CN102927284B - 带有万向角补偿管的密封装置 - Google Patents

Abstract

一种带有万向角补偿管的密封装置，连接在螺旋喂料机与回转式干馏炉的中空轴颈之间，包括设在螺旋喂料机上的万向角补偿管固定法兰，与万向角补偿管固定法兰法兰密封连接的万向角补偿管，与万向角补偿管法兰密封连接的浮动密封管，以及设在回转式干馏炉的中空轴颈上、与浮动密封管密封连接并可相对浮动密封管转动的中空轴颈光法兰，所述万向角补偿管包括有左侧直管段、中间金属波纹管段和右侧直管段，所述浮动密封管的一端设有与万向角补偿管连接用的法兰盘、另一端设有与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘。本装置实现了回转式干馏炉与螺旋喂料机之间的严密密封，减少了设备运行的振动及噪音，提高了煤低温热解技术的可靠性及安全性。

Description

带有万向角补偿管的密封装置

技术领域

本发明涉及一种安装在回转式干馏炉与螺旋喂料机之间的密封装置。

背景技术

目前，随着《煤炭行业“十二五”规划》的颁布，国家要求在今后几年大力发展洁净煤技术，加强褐煤提质技术的研发与示范。褐煤低温热解技术因其高产率的焦油和煤气，以及固态高含炭半焦，开始在国内日益受到关注，并在内蒙、东北等褐煤主要产区开展相应的实验推广。 

在褐煤低温热解技术中，回转式干馏炉是核心设备，并且有螺旋喂料机的出口插入回转式干馏炉的炉腔内。回转式干馏炉的回转筒体由固定端和滑动端的滚圈及侧挡轮支撑回转，且与水平面有一个倾角。由于制造安装误差，回转式干馏炉的回转筒体在运行中不可避免的会发生轴向窜动、径向跳动以及陀螺型摆动，而螺旋喂料机在其变频电机的驱动下旋转喂料，运行稳定，因此，在运行中，螺旋喂料机与回转式干馏炉的回转筒体中心线不重合，振动大且结合部位会产生运行间隙，需要有密封装置进行密封防止热解煤气泄漏。

常规的回转炉应用于冶金、水泥等行业，使用浮动密封或鱼鳞板进行密封，这些密封方式主要是针对炉体内热烟气和炉外空气的隔离，对密封等级要求不高，密封性较差。而对于回转式干馏炉来说，回转式干馏炉会产生易燃易爆气体，这就要求回转式干馏炉与螺旋喂料机的接口与大气间有良好的密封，而现有的密封技术无法满足现今褐煤热解行业要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有万向角补偿管的密封装置，要解决回转式干馏炉与螺旋喂料机之间的密封性较差的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种带有万向角补偿管的密封装置，连接在螺旋喂料机与回转式干馏炉的中空轴颈之间，其特征在于：包括设在螺旋喂料机上的万向角补偿管固定法兰，与万向角补偿管固定法兰法兰密封连接的万向角补偿管，与万向角补偿管法兰密封连接的浮动密封管，以及设在回转式干馏炉的中空轴颈上、与浮动密封管密封连接并可相对浮动密封管转动的中空轴颈光法兰。

所述万向角补偿管包括有左侧直管段、中间金属波纹管段和右侧直管段，其中左侧直管段上设有与万向角补偿管固定法兰连接用的法兰盘，右侧直管段上设有与浮动密封管连接用的法兰盘，左侧直管段和右侧直管段上均焊接连接有限位螺栓连接板，并且左侧直管段上的限位螺栓连接板与右侧直管段上的限位螺栓连接板之间连接有万向角补偿管限位螺栓。

所述浮动密封管的一端设有与万向角补偿管连接用的法兰盘、另一端设有与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘，浮动密封管上套有一个圆环，圆环通过圆环垂直销轴与浮动密封管相对铰接，同时，圆环通过圆环水平销轴和滚动轴承铰接连接在防扭横推力气缸的上端，防扭横推力气缸的下端又铰接在螺旋喂料机的喂料机车架上。

