CN102641717A - 一种用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，主要包括壳体、转子、转轴、密封装置，转子固定转轴上，壳体套于转子外部，密封装置上部固定在壳体上部内壁，下部固定在转子的转子上端面上，壳体的下部一侧设有气相入口，另一侧设有液相出口，壳体的上部设有液相入口和气体出口。本发明有益的效果是：本发明的结构密封性能良好，结构简单、紧凑、合理、装置便于制造加工，磨损小、寿命长，在停车时不需要辅以停车密封。

Description

一种用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置

技术领域

本发明涉及一种圆锥形离心液环动密封装置，特别是一种用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置。

背景技术

超重力旋转床是20世纪70年代发展起来的一种新兴的高效气液传质设备。旋转床内部是一个高速旋转转子，其离心加速度是重力的数百至数千倍。液体在强大离心力作用下，在转子内部形成极薄液膜和细小液滴，快速向转子外缘流动，气体向转子内缘流动。气液在转子内部高效逆流接触，传质系数和气液接触比表面积得到极大增加，传质、传热、气液反应以及微混合过程得到极大强化。超重力技术迅速发展，已经在精馏、油田注水脱氧、废气脱硫、纳米材料制备、强化除尘过程和生化反应过程等方面得到应用。

相对于传统板式塔和填料塔，超重力旋转床极大减小了设备尺寸和造价。但是超重力旋转床相对塔器等静设备而言属于高速动设备，在转子上端面和壳体上盖内壁之间需要安装气体动密封装置，防止气体漏气和走短路，从而降低旋转床传质效率。目前，超重力旋转床气体动密封主要采用迷宫密封专利号200910066851.5、机械密封专利号200310103434.6，专利号01143459.7、离心液环密封专利号95214611.8，专利号95107423，专利号200410073624.2，专利号02224172.8，专利号201010124918.9、填料函密封专利号200920217341.9，这些气体动密封或密封性能较差导致漏气较严重，或结构复杂制造不便，或磨损大寿命短，很大程度上影响超重力旋转床的工业应用。

发明内容

本发明解决了上述问题的技术难题，提供一种密封性好，传质效率高的用于超重力旋转床的盘形离心液环动密封装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，主要包括壳体、转子、转轴、密封装置，转子固定转轴上，壳体套于转子外部，密封装置上部固定在壳体上部内壁，下部固定在转子的转子上端面上，壳体的下部一侧设有气相入口，另一侧设有液相出口，壳体的上部设有液相入口和气体出口。

所述密封装置由外到内主要包括动外锥形盘、静锥形盘和动内锥形盘，动内锥形盘、动外锥形盘、静锥形盘和转子为同一轴线，静锥形盘位于动内锥形盘和动外锥形盘之间，静锥形盘固定在壳体的上部内壁，动内锥形盘和动外锥形盘固定在转子的转子上端面上，动内锥形盘、动外锥形盘和静锥形盘之间的空隙处设有密封液。

所述的动内锥形圈、动外锥形圈和静锥形圈的锥形角为10～90°，锥形高度为转子半径的0.1～3倍。

所述动内锥形圈、动外锥形圈和静锥形圈之间的间距为转子半径的0.001～0.5倍。

所述静锥形圈的上下表面设有上翅片和下翅片，动内锥形圈的上表面设有动内翅片，动外锥形圈的下表面设有动外翅片，上翅片、下翅片、动内翅片和动外翅片之间相互嵌入。

所述转轴上串联有多组转子和密封装置。

所述转子中央设有升气管，靠近转轴处设有引流管，引流管的上端口处设有围堰。

本发明有益的效果是：本发明的结构密封性能良好，结构简单、紧凑、合理、装置便于制造加工，磨损小、寿命长，在停车时不需要辅以停车密封。

附图说明

图1是本发明的实施例1结构示意图；

图2是本发明的实施例2结构示意图；

图3是本发明的实施例3结构示意图；

附图标记说明：液相入口1，气体出口2，壳体3，转子上端面4，转子5，液相出口6，转轴7，气相入口8，密封液9，动内锥形圈10，静锥形圈11，动外锥形圈12，上翅片13，动外翅片14，下翅片15，动内翅片16，密封装置17，升气管18，引流管19，围堰20。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1：如图1所示，这种用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，主要包括壳体3、转子5、转轴7、密封装置17，转子5固定转轴7上，壳体3套于转子5外部，密封装置17上部固定在壳体3上部内壁，下部固定在转子5的转子上端面4上，通过焊接或用螺栓紧固的方法加以固定，壳体3的下部一侧设有气相入口8，另一侧设有液相出口6，壳体3的上部设有液相入口1和气体出口2。

密封装置17由外到内主要包括动外锥形盘12、静锥形盘11和动内锥形盘10，动内锥形盘10、动外锥形盘12、静锥形盘11和转子5为同一轴线，静锥形盘11位于动内锥形盘10和动外锥形盘12之间，静锥形盘11固定在壳体3的上部内壁，静止不转动，动内锥形盘10和动外锥形盘12固定在转子5的转子上端面4上，与转子5一起高速旋转，动内锥形盘10、动外锥形盘12和静锥形盘11之间的空隙处设有密封液9，当动内锥形圈10和动外锥形圈12旋转，带动密封液9旋转。旋转的密封液9产生离心力，达到密封气体的目的。动内锥形圈10、动外锥形圈12和静锥形圈11的锥形角为10～90°，锥形高度为转子5半径的0.1～3倍。动内锥形圈10、动外锥形圈12和静锥形圈11之间的间距为转子5半径的0.001～0.5倍。动内锥形圈10、动外锥形圈12和静锥形圈11的表面为光滑的、粗糙的或具有沟槽。

