專利名稱：蒸球軸頭端密封裝置的制作方法
蒸球軸頭端密封裝置涉及蒸煮器和旋轉(zhuǎn)密封技術(shù)。
蒸球是一種迥轉(zhuǎn)式間歇蒸煮設(shè)備，蒸球內(nèi)的蒸煮藥液和原料按一定比例配制，在蒸煮反應(yīng)過程中不允許有介質(zhì)泄漏，以免影響產(chǎn)品質(zhì)量和污染環(huán)境;同時，蒸球在運行中，其軸頭允許有一定值的軸向，徑向及角度位移量，蒸球軸頭與介質(zhì)輸送管道之間的密封裝置，不僅要保證密封效果，而且不允許限制上述位移量;尤其是介質(zhì)釋放端，其加荷面積約為介質(zhì)輸入端的2-3倍左右，因而釋放端的密封要求和難度更大，其密封性能對蒸煮生產(chǎn)和蒸球運行工況影響也大。
長期以來，蒸球兩軸頭端一直沿用與蒸球同步帶壓運行的全壓式密封;一般采用螺紋迫緊填料函密封，密封材料一般為石棉盤根。在高溫和強腐蝕藥液作用下，填料函老化速度快，更換周期短，一般為一周左右;同時迫緊螺母的調(diào)節(jié)不僅繁復(fù)，且松緊度也難掌握，螺母調(diào)節(jié)松則介質(zhì)泄漏嚴重，影響蒸煮質(zhì)量，緊則限制軸頭的自由位移量，加速傳動構(gòu)件的磨損，加重電機負荷，影響蒸球正常生產(chǎn)運行。
近年來，蒸球軸頭端的密封技術(shù)不斷改進，某些廠采用彈簧壓緊聚四氟乙烯汽頭，密封性能和密封元件使用壽命有所改善，但密封裝置仍與蒸球同步帶壓運行，蒸球的軸頭位移影響汽頭的對中性能和補償性能，且密封元件造價較高，介質(zhì)泄漏未根本解決，影響蒸球運行的因素也未根本消除。山東某縣生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)接頭采用機械密封和金屬軟管連接技術(shù)，密封效果較好，但價格較高，泄漏后處理較難，且目前還只有用于蒸球進汽端的報導(dǎo)。
本設(shè)計旨在保證允許蒸球軸頭的位移量前提下，解決蒸球軸頭的迥轉(zhuǎn)密封，延長密封元件的使用壽命，降低制造精度和成本，易于安裝維護，方便密封元件的更換。
實現(xiàn)上述任務(wù)的技術(shù)方案是將蒸球原軸頭釋放端的釋放軸頭→密封接頭→控制閥門的結(jié)構(gòu)改為蒸球釋放軸頭→控制閥門→密封接頭。進汽軸頭端采用雙重柔性軟密封，釋放端為無壓運行式組合柔性軟密封。
下面結(jié)合附圖詳述本設(shè)計的具體結(jié)構(gòu)。
蒸球釋放軸頭端密封裝置根據(jù)旋轉(zhuǎn)密封裝置液體滲漏量公式Q= (π△PC3do)/(12WL) 可知，泄漏量Q與壓差△P.軸直徑d成正比?，F(xiàn)有密封構(gòu)件在整個蒸煮反應(yīng)過程中，都與蒸球同步帶壓迥轉(zhuǎn)，壓差△P為蒸煮最高壓力和常壓之差，在蒸球進汽軸頭端使用填料函密封，聚四氟乙烯密封和旋轉(zhuǎn)接頭尚能生產(chǎn)，但是由于蒸球釋放軸頭的介質(zhì)導(dǎo)出管一般為進汽軸頭介質(zhì)輸入管直徑的1-2倍，如在釋放軸頭使用上述密封技術(shù)則很難達到生產(chǎn)要求。
本設(shè)計的蒸球介質(zhì)釋放軸頭端密封裝置的主要特征是改同步帶壓的全壓式密封為無壓式運行式密封，即將控制閥門-浮動式球閥(18)直接與蒸球的釋放軸頭(2a)相接，密封室與控制閥門呈柔性配合形式，這樣蒸煮反應(yīng)過程中密封元件不接觸壓力源，只在介質(zhì)釋放時受壓，隨著釋放時間的延伸，介質(zhì)壓力急速下降，△P值大大小于全壓式密封，因而使用一般的密封技術(shù)即可達到生產(chǎn)要求。