与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘与中空轴颈光法兰之间的连接可以是：与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘上连接有浮动密封管压紧滚轮组件，所述中空轴颈光法兰被浮动密封管压紧滚轮组件压紧在与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘上，同时与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘与中空轴颈光法兰之间夹有石墨动静密封环。

更进一步的，与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘与中空轴颈光法兰之间的连接可以是：与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘上可连接有两圈浮动密封管压紧滚轮组件，所述中空轴颈光法兰夹在两圈浮动密封管压紧滚轮组件之间并且被浮动密封管压紧滚轮组件压紧在与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘上。

更进一步的，与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘与中空轴颈光法兰之间可夹有一大一小两个石墨动静密封环，与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘、中空轴颈光法兰以及两个石墨动静密封环围成有空腔，浮动密封管外侧设有氮气密封管及喷嘴并且氮气密封管及喷嘴与空腔连通。

所述浮动密封管压紧滚轮组件可由螺杆、螺母A、压紧弹簧、垫圈、压紧滚轮、推力轴承、和螺母B组成。所述螺杆穿在与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘上的螺纹孔中，所述螺母A螺纹连接在螺杆靠浮动密封管的一侧，所述压紧弹簧和垫圈套在与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘与螺母A之间的螺杆上，并且螺母A通过垫圈将压紧弹簧压紧在与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘上。所述螺母B螺纹连接在螺杆靠中空轴颈光法兰的一侧，所述压紧滚轮和推力轴承套在与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘与螺母B之间的螺杆上，并且螺母B通过推力轴承将压紧滚轮压在中空轴颈光法兰上。

所述滚动轴承可为滚子轴承或深沟球轴承。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：本发明公开了一种新型的设置在回转式干馏炉的物料入口处的密封设备，实现了回转式干馏炉与螺旋喂料机之间的严密密封，减少了设备运行的振动及噪音，提高了煤低温热解技术的可靠性及安全性。

所述回转式干馏炉的回转筒体在运行中发生轴向窜动、径向跳动以及陀螺型摆动时，通过安装在螺旋喂料机与回转式干馏炉之间的本发明的调节，可以吸收回转筒体热膨胀量、挠度及扭矩，消除上述三种运动造成的不利影响，使螺旋喂料机旋转轴线与回转式干馏炉回转轴线始终保持重合，所以减少了设备运行的振动及噪音。

同时，由于本发明中的石墨动静密封环中的石墨条动、静结合面始终保持平行摩擦，具有起到较好的密封效果，可以防止煤热解煤气与外界空气的相互泄漏，所以大大降低了发生危险的可能性，提高了煤低温热解技术的可靠性及安全性。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明安装在回转式干馏炉与螺旋喂料机之间的立体示意图。

图2是本发明回转式干馏炉与螺旋喂料机之间的结构主视示意图。

图3是图2中A处的放大示意图。

附图标记：1－螺旋喂料机、2－万向角补偿管固定法兰、3－万向角补偿管、3.1－左侧直管段、3.2－右侧直管段、3.3－中间金属波纹管段、3.4－与万向角补偿管固定法兰连接用的法兰盘、3.5－与浮动密封管连接用的法兰盘、4－万向角补偿管限位螺栓、5－限位螺栓连接板、6－浮动密封管、6.1－与万向角补偿管连接用的法兰盘、6.2－与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘、7－圆环、8－圆环垂直销轴、9－圆环水平销轴、10－滚动轴承、11－防扭横推力气缸、12－空腔、13－中空轴颈光法兰、14－浮动密封管压紧滚轮组件、15－石墨动静密封环、16－氮气密封管及喷嘴、17－螺杆、18－螺母A、19－压紧弹簧、20－垫圈、21－压紧滚轮、22－推力轴承、23－螺母B、24－喂料机车架、25－螺旋喂料机回转驱动装置、26－螺旋喂料机轴、27－中空轴颈、28－回转筒体、29－内螺旋片、30－可移动滚轮件。

