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機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐之軸封

發(fā)酵罐的攪拌軸與不運(yùn)動(dòng)的罐體之間的密封很重要，它是確保不泄漏和不污染雜菌的關(guān)鍵部件中的員。安裝在旋轉(zhuǎn)軸與罐體之間的部件稱為軸封。軸封的作用是使罐頂或罐底與軸之間的縫隙加以密封，防止工作介質(zhì)（液體、氣體）沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸伸出設(shè)備之處泄漏和污染雜菌。攪拌軸的密封為動(dòng)密封，這是由于攪拌軸是轉(zhuǎn)動(dòng)的，而頂蓋是固定靜止的，兩個(gè)構(gòu)件之間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)的密封要按照動(dòng)密封原理來進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)動(dòng)密封的基本要求是密封可靠，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)。

發(fā)酵罐中使用普遍的動(dòng)密封有兩種：填料函軸封和機(jī)械軸封（或稱端面軸封）。填料函軸封是早期廣泛使用的動(dòng)密封裝置，但由于該軸封死角多，很難滅菌，容易滲漏及染菌；軸的磨損較嚴(yán)重，產(chǎn)生大量的摩擦熱，增加了摩擦所損耗的功率；壽命較短，需經(jīng)常更換填料。因此，現(xiàn)在已經(jīng)很少使用動(dòng)密封。

現(xiàn)代發(fā)酵罐普遍采用的是機(jī)械軸封。機(jī)械軸封的工作原理是靠彈性元件（彈簧、波紋管）及密封介質(zhì)壓力在兩個(gè)精密的平面（動(dòng)環(huán)和靜環(huán)）間產(chǎn)生壓緊力，相互貼緊，并做相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而達(dá)到密封。其主要作用是將較易泄漏的軸面密封改變?yōu)檩^難滲漏的端面（徑向）密封。

機(jī)械軸封的基本結(jié)構(gòu)由下列元件組成：摩擦副（即動(dòng)環(huán)和靜環(huán)）、彈簧加荷裝置、輔助密封圈（動(dòng)環(huán)密封圈和靜環(huán)密封圈）。

機(jī)械軸封的優(yōu)點(diǎn)有：

①泄漏量少，其泄漏量約為填料函密封的1%。這是由于環(huán)密封圈與轉(zhuǎn)軸以及靜環(huán)密封圈與壓蓋沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，幾乎不受磨損，而且端面材料是由具有高度平直、滑動(dòng)性、耐磨性好的適當(dāng)材料構(gòu)成的，即使無潤(rùn)滑性流體進(jìn)行潤(rùn)滑，密封端面的泄漏量也是少的。

②使用工作壽命長(zhǎng)，機(jī)械軸封的磨損部分只限于密封端面，由于選用適當(dāng)?shù)哪湍ゲ牧希虼怂哪p量小，般條件下可工作半年至年，質(zhì)量好的機(jī)械軸封壽命可達(dá)2~5年以上。

③較少需要調(diào)整，摩擦功率損耗小，結(jié)構(gòu)緊湊。

但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，密封加工精度要求高，安裝技術(shù)要求高，因此機(jī)械軸封的初次成本較高。

①動(dòng)環(huán)和靜環(huán)：由動(dòng)環(huán)和靜環(huán)所組成的摩擦副是機(jī)械軸封重要的元件。動(dòng)環(huán)和靜環(huán)是在介質(zhì)中做相對(duì)旋轉(zhuǎn)摩擦滑動(dòng)，由于摩擦生熱、磨損和泄漏等現(xiàn)象，因此，摩擦副設(shè)計(jì)密封在給定的條件下，工作負(fù)荷輕，密封效果好，使用壽命長(zhǎng)。為此，動(dòng)環(huán)和靜環(huán)材料均要有良好的耐磨性，摩擦系數(shù)小，導(dǎo)熱性能好，結(jié)構(gòu)緊密，且動(dòng)環(huán)的硬度應(yīng)比靜環(huán)大。通常，動(dòng)環(huán)可用碳化鎢鋼，硬質(zhì)合金，在有腐蝕介質(zhì)的條件下可用不銹鋼，或不銹鋼表面堆焊硬質(zhì)合金。靜環(huán)用聚四氟乙烯或浸漬石墨。摩擦副端面寬度要適中，以降低摩擦升溫；若端面太寬，則冷卻和潤(rùn)滑效果不好；若過窄，則強(qiáng)度不足，易損壞。靜環(huán)寬度般為3~6mm，軸徑小則取下限，軸徑大則取高值。同時(shí)，動(dòng)環(huán)的端面應(yīng)比靜環(huán)大1~3mm。對(duì)于裝在罐內(nèi)的內(nèi)置式端面軸封的端面比壓約為0.3~0.6Mpa，彈簧比壓為0.05~0.25Mpa；外置式彈簧比壓應(yīng)比介質(zhì)壓強(qiáng)大0.2~0.3Mpa，對(duì)氣體介質(zhì)，端面比壓可適當(dāng)減少，但須大于0.1Mpa。應(yīng)根據(jù)所要求的壓緊力計(jì)算彈簧的大小根數(shù)，般小軸用4根，大軸用6根。

②彈簧加荷裝置：彈簧加荷裝置的作用是產(chǎn)生壓緊力，使動(dòng)靜環(huán)端面壓緊，密切接觸，以確保密封。彈簧座靠旋緊的螺釘固定在軸上，用以支撐彈簧，傳遞扭矩。而彈簧壓板用以承受壓緊力，壓緊靜密封元件，傳動(dòng)扭矩帶動(dòng)動(dòng)環(huán)。當(dāng)工作壓強(qiáng)為0.3~0.5Mpa時(shí)，采用2~2.5mm直徑的彈簧，自由長(zhǎng)度20~30mm，工作長(zhǎng)度10~15mm。

③輔助密封元件：輔助密封元件有動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的密封圈，用來密封動(dòng)環(huán)與軸以及靜環(huán)與靜環(huán)座之間的縫隙。動(dòng)環(huán)密封圈隨軸起旋轉(zhuǎn)，故與軸及動(dòng)環(huán)是相對(duì)靜止的；靜環(huán)密封圈是靜止的。常用的動(dòng)環(huán)密封圈為“O"形環(huán)；靜環(huán)密封圈為平橡膠墊片。