由圖一、圖二可知，蒸球釋放軸頭端的密封裝置中的控制閥門為浮動式球閥(18)，其入口端直接與釋放軸頭(2a)連接，球閥的副閥體由法蘭(17a)和密封連接管(16a)取代，法蘭(17a)與密封連接管(16a)之間為永久性鋼性連接，并互相垂直，由密封皮碗(10)、密封圈(4a)、(14a)，密封襯板(15a)和殼體(7a)形成的密封室與密封連接管(16a)之間為柔性連接，密封圈(14a)與連接管(16a)為過盈配合，密封圈(14a)的內(nèi)孔直徑一般可比連接管(16a)的外直徑過盈2-3mm，密封圈(4a)與連接管(16a)之間以及密封皮碗(10)的唇口與殼體(7a)的內(nèi)壁之間均采用間隙配合，其間隙值約為所用材料的熱膨脹值的0.8～0.9倍左右，密封襯板(15a)與連接管(16a)的間隙配合值為蒸球釋放軸頭徑向或角度最大位移量的1.2倍左右，上述配合處接觸面的表面粗糙度均應(yīng)達到Ra0.8～0.4左右，密封連接管(16a)的出口端面應(yīng)大于或等于密封皮碗(10)唇口外端面的軸向長度。由錐度管(8a)和過渡管(9)組成的過渡接頭，其一端通過密封室與密封連接管(16a)相接，另一端與釋放網(wǎng)絡(luò)連接，在連接的管道中可采用管道伸縮補償器(圖四)，這是參照密封室的結(jié)構(gòu)設(shè)計的，鑒于補償器屬靜密封范圍，所以取消了密封皮碗，即由密封連接管(16c)和密封襯板(15c)，密封圈(4c)、(14c)組成的密封室二部份組成，襯板(15c)的內(nèi)孔直徑與密封連接管(16c)外直徑之間的間隙可適當減小，連接管出口端面與密封元件的軸向距離應(yīng)等于或大于連接管直徑。
由于本設(shè)計的控制閥門與蒸球軸頭直接相連，因此，將閥門入口端法蘭的凸臺面密封改為止口定位，平面密封連接形式，實現(xiàn)閥體與蒸球軸頭內(nèi)孔的定位連接，球閥的付閥體取消，由法蘭和密封連接管取代，這樣使浮動球閥的重量和長度都減少了30%左右，減輕了蒸球的外加載荷和控制閥的制造成本，并保證了密封連接管與釋放軸頭之間的同軸度要求?，F(xiàn)行球閥的前后密封座多為同一材料制成，并且同一精度要求，根據(jù)釋放網(wǎng)絡(luò)沒有反應(yīng)源的特征，本設(shè)計的球閥前閥座(18c)可在閥體(18a)上直接加工，也可用金屬材料加工，也可采用與后閥座(18d)相同的材料加工。它的主要作用是導(dǎo)控球形關(guān)閉件(18b)，減小閥體入口通道與球形關(guān)閉體通道的壓力差，減少開閥扭矩。后閥座與現(xiàn)行閥座要求一致，以保證蒸煮全壓下的順利開閥釋放。為使浮動球閥在常壓至蒸煮全壓下都有良好的密封性，必須擴大其浮動值，即使閥桿在金屬球形閥體的橢弧形槽內(nèi)的浮動量減小。本閥在裝配后應(yīng)進行動、靜平衡校正，以保證控制閥隨蒸球軸頭同步迥轉(zhuǎn)時不影響蒸球平衡工況;為減少工作介質(zhì)對后密封座的作用力和減少操作扭矩，本閥的流體通道可采用“縮徑”技術(shù)，即球體孔道截面積比管道內(nèi)孔截面積縮小0.6～0.7倍左右，并使球體通道兩端呈20～25°角的錐度以補償縮徑后增加的阻力，從而保證密封。為防止操作失誤造成熱能和漿料的損失，可采取在閥桿上安裝時控保安裝置;本閥的專用板手(3)在閥門非開啟狀態(tài)時應(yīng)與閥體分開，不允許帶板手運轉(zhuǎn)。本設(shè)計中的控制閥門既用于介質(zhì)釋放軸頭端的密封，又用于蒸煮結(jié)束后的介質(zhì)釋放導(dǎo)控以及密封元件的支承。
密封室和過渡接頭組成的密封連接裝置在蒸煮反應(yīng)過程中均處于無壓運行工況，因此可采用較低的工藝技術(shù)指標。本設(shè)計中的密封連接裝置采用了雙重組合密封技術(shù)及射流技術(shù)，由密封皮碗(10)與密封座(11)組成第一道密封，密封襯板與密封圈構(gòu)成第二道密封，兩道密封之間形成一個緩沖區(qū)，緩沖區(qū)不僅減輕密封襯板與密封圈的壓力，也給密封皮碗一個反壓力，使其受壓平衡，當介質(zhì)從密封連接管出口處噴出后，經(jīng)錐度管加速，通過過渡管進入釋放網(wǎng)絡(luò)。在介質(zhì)從密封連接管噴出時，產(chǎn)生一個向后的壓力，把密封皮碗向后壓迫，使其與密封座(11)貼緊，形成第一道密封，如第一道密封尚有泄漏，介質(zhì)又被第二道密封所阻。保證了密封效果。