具体实施方式

实施例参见图1-3所示，这种带有万向角补偿管的密封装置，连接在螺旋喂料机1与回转式干馏炉的中空轴颈27之间，包括设在螺旋喂料机上的万向角补偿管固定法兰2，与万向角补偿管固定法兰2法兰密封连接的万向角补偿管3，与万向角补偿管3法兰密封连接的浮动密封管6，以及设在回转式干馏炉的中空轴颈27上、与浮动密封管6连接密封连接并可相对浮动密封管6转动的中空轴颈光法兰13。

所述万向角补偿管固定法兰2与螺旋喂料机1刚性连接，中空轴颈光法兰13与回转式干馏炉的中空轴颈27刚性连接并随之转动。本实施例中，万向角补偿管固定法兰2焊接在螺旋喂料机上，中空轴颈光法兰13焊接在中空轴颈27上。

所述万向角补偿管3包括有左侧直管段3.1、中间金属波纹管段3.3和右侧直管段3.2，其中左侧直管段3.1上设有与万向角补偿管固定法兰连接用的法兰盘3.4，右侧直管段3.2上设有与浮动密封管连接用的法兰盘3.5，左侧直管段3.1和右侧直管段3.2上均焊接连接有限位螺栓连接板5，并且左侧直管段3.1上的限位螺栓连接板与右侧直管段3.2上的限位螺栓连接板之间连接有万向角补偿管限位螺栓4。万向角补偿管限位螺栓4对万向角补偿管3的最大及最小膨胀量加以限制，同时还可以对万向角补偿管3的最大及最小偏转角也加以限制，保护金属波纹管的各个方向变形量在安全范围之内。也就是说，万向角补偿管限位螺栓4和限位螺栓连接板5作为起到中间金属波纹管段3.3的变形量的限位作用，可防止中间金属波纹管段3.3超出规定的各向变形量。

所述浮动密封管6的一端设有与万向角补偿管连接用的法兰盘6.1、另一端设有与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘6.2，浮动密封管6上套有一个圆环7，圆环7通过圆环垂直销轴8与浮动密封管6相对铰接，同时，圆环7通过圆环水平销轴9和滚动轴承10铰接连接在防扭横推力气缸11的上端，防扭横推力气缸11的下端又铰接在螺旋喂料机的喂料机车架24上。

本实施例中，与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘6.2上连接有两圈浮动密封管压紧滚轮组件14，所述中空轴颈光法兰13夹在两圈浮动密封管压紧滚轮组件14之间并且被浮动密封管压紧滚轮组件14压紧在与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘6.2上，与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘6.2与中空轴颈光法兰13之间还夹有一大一小两个石墨动静密封环15，与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘6.2、中空轴颈光法兰13以及两个石墨动静密封环15围成有空腔12，浮动密封管6外侧设有氮气密封管及喷嘴16并且氮气密封管及喷嘴16与空腔12连通。

在其它实施例中，与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘6.2与中空轴颈光法兰13还可以采用其它的结构，只要能够保证与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘6.2与中空轴颈光法兰13在连接的同时可以相对转动和密封即可，比如可以只设置一圈浮动密封管压紧滚轮组件14和一个石墨动静密封环15。

本实施例中，浮动密封管压紧滚轮组件14由螺杆17、螺母A18、压紧弹簧19、垫圈20、压紧滚轮21、推力轴承22、和螺母B23组成。所述螺杆17穿在与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘6.2上的螺纹孔中，所述螺母A18螺纹连接在螺杆17靠浮动密封管6的一侧，所述压紧弹簧19和垫圈20套在与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘6.2与螺母A18之间的螺杆17上，并且螺母A18通过垫圈20将压紧弹簧19压紧在与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘6.2上。所述螺母B23螺纹连接在螺杆17靠中空轴颈光法兰13的一侧，所述压紧滚轮21和推力轴承22套在与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘6.2与螺母B23之间的螺杆17上，并且螺母B23通过推力轴承22将压紧滚轮21压在中空轴颈光法兰13上。

在其它实施例中，还可以采用其它结构的浮动密封管压紧滚轮组件14，只要能够保证与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘6.2与中空轴颈光法兰13连接和相对转动、同时使中空轴颈光法兰13将石墨动静密封环15压在与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘6.2上即可。

