械密封的初始密封（內(nèi)裝式）或者最終密封（外裝平衡式）很重要的一個(gè)力。通常這個(gè)力的大小取決于密封面接觸面積的大小以及所需的彈簧比壓。 ? ?22210 . 2 1 2 7 . 64T L TW A P D D N?? ? ? ? 機(jī)械密封反應(yīng)釜 的設(shè)計(jì) 37 彈簧材料的選取 機(jī)械密封中可以采用彈簧以保證的密封端面良好貼合，以及自動(dòng)補(bǔ)償密封端面的磨損。因此要求彈簧的材料應(yīng)具有耐介質(zhì)腐蝕，長期工作后仍能保持一定的彈性。常用的材料主要有磷青銅、碳素彈簧鋼、鉻鋼、不銹鋼、特殊合金等。根據(jù)工作環(huán)境最終選用 4Cr13 密封裝置整體設(shè)計(jì) 圖 1－主軸 2－法蘭連接件 3－填料函 4－軟填料 5－碟形彈簧 6－填料壓蓋 7－靜環(huán)座 8－靜環(huán) 9－動(dòng)環(huán) 10－彈性元件 南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 38 參考文獻(xiàn) [1]朱有庭 . 化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)（上、下卷） [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2022. [2]蔡紀(jì)寧，張莉彥 . 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2022. [3]方書起 . 化工設(shè)備課程設(shè)計(jì)指導(dǎo) [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2022. [4]茅曉東 . 典型化工設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo) [M]. 上海： 華東理工大學(xué)出版社， 1995. [5]王凱，虞軍 . 攪拌設(shè)備 [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2022. [6]鄭津洋，董其伍，桑芝富 . 過程設(shè)備設(shè)計(jì) [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2022. [7]任濟(jì)生，唐道武，馬克新 . 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) [M]. 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社， 2022. [8]王凱，馮連芳 . 混合設(shè)備設(shè)計(jì) [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2022. [9]成大先 . 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2022. 機(jī)械密封反應(yīng)釜 的設(shè)計(jì) 39 鳴謝 在 為期 幾個(gè)月 的設(shè)計(jì)里，在此 畢業(yè) 設(shè)計(jì)過程中首相要感謝 季維英 老師，在這次 畢業(yè) 設(shè)計(jì)中給予我們的指導(dǎo)，由于對(duì)知識(shí)了解的不全面和自己實(shí)際實(shí)踐能力的不足，所以，在設(shè)計(jì)整個(gè)過程中難免遇到這樣那樣的難題不知該如何處理，幸好有來老師耐心教誨，給予我們及時(shí)必要的指導(dǎo)，在此向來老師表最誠摯的感謝！ 畢業(yè) 設(shè)計(jì)不同于書本理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，有些問題是實(shí)際實(shí)踐過程中的，無法用理論推導(dǎo)得到，因此不免過程中有很多困難，但通過與同學(xué)的交流和探討，查閱文獻(xiàn)資料，查閱互聯(lián)網(wǎng)以及在來老師的指導(dǎo)幫助下，問題都得到很好的解決。這讓我深深意識(shí)到自己知識(shí)體系的 漏洞，自己知識(shí)體系的不足，但同時(shí)也深刻體會(huì)到同學(xué)間的團(tuán)結(jié)互助的精神。 通過此次 畢業(yè) 設(shè)計(jì)，使我查閱文獻(xiàn)的能力和對(duì)數(shù)據(jù)的選擇判斷能力得到了很好的鍛煉，同時(shí)我也意識(shí)到自己應(yīng)該把所學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到設(shè)計(jì)中來。同時(shí)在設(shè)計(jì)中同學(xué)之間的相互班長，相互交流，認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步加深，對(duì)設(shè)計(jì)中遇到的問題進(jìn)行討論，使彼此的設(shè)計(jì)更加完善，對(duì)設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)更加深刻。在此再次感謝我各位親愛的同學(xué)們。 南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 40