密封圈(4a)、(14a)均采用耐高溫、耐腐蝕、耐磨損，并具有一定彈性的柔性材料，密封圈(14a)可設(shè)計為內(nèi)、外二層，外層采用形變量小的耐熱型、耐腐蝕性膠、塑制品，內(nèi)層采用熱膨脹值較大的耐高溫耐酸堿的膠、塑制品，密封襯板可采用A3材料制作。
由手輪法蘭(5)可動管(12)及手輪(13)組成的手輪結(jié)構(gòu)，旋入殼體的內(nèi)螺紋中，可以在固定的殼體內(nèi)旋動。當采用手輪結(jié)構(gòu)時，密封圈和密封襯板固定在手輪法蘭上，可以隨手輪旋轉(zhuǎn)，以便使密封圈和密封襯板能沿密封連接管作軸向移動，從而防止由于密封元件只在密封連接管的固定部位摩擦所造成的局部磨損，產(chǎn)生泄漏;手輪結(jié)構(gòu)還便于密封連接裝置與控制閥門、釋放網(wǎng)絡(luò)的連接安裝，保證安裝工藝的同軸度要求。在蒸煮生產(chǎn)運行過程中，手輪必須與殼體法蘭(6a)固定。
蒸球進汽軸頭端密封裝置蒸球進汽軸頭端密封裝置是根據(jù)釋放端密封裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計的，從圖三可知，它由控制閥門(21)，密封連接管(16b)和密封室組成，密封室由密封襯板(15b)、密封圈(4b)、(14b)和平法蘭(6b)、殼體(7b)構(gòu)成，密封連接管(16b)出口端面與密封圈(4b)的最短距離應(yīng)等于或大于密封連接管直徑，它與釋放端密封裝置不同之處為1、控制閥門為普通截止閥;
2、密封室內(nèi)取消了密封皮碗，在殼體兩端的平法蘭端面都設(shè)置了雙層層軟密封結(jié)構(gòu);
3、本裝置的密封連接管(16b)的介質(zhì)出口端可以直接插入位于蒸球軸頭(2b)內(nèi)孔中的定位管(20)內(nèi)，也可再設(shè)計一個過渡接頭，經(jīng)緩沖后再由定位管(20)導(dǎo)入蒸球(1)內(nèi)。
綜上所述，本設(shè)計是造紙、紡織、化工、輕工等使用迥轉(zhuǎn)式間歇蒸煮設(shè)備的行業(yè)，在提高蒸球軸頭端密封裝置的密封性能，消除介質(zhì)泄漏和保證蒸球正常運行的實用技術(shù)，同時它還可降低密封裝置的制造精度和成本，延長使用壽命，是較理想的蒸球軸頭端密封裝置。
使用如圖一、二、三、四所述的蒸球軸頭端密封裝置和管道補償器與專利號為87204056的“蒸煮廢汽回收設(shè)備”配套，在湖南省南縣造紙廠投產(chǎn)后，運行正常，在整個蒸煮反應(yīng)歷程中以及介質(zhì)釋放過程中，介質(zhì)不泄漏，密封元件使用壽命已達8個月以上，還在繼續(xù)使用。
使用上述設(shè)備作漿料全壓噴放試驗，證明密封效果良好，符合生產(chǎn)要求。


圖一，蒸球釋放軸頭端密封裝置結(jié)構(gòu)圖;
圖二，蒸球釋放軸頭端控制閥結(jié)構(gòu)圖;
圖三，蒸球進汽軸頭端密封裝置結(jié)構(gòu)圖;
圖四，管道伸縮補償器結(jié)構(gòu)圖。
1、蒸球;2a、釋放軸頭;
2b、進汽軸頭;3、板手;
4、密封圈;其中4a、釋放密封圈;
4b、進汽密封圈;4c、補償密封圈;
5、手輪法蘭;6a、釋放平法蘭;
6b、進汽平法蘭;6c、補償平法蘭;
7、殼體;其中7a、釋放殼體;
7b、進汽殼體;7c、補償殼體;
8a、釋放錐管;8b、補償錐管;
9、過渡管;10、密封皮碗;
11、密封座;12、可動管;
13、手輪法蘭;14、密封圈;其中14a、釋放密封圈;14b、進汽密封圈;
14c、補償密封圈;15a、釋放密封襯板;
15b、進汽密封襯板;15c、補償密封襯板;
16、密封連接管;其中16a、釋放密封連接管;
16b、進汽密封連接管;16c、補償密封連接管;
17a、釋放密封法蘭;17b、進汽密封法蘭;
