机械搅拌通风发酵罐的轴封

  发酵罐的搅拌轴与不运动的罐体之间的密封很重要，它是确保不泄漏和不污染杂菌的关键部件之一。安装在旋转轴与罐体之间的部件称为轴封。轴封的作用是使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止工作介质（液体、气体）沿转动轴伸出设备之处泄漏和污染杂菌。搅拌轴的密封为动密封，这是由于搅拌轴是转动的，而顶盖是固定静止的，两个构件之间具有相对运动，这时的密封要按照动密封原理来进行设计。对动密封的基本要求是密封可靠，机构简单，使用寿命长。 

  发酵罐中使用最普遍的动密封有两种：填料函轴封和机械轴封（或称端面轴封）。填料函轴封是早期广泛使用的动密封装置，但由于该轴封死角多，很难彻底灭菌，容易渗漏及染菌；轴的磨损较严重，产生大量的摩擦热，增加了摩擦所损耗的功率；寿命较短，需经常更换填料。因此，现在已经很少使用动密封。 

  现代发酵罐普遍采用的是机械轴封。机械轴封的工作原理是靠弹性元件（弹簧、波纹管）及密封介质压力在两个精密的平面（动环和静环）间产生压紧力，相互贴紧，并做相对旋转运动而达到密封。其主要作用是将较易泄漏的轴面密封改变为较难渗漏的端面（径向）密封。

  机械轴封的基本结构由下列元件组成：摩擦副（即动环和静环）、弹簧加荷装置、辅助密封圈（动环密封圈和静环密封圈）。 

  机械轴封的优点有：①泄漏量极少，其泄漏量约为填料函密封的1％。这是由于环密封圈与转轴以及静环密封圈与压盖没有相对运动，几乎不受磨损，而且端面材料是由具有高度平直、滑动性、耐磨性好的适当材料构成的，即使无润滑性流体进行润滑，密封端面的泄漏量也是极少的。②使用工作寿命长，机械轴封的磨损部分只限于密封端面，由于选用适当的耐磨材料，因此它的磨损量极小，一般条件下可工作半年至一年，质量好的机械轴封寿命可达2～5年以上。③较少需要调整，摩擦功率损耗小，结构紧凑。 

  但由于结构复杂，密封加工精度要求高，安装技术要求高，因此机械轴封的初次成本较高。 

  ①动环和静环：由动环和静环所组成的摩擦副是机械轴封最重要的元件。动环和静环是在介质中做相对旋转摩擦滑动，由于摩擦生热、磨损和泄漏等现象，因此，摩擦副设计密封在给定的条件下，工作负荷最轻，密封效果最好，使用寿命最长。为此，动环和静环材料均要有良好的耐磨性，摩擦系数小，导热性能好，结构紧密，且动环的硬度应比静环大。通常，动环可用碳化钨钢，硬质合金，在有腐蚀介质的条件下可用不锈钢，或不锈钢表面堆焊硬质合金。静环用聚四氟乙烯或浸渍石墨。摩擦副端面宽度要适中，以降低摩擦升温；若端面太宽，则冷却和润滑效果不好；若过窄，则强度不足，易损坏。静环宽度一般为3～6mm，轴径小则取下限，轴径大则取高值。同时，动环的端面应比静环大1～3mm。对于装在罐内的内置式端面轴封的端面比压约为0.3～0.6Mpa，弹簧比压为0.05～0.25Mpa；外置式弹簧比压应比介质压强大0.2～0.3Mpa，对气体介质，端面比压可适当减少，但须大于0.1Mpa。应根据所要求的压紧力计算弹簧的大小根数，一般小轴用4根，大轴用6根。 

  ②弹簧加荷装置：弹簧加荷装置的作用是产生压紧力，使动静环端面压紧，密切接触，以确保密封。弹簧座靠旋紧的螺钉固定在轴上，用以支撑弹簧，传递扭矩。而弹簧压板用以承受压紧力，压紧静密封元件，传动扭矩带动动环。当工作压强为0.3～0.5Mpa时，采用2～2.5mm直径的弹簧，自由长度20～30mm，工作长度10～15mm。

  ③辅助密封元件：辅助密封元件有动环和静环的密封圈，用来密封动环与轴以及静环与静环座之间的缝隙。动环密封圈随轴一起旋转，故与轴及动环是相对静止的；静环密封圈是完全静止的。常用的动环密封圈为“O”形环；静环密封圈为平橡胶垫片。

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