混合攪拌設備如何選擇軸端密封

軸封面臨的挑戰

水平軸混合攪拌器的結構特點，決定它的軸封將面臨一些會影響其密封性能的不利因素，以下是幾種常見因素：

1. 軸跳動

       軸跳動是混合攪拌器常遇到的問題之一。軸跳動一般由攪拌過程中產生的阻力或由于軸長度較大且在腔體內缺少足夠支撐導致。軸跳動破壞密封表面結構，在密封面產生間隙，導致密封物料泄漏。軸跳動還可能造成密封變形，使密封和軸產生磨損，引發更多的后續問題。

2. 密封物料特性

       密封物料自身特性也會對密封的性能造成影響。具有研磨性的硬質顆粒一旦進入密封端面，會對密封和軸產生磨損。一些對溫度敏感的介質，如糖，淀粉等會被密封面和軸之間摩擦產生的高溫碳化。有些產品在設備停機時會粘結，重啟設備時，這些硬化的團塊就會進入對密封造成損害。如果是食品類，尤其是奶粉，糖，鹽等，如果被困在密封腔體內，攪拌混合器在清洗時，被困在密封里的產品會重新濕化。當他們重新接觸到新裝載的產品時，會有結塊生成。同時濕化的產品會滋生細菌，帶來食品污染的隱患。

3. 設備運行

       密封的使用性能也取決于設備的運行情況。過載運行會對密封帶來嚴重影響。例如，大多數的螺旋混合機密封的使用性能也取決于設備的運行情況。過載運在裝載容量的70%時達到的工作效率。但有的操作人員試圖在每個批次都裝載盡可能多的物料，這種過載會導致設備的硬啟動。這種情況下，設備啟動力增加，結果物料沒有被混合，而是被壓結成塊兒。這種塊兒狀物料很容易被擠進密封內部。硬啟動和過載還會導致結塊兒的物料擠壓端蓋，引起端蓋形變，產生軸向位移，并加重軸跳動情況。這些外力也容易把物料擠進密封內部，對密封和軸造成磨損。如果混合的物料為大密度粉狀顆粒，即使沒有過載裝填，啟動時產生的內部作用力也容易對密封產生影響。當混合攪拌設備停機取樣結束后重啟時，靜態的設備無法使混合的物料立即流體化，造成硬啟動。在物料流動以前，后端蓋的部位，物料都有可能被擠入密封，導密封、軸、甚是物料自身的磨損。在混合攪拌設備將結塊兒的物料打碎并使其流動以前，在反作用力下，軸會產生和物料流動方向相反的軸向運動。這種軸向運動會導致在設計初始沒有考慮軸向位移的密封面臨諸多風險。混合攪拌設備的硬啟動對密封的影響巨大，尤其是當軸的定位支撐不足時，嚴重的可引起設備腔體變形，尤其是在設備啟動階段，且物料結塊兒，堅硬不易破碎的情況下，對密封帶來很大的影響。

4. 溫度和壓力

       溫度和壓力也可導致軸向位移。在有些類型的混合設備中，高溫會導致腔體膨脹程度超過軸，從而改變它們的相對位置。有一種蒸汽加熱的中空軸混合器，軸的熱膨脹要比未加熱的腔體快，同樣密封相對位置產生變化。有一種真空混合干燥設備，在每個批次物料混合的不同階段，溫度和壓力都在變化中。壓力的變化同樣可以引起軸的前后移動。不管是什么原因引起，軸向位移對很多類型的密封，都具有破壞力。

5. 震動

      不管是裝配不對中，或是軸定位不，或者是由于軸承損壞導致的震動，都可以導致物料的泄漏。

6. 沖洗

        當沖洗噴嘴沿軸對準密封位置時，物料殘留很容易在水壓的作用下進入密封內部。況且這種濕的殘留物不但可以污染新批次的物料，還可以作為一種研磨劑，在設備重新啟動時，磨損密封面。

密封選型

       如何選擇適合的密封形式，科學的方法是認真考慮設備的工況，包括要處理的物料特性，設備結構和工藝流程。然后同設備制造商一同找到適合設備的密封裝置。每個制造商都會要求用戶提供詳細的物料信息運行工況等參數。以下我們將介紹常見的幾種混合攪拌器軸封形式。每種密封的性能在特定的工況下都區別于其他形式的密封。請注意，這些差異不僅源于每個密封的設計和結構的不同，更和物料、設備和以及工藝的差別密切相關。

盤根密封

       常見，也是普通的軸密封是盤根密封，也叫填料密封。這種密封形式在很多種混合攪拌器上成為標準

配置。盤根密封價格便宜，能夠密封多種干粉物料，糊劑和泥漿等。盤根要想有效密封，就需要盤根被緊緊壓縮在填料函里，因此，在靜止的盤根和轉動的軸之間會有摩擦熱產生。這種熱量可以破壞對溫度敏感物料，有磨損性的物料顆粒會嵌入盤根，磨損軸和盤根自身。盤根密封只有在充分潤滑的情況下，才能避免對軸和自身產生磨損。但多數情況下，潤滑劑，比如水，油潤滑脂等，往往和被處理的物料不兼容。盤根密封如需正常工作，軸的跳動量必須控制，由于種種原因，混合攪拌器的軸往往都存在偏心和跳動，要想控制軸的跳動會變得十分困難。任何軸跳動導致的密封部位軸不對中，都會加重盤根材料的磨損，在軸和密封之間產生間隙。物料會被不平穩的軸運動帶進密封內部，加速軸和密封的磨損。從而導致更多的物料泄漏。同時，盤根密封磨損的殘渣顆粒，也會給物料帶來一定程度的污染。這將導致大量的物料被清理，遺棄，給生產帶來不必要的損失。