18、浮動球閥;18a、閥體;
18b、關(guān)閉件;18c、前閥座;
18d、后閥座;19a、蒸汽進汽管;
19b、外管道;20、定位管;
21、截止閥。
權(quán)利要求
1.一種蒸球軸頭端密封裝置，分為進汽軸頭端密封裝置和釋放軸頭端密封裝置二部分，主要結(jié)構(gòu)包括控制閥門，密封接頭及其接頭上安裝的密封元件，本設(shè)計的特征在于釋放軸頭端密封裝置中的控制閥門為浮動式球閥(18)，其入口端直接與釋放軸頭(2a)連接，球閥的副閥體由法蘭(17a)和密封連接管(16a)取代，法蘭(17a)與密封連接管(16a)之間為永久性鋼性連接，并互相垂直，由密封皮碗(10)、密封圈(4a)、(14a)、密封襯板(15a)和殼體(7a)組成的密封室與密封連接管(16a)之間為柔性連接，錐度管(8a)和過渡管(9)組成過渡接頭，其一端通過密封室與密封連接管(16a)相接，另一端與釋放網(wǎng)絡(luò)連接，進汽軸頭端密封裝置中的密封室由密封襯板(15b)、密封圈(4b)、(14b)和平法蘭(6b)構(gòu)成，密封連接管(16b)介質(zhì)出口端可以直接插入位于蒸球軸頭(2b)內(nèi)孔中的定位管(20)中。
2.按照權(quán)利要求1所述的蒸球軸頭端密封裝置，其特征在于球閥(18)入口端法蘭與蒸球軸頭(2a)之間采用止口定位，平面密封形式連接。
3.按照權(quán)利要求1所述的蒸球軸頭端密封裝置，其特征在于球閥的前閥座(18c)可以從閥體(18a)上直接加工。
4.按照權(quán)利要求1所述的蒸球軸頭端密封裝置，其特征在于密封圈(14)與密封連接管(16)采用過盈配合，密封圈(4)與密封連接管(16)之間和密封襯板(15)與密封連接管(16)之間以及密封皮碗(10)的唇口與殼體(7)的內(nèi)壁之間均采用間隙配合。
5.按照權(quán)利要求1或4所述的蒸球軸頭端密封裝置，其特征在于釋放端密封連接管(16a)的出口端面應(yīng)大于或等于密封皮碗(10)唇口外端面的軸向長度。
6.按照權(quán)利要求1所述的蒸球軸頭端密封裝置，其特征在于釋放端密封室殼體(7a)上可安裝一個由手輪法蘭(5)可動管(12)和手輪(13)組成的可使密封圈(4a)、(14a)和密封襯板(15a)沿密封連接管(16a)作軸向移動的手輪結(jié)構(gòu)，進汽端密封室也可安裝類似的手輪結(jié)構(gòu)。
7.按照權(quán)利要求1所述的蒸球軸頭端密封裝置，其特征在于釋放端過渡接頭與釋放網(wǎng)絡(luò)連接的管道中，可以采用由密封連接管(16c)和密封襯板(15c)、密封圈(4c)、(14c)形成的密封室組成的管道伸縮補償器。
8.按照權(quán)利要求1所述的蒸球軸頭端密封裝置，其特征在于進汽端密封連接管(16b)出口端面與密封圈(4b)的最短距離應(yīng)等于或大于密封連接管直徑。
9.按照權(quán)利要求1所述的蒸球軸頭端密封裝置，其特征在于密封圈(14)可以設(shè)計為內(nèi)外二層，外層可采用形變量小的，耐熱、耐腐蝕型的膠、塑制品，而內(nèi)層可采用熱膨脹值較大的，耐熱、耐腐蝕的膠、塑制品。
全文摘要
蒸球軸頭端密封裝置涉及蒸煮器和旋轉(zhuǎn)密封技術(shù)。該裝置包括釋放端和進汽端兩部分，本設(shè)計采用介于填料函密封和機械密封之間的柔性組合軟密封，進汽端為雙重柔性軟密封，釋放端的結(jié)構(gòu)為釋放軸頭—控制閥門—密封接頭，是一種無壓運行式柔性組合軟密封。本設(shè)計提高了蒸球軸頭端密封裝置的密封性能，清除了介質(zhì)泄漏，保證了蒸球的正常運行，同時還降低制造精度和成本，延長了使用壽命，是較理想的蒸球軸頭端密封裝置。
文檔編號D21C7/16GK1038850SQ8810573
公開日1990年1月17日 申請日期1988年6月20日 優(yōu)先權(quán)日1988年6月20日
發(fā)明者徐建華 申請人:湖南省南縣造紙廠