機械攪拌通風發(fā)酵罐之軸封

發(fā)酵罐的攪拌軸與不運動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鍵部件中的員。安裝在旋轉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（液體、氣體）沿轉動軸伸出設備之處泄漏和污染雜菌。攪拌軸的密封為動密封，這是由于攪拌軸是轉動的，而頂蓋是固定靜止的，兩個構件之間具有相對運動，這時的密封要按照動密封原理來進行設計。對動密封的基本要求是密封可靠，機構簡單，使用壽命長。

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

現代發(fā)酵罐普遍采用的是機械軸封。機械軸封的工作原理是靠彈性元件（彈簧、波紋管）及密封介質壓力在兩個精密的平面（動環(huán)和靜環(huán)）間產生壓緊力，相互貼緊，并做相對旋轉運動而達到密封。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。

機械軸封的基本結構由下列元件組成：摩擦副（即動環(huán)和靜環(huán)）、彈簧加荷裝置、輔助密封圈（動環(huán)密封圈和靜環(huán)密封圈）。

機械軸封的優(yōu)點有：

①泄漏量少，其泄漏量約為填料函密封的1%。這是由于環(huán)密封圈與轉軸以及靜環(huán)密封圈與壓蓋沒有相對運動，幾乎不受磨損，而且端面材料是由具有高度平直、滑動性、耐磨性好的適當材料構成的，即使無潤滑性流體進行潤滑，密封端面的泄漏量也是少的。

②使用工作壽命長，機械軸封的磨損部分只限于密封端面，由于選用適當的耐磨材料，因此它的磨損量小，般條件下可工作半年至年，質量好的機械軸封壽命可達2~5年以上。

③較少需要調整，摩擦功率損耗小，結構緊湊。

但由于結構復雜，密封加工精度要求高，安裝技術要求高，因此機械軸封的初次成本較高。

①動環(huán)和靜環(huán)：由動環(huán)和靜環(huán)所組成的摩擦副是機械軸封重要的元件。動環(huán)和靜環(huán)是在介質中做相對旋轉摩擦滑動，由于摩擦生熱、磨損和泄漏等現象，因此，摩擦副設計密封在給定的條件下，工作負荷輕，密封效果好，使用壽命長。為此，動環(huán)和靜環(huán)材料均要有良好的耐磨性，摩擦系數小，導熱性能好，結構緊密，且動環(huán)的硬度應比靜環(huán)大。通常，動環(huán)可用碳化鎢鋼，硬質合金，在有腐蝕介質的條件下可用不銹鋼，或不銹鋼表面堆焊硬質合金。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，則冷卻和潤滑效果不好；若過窄，則強度不足，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，動環(huán)的端面應比靜環(huán)大1~3mm。對于裝在罐內的內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；外置式彈簧比壓應比介質壓*0.2~0.3Mpa，對氣體介質，端面比壓可適當減少，但須大于0.1Mpa。應根據所要求的壓緊力計算彈簧的大小根數，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生壓緊力，使動靜環(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，傳動扭矩帶動動環(huán)。當工作壓強為0.3~0.5Mpa時，采用2~2.5mm直徑的彈簧，自由長度20~30mm，工作長度10~15mm。

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