       盤根密封不能夠被清潔。密封本身也很難清潔，將密封從填料函里取出清洗、干燥后再放回，幾乎不可能

完成。定期的沖洗也會使陷在密封內部的物料浸濕，尤其當物料為奶粉，糖或鹽類時，容易污染或硬化新裝載

的物料。潮濕的被困在密封內部的物料還會滋生細菌，給生產帶來安全威脅。許多用戶在設備初始采購時，會選擇安裝盤根密封的攪拌設備，因為其價格低廉且被操作人員所熟悉。如果盤根密封效果很差，他們就會被更復雜、效果更好的密封替換。

機械密封

       機械密封的摩擦副一般選用硬質合金或陶瓷材料，機械密封的價格遠遠高于盤根、唇形密封和矩形密封，有些機封比其他密封更適合攪拌器密封。窄端面的機械密封不適合大的軸跳動量，需要用油或水作為密封端面的潤滑劑，因此很多處理干粉物料的混合攪拌器不適合選用機械密封。多數的窄端面機械密封不能夠做剖分設計，因此在裝卸密封時需要拆除軸承和驅動組件。

       寬端面的機械密封可以適應較大的軸跳動量和干運行，因此可以用于干粉物料的密封。寬端面的機械密封

也可以做成剖分設計，價格也更昂貴。無論是窄端面還是寬端面機封，其硬質的摩擦副材料都很容易損壞。因此要嚴格按照制造商的產品手冊操作。有些機械密封的彈簧位置可能殘留物料，容易帶來衛生安全風險。因此要特別注意機械密封的結構設計，適用于設備頻繁沖洗的需要。

        傳統的機械密封設計，其密封性能取決于動環抱軸并隨軸一起旋轉。但混合攪拌器運行中常見的軸向運動

會引發軸相對于動環和軸之間的彈性體發生相對位移。對軸和彈性體產生磨損，可能導致動環不能隨軸一起旋

轉，終密封性能迅速降低。

軟端面機械密封

        一種寬端面機封的改進型是軟端面機封。這種密封工作原理和傳統機封相似，但密封端面由材質較軟的工程塑料制成，以適應混合攪拌器設備中常見的軸跳動和偏心。這種密封根據客戶需要定制生產，所以很適合處理干粉物料的混合攪拌設備。一般不需要額外的潤滑，而且，密封材料根據處理物料的化學相容性選定。軟端面機封也可采用特殊動環驅動機制，允許一定量的軸向位移。

        軟端面機封很容易被在設備沖洗時進入密封端面的物料磨損。有些設計的軟端面機封預留在線沖洗孔，允許密封在設備重新開機前沖洗干凈。這種沖洗輔助設計，不僅有助于清潔衛生，還可除去被困在密封內部的物料殘余。

軟端面機械密封設計成易拆裝和易清潔的結構，使得此密封很適合食品和醫藥加工行業的混合攪拌器，許多類型還可提供剖分設計，實現快速拆裝，清洗和改進，而不需要拆卸軸承等附件。

迷宮式充氣密封

        迷宮式充氣密封，也叫充氣密封，是一種非接觸式密封。它不同于其他密封依靠和軸或動、靜環之間的接觸對腔體進行密封。它利用少量空氣，惰性氣體或水的壓力，沿軸桿形成的正向密封壓力，將污染物阻擋在腔體之外，同時避免腔體內物料泄漏。因為充氣式迷宮密封的動環和軸沒有接觸，所以沒有磨損軸的情況。動環和軸之間因為氣體的壓力，物料不能積留，解決了清洗和物料污染的問題。

        特殊的迷宮式充氣密封，動、靜環采用弧面配合，即使軸有大的偏心，動、靜環之間也沒有磨損。同時靜

環和密封腔體之間通過特殊的結構設計，可以適應大范圍的軸向跳動。因為動環和軸之間有間隙，或動環通過

彈性體與軸固定，因此即使有大范圍的軸向竄動，也不會影響密封的性能。迷宮式充氣密封耗氣量要比盤根、機封大，迷宮式密封允許一定量的氣流進入腔體，這可能影響某些和空氣有化學反應的物料加工,必要時可改用惰性氣體。迷宮式充氣密封也可以提供剖分設計，方便拆裝和維護。一般來講，迷宮式充氣密封是免維護的。

如何保護軸密封

 

1.不要過載運行

        過載運行可能導致物料受擠壓并進入密封內部，導密封和軸的磨損。過載運行還可能導致設備硬啟動，使

設備腔體承受超限的壓力并產生形變，軸跳動量增加，增加泄漏風險。

2.留意設備啟動

        留意設備啟動時由于腔體形變導致的軸運動。這種形變有時肉眼就可觀察到，有時候需要安裝數字監測儀

表來測量軸的運動情況。

3.選擇合適的攪拌器，消除重啟階段軸向運動

        當混合攪拌設備滿載了大密度物料，開機啟動時，軸在巨大反作用力下，會產生軸向移動。尤其是在設計

階段沒有考慮軸向位移的設備。因此在設備選型階段，提前考慮軸向位移量并改進結構設計，可以有效控制軸

的軸向運動。

4.控制過度震動

        過度震動可以導致物料泄漏并加重軸的磨損。調整同驅動設備的軸對中，及時找出原因并改進，可以有效

控制設備的震動。

5. 留意上下游工藝流程

        有時設備密封失效跟設備上下游的工藝特點有密切關系。在查找密封泄漏原因時，不要僅僅盯著攪拌設備，

同時要留意設備的上、下游設備狀況。

6. 正確清洗設備

        對準密封部位沖洗蝕，水壓可能把殘留的物料帶進密封內部并導致密封的磨損。如果設備需要經常沖洗，

選擇那些易清洗的型號。設備重啟前要檢查確認設備已清洗干凈且干燥。