機械軸封是什麼?
各式旋轉設備的密封系統，防止流體洩漏、逸散，VOC防制
我們要開始介紹機械軸封前，首先需要知道，為何需要機械軸封?機械軸封通常位於轉動設備的軸心處，其主要功能是防止壓力或氣體從轉動設備內部洩漏到外部環境，或者避免外部雜質進入轉動設備內部，尤其是流體為有毒物質如VOC(揮發性有機化合物)時。這項技術的應用範圍非常廣泛，包括化工、石化、能源、製造業等各個領域。機械軸封在現代工業製程中扮演著至關重要的角色，雖然在建廠階段的成本占比相對較低，通常不超過總成本的3%，但當設備投入正式運轉後，它們變成了轉動設備的關鍵組件，影響著整個工廠的生產效率和安全性。他確保了各個轉動設備的正常運轉，同時保護操作人員免受潛在的工安風險。如果機械軸封失效或未達到預期的密封效能，這可能會對整個工廠的運作造成嚴重的負面影響。
機械軸封原理
轉動環+固定環組成的關鍵密封技術
一個機械軸封通常由兩個主要部分組成，即旋轉部分和固定部分。旋轉部分通常安裝在轉動設備的軸心上，而固定部分則固定在靜止的機殼上。當轉動軸旋轉時，旋轉部分和固定部分之間形成一個密封介面，以確保設備內的流體或氣體不會外洩。機械軸封的工作原理基於壓力的應用，通過在旋轉部分和固定部分之間施加一定的壓力，使其形成一個密封面。這種壓力可以通過彈簧、壓盤或壓力水準的組合來實現，以確保密封介面一直保持著緊密的接觸，防止流體或氣體的洩漏。此外，為了減少密封介面的磨損和熱量生成，通常在密封介面之間引入潤滑劑，如潤滑油或潤滑脂。
結構決定耐用性
機械軸封是一種高度精密的動態機械結構，其內部結構複雜且涉及多方面的工程原理，包括流體力學和熱力學等。這個複雜的結構在確保轉動設備運作過程中不發生流體外洩方面起著至關重要的作用。因此，機械軸封的結構設計直接影響其耐用性和性能。一個耐用性高的機械軸封結構設計了流體專屬的通道或路徑，以確保在設備運作過程中最大程度地減少機械軸封與流體之間的摩擦，進而降低磨損及廢熱，甚至可達到自冷卻的效果，延長機械軸封的使用壽命，也同時有助於維持設備的正常運行及減少能源浪費。
材質決定適應性
機械軸封的材質選擇是決定其性能和耐用性的關鍵因素。這個選擇過程需要考慮各種操作環境因素，包括流體的酸鹼度、雜質含量、溫度壓力等等。不同的操作環境要求不同的材質，以下是一些常見的機械軸封材質選擇：
- 金屬零件/內側接液零件： 不鏽鋼SUS304、SUS316 / 鈦合金 Titanium (Ti) / 哈式合金Hastelloy C (C-276) / 雙相不鏽鋼Duplex Stainless Steel / 鎳銅合金Monel
- 靜止環： 碳精石墨 Carbon Graphite / 碳化矽 Silicon Carbide / 碳化鎢 Tungsten Carbide
- 轉動環： 碳化矽 Silicon Carbide / 碳化鎢 Tungsten Carbide
- 密封圈： 全氟化橡膠FFKM (Chemraz®/ Kalrez®/ SceniRAZ™) / 氟橡膠FKM / AFLAS / 丁腈橡膠 NBR / 乙丙橡膠 EPDM / TV / Hiflour
- 彈簧： SUS316 / Hastelloy C (C-276) / Inconel
機械軸封應用於哪些設備上?
泵浦 Pump
泵浦是機械軸封的主要應用領域之一。在許多工業和商業應用中，泵浦被用於將液體或氣體從一個位置轉移到另一個位置。機械軸封在泵浦的旋轉軸處提供了必要的密封，以防止液體或氣體外洩。從最常見的泵標準DIN及ANSI，到美國石油協會(API)制定的API682 4thedition，皆有相應的標準尺寸。
DIN/ANSI 卡夾/卡匣式機械軸封：
單機械軸封 CarLife®99™
雙機械軸封 CarLife®699™
WARMAN® 橡膠內襯渣漿泵浦用的雜質型機械軸封 APT302WM
Viking® 齒輪泵浦用機械軸封 VK302
Sulzer® 高性能流程泵浦用機械軸封 SU99/SU299
攪拌機、反應釜、混和機 Mixer, Agitator, Reactor
在化工、食品加工、製藥等行業中，攪拌機用於混合攪拌聚合物等各種化學物質，或是做為化學反應槽或乾燥壓縮設備。這種攪拌機通常軸徑大且扭力強，在運轉時會產生巨大的震動、搖擺而導致軸心容易偏離，所以作為密封件的機械軸封須具備更強的強度，及更堅固的結構，且要有耐偏擺的能力，才能扛的住長期的極端工況。機械軸封確保了攪拌機的旋轉部分沒有物質外洩，也防止外界汙染物進入攪拌機而汙染了物質。這在食品加工、製藥等至關重要，關係到衛生問題，保持操作環境的安全衛生，也確保混合過程中不會發生意外，確保了製程運作的穩定性。
應用的機械軸封：
單機械軸封 MGS®99™
雙機械軸封 MGS®2000™
非接觸式機械軸封 GSB300
壓縮機、風扇、渦輪機 Compressor, Fan, Steam Turbine
此應用中流體多為氣體，加壓氣體的空氣壓縮機，將氣體推送到需要的壓力。或是機械風扇用於空氣循環和溫度調節，而渦輪機在發電廠或工廠中更是重要的設備，利用高速旋轉的葉輪來推動氣體。機械軸封在這些氣體應用中扮演著重要角色，確保氣體或高溫蒸氣不會外洩，同時維護設備的效能和安全運行。
應用的機械軸封：
非接觸式單機械軸封 FBG120
非接觸式雙機械軸封 FBG220
蒸氣渦輪機專用機械軸封 STG170