动内锥形盘10、动外锥形盘12、静锥形盘11为不锈钢，碳钢，有色金属，各种工程塑料或玻璃钢制作。密封液9可以是原料液，也可以是外加液体，包括水、油等各种不同粘度的纯液体，液体混合物，熔融体，溶胶，悬浮液等液体。

与普遍的离心液环动密封结构相比，本发明动静锥形圈相结合的结构。该结构保证密封液8始终填充在密封间隙中，在停车时密封液也不会流走，同时具有重力作用下的静止密封功能。

转子5在转轴7的带动下高速旋转，气体从气相入口8进入壳体3内腔，在压力作用下，径向穿过转子5，在转子5内与液体逆流接触，最后从气体出口2排出。液体经过液相入口1进入旋转床转子5，在离心力作用下甩出，液体被粉碎成细小液滴和液丝，与气体逆流接触，进行传质传热，从液相出口6排出。动内锥形圈10、静锥形圈11、动外锥形圈12和密封液9组成的密封装置17起到气体动密封作用，防止旋转床壳体3内的气体不经过转子5，而从转子上端面4处直接进入气体出口2。

密封装置17的动外锥形圈直径240毫米，动外锥形圈、静锥形圈和动内锥形圈之间的间隙距离为10毫米，锥形角45°。当圆锥形离心液环动密封装置17的漏气量为20升/小时，在转速为800r/min时，旋转床壳体内和气体出口管之间的气体压降为3.2千帕时，；在转速为1000r/min时，旋转床壳体内和气体出口管之间的气体压降为3.7千帕时；在转速为1200r/min时，旋转床壳体内和气体出口管之间的气体压降为4.3千帕时。

实施例2：如图2所示，与实施例1的不同之处在于静锥形圈11的上下表面设有上翅片13和下翅片15，动内锥形圈10的上表面设有动内翅片16，动外锥形圈12的下表面设有动外翅片14，上翅片13、下翅片15、动内翅片16和动外翅片14之间相互嵌入，减少圆锥形离心液环动密封装置17的漏气。翅片为焊接的竖直矮圈，翅片可以是各种不同形状和尺寸。

实施例3：如图3所示，转轴7上串联有多组与实施例1或2相似的转子5和密封装置17，转子5中央设有升气管18，靠近转轴7处设有引流管20，引流管20的上端口处设有围堰19。

以三个转子串联为列例，三个转子5的上端面各安装一个密封装置17。气体从气相入口8进入旋转床壳体内腔，径向流过最底部的转子5，进入转子中央的升气管18，向上流动，依次通过上面两个转子5，最后从气体出口2排出。液体从液相入口1进入，通过围堰19和引流管20进入最上部的转子5，在离心力作用下甩出，然后依次通过下面两个转子5，从液相出口6排出。在三个转子5内，液体被粉碎成细小液滴和液丝，与气体逆流接触，进行强烈的传质传热。三个转子5上端面各安装一个密封装置17，防止气体从转子5上端面直接进入上层空间而发生漏气。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，主要包括壳体(3)、转子(5)、转轴(7)、密封装置(17)，其特征是：转子(5)固定转轴(7)上，壳体(3)套于转子(5)外部，密封装置(17)上部固定在壳体(3)上部内壁，下部固定在转子(5)的转子上端面(4)上，壳体(3)的下部一侧设有气相入口(8)，另一侧设有液相出口(6)，壳体(3)的上部设有液相入口(1)和气体出口(2)。

2.根据权利要求1所述的用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，其特征是：所述密封装置(17)由外到内主要包括动外锥形盘(12)、静锥形盘(11)和动内锥形盘(10)，动内锥形盘(10)、动外锥形盘(12)、静锥形盘(11)和转子(5)为同一轴线，静锥形盘(11)位于动内锥形盘(10)和动外锥形盘(12)之间，静锥形盘(11)固定在壳体(3)的上部内壁，动内锥形盘(10)和动外锥形盘(12)固定在转子(5)的转子上端面(4)上，动内锥形盘(10)、动外锥形盘(12)和静锥形盘(11)之间的空隙处设有密封液(9)。

3.根据权利要求2所述的用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，其特征是：所述的动内锥形圈(10)、动外锥形圈(12)和静锥形圈(11)的锥形角为10～90°，锥形高度为转子(5)半径的0.1～3倍。

4.根据权利要求2或3所述的用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，其特征是：所述动内锥形圈(10)、动外锥形圈(12)和静锥形圈(11)之间的间距为转子(5)半径的0.001～0.5倍。

5.根据权利要求2或3所述的用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，其特征是：所述静锥形圈(11)的上下表面设有上翅片(13)和下翅片(15)，动内锥形圈(10)的上表面设有动内翅片(16)，动外锥形圈(12)的下表面设有动外翅片(14)，上翅片(13)、下翅片(15)、动内翅片(16)和动外翅片(14)之间相互嵌入。

6.根据权利要求2或3所述的用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，其特征是：所述动内锥形圈(10)、动外锥形圈(12)和静锥形圈(11)的表面为光滑的、粗糙的或具有沟槽。

7.根据权利要求1所述的用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，其特征是：所述密封装置(17)通过焊接或用螺栓紧固的方法与壳体(3)上部内壁和转子上端面(4)固定连接。

8.根据权利要求1所述的用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，其特征是：所述密封液(9)可以是原料液，也可以是外加液体，包括水、油各种不同粘度的纯液体，液体混合物，熔融体，溶胶，悬浮液液体。

9.根据权利要求1所述的用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，其特征是：所述转轴(7)上串联有多组转子(5)和密封装置(18)。

10.根据权利要求9所述的用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，其特征是：所述转子(5)中央设有升气管(21)，靠近转轴(7)处设有引流管(20)，引流管(20)的上端口处设有围堰(19)。

Images