所述滚动轴承10可以是滚子轴承或深沟球轴承等其它的滚动轴承。

在螺旋喂料机的中空轴颈27上安装中空轴颈光法兰13，浮动密封管6通过浮动密封管压紧滚轮组件14与中空轴颈光法兰13连接，并通过浮动密封管压紧滚轮组件14传递回转筒体28的膨胀收缩以及窜动量。

所述回转筒体28是由独立的驱动装置带动其回转，当回转筒体28、中空轴颈27回转运动时，由于制造、安装等存在误差，会造成中空轴颈光法兰13发生类似未转平稳的陀螺顶面的偏摆运动，通过浮动密封管压紧滚轮组件14的传递，带动浮动密封管6随之偏摆，此偏摆运动可由圆环7、圆环垂直销轴8、圆环水平销轴9、滚动轴承10、防扭横推力气缸11构成的类似陀螺仪支架的结构随动完成，类似陀螺仪支架的结构可适应任意角度偏转。

所述防扭横推力气缸11可承受浮动密封管6所传递的扭矩。所述圆环7可以使浮动密封管适应任意角度偏转，圆环7与喂料机车架24通过防扭横推力气缸11相连接，当干馏炉回转筒体中心轴沿径向向上膨胀时，防扭横推力气缸11的推杆随之向上移动，补偿膨胀量。

当中空轴颈27的中心轴线沿径向向上膨胀时，中空轴颈光法兰13通过浮动密封管6带动圆环7有向上移动的趋势，由此防扭横推力气缸11的推力减小。由于防扭横推力气缸11是横推力气缸，其推杆应随之向上推动，防扭横推力气缸11带有定位控制器，可根据中空轴颈27升温后回转中心线的升高调节防扭横推力气缸11的推出高度，通过控制系统做到中心高随动调节，从而自动补偿径向位移量。

所述万向角补偿管3一端与浮动密封管6法兰连接，另一端与焊接在螺旋喂料机上的万向角补偿管固定法兰2法兰连接，万向角补偿管3中间为金属波纹管软连接，所以可以承受各方向应变。

回转式干馏炉的回转筒体28与螺旋喂料机1在运行时，相互之间位置的变化量完全由万向角补偿管3中的中间金属波纹管段3.3来补偿。螺旋喂料机与喂料机车架24硬链接，在运行中，螺旋喂料机与回转筒体之间的双层石墨环动静摩擦面部分始终保持均匀贴合，不产生分开现象，起到了防止热解煤气泄漏的密封作用。

所述万向角补偿管3的右侧直管段3.2与浮动密封管6采用法兰连接。所述万向角补偿管3中，中间金属波纹管段3.3右侧与右侧直管段3.2焊接、左侧与左侧直管段3.1焊接，由于中间金属波纹管段3.3为金属波纹管，属于柔性连接，它可以吸收从它右侧传递过来的陀螺型摆动，而使其左侧的左侧直管段3.1保持稳定，不随之摆动。

当回转筒体28由冷态向热态自右而左膨胀时，依次通过中空轴颈光法兰13、浮动密封管压紧滚轮组件14、浮动密封管6、万向角补偿管限位螺栓4和限位螺栓连接板5，然后将螺旋喂料机1、喂料机车架24整体向左推行，消除轴向热位移S，该位移并不由中间金属波纹管段3.3补偿，中间金属波纹管段3.3仅补偿由于自身温度发生改变时的膨胀量。

浮动密封管6与中空轴颈光法兰13通过浮动密封管压紧滚轮组件14连接，浮动密封管压紧滚轮组件14中的压紧滚轮21与压紧弹簧19是两个主要部件。

所述压紧滚轮21的主要作用是：在保证中空轴颈27顺利转动的同时，顺利的把中空轴颈27在转动过程中发生的轴向窜动、径向跳动以及陀螺型摆动传递给浮动密封管6，之后通过圆环7、中间金属波纹管段3.3的吸收作用，使螺旋喂料机1的螺旋喂料机轴26始终保持稳定，而不随回转筒体28的中心线的跳动而发生窜动。

所述压紧弹簧19的作用是：通过压紧弹簧19的压紧力，保证石墨动静密封环15的石墨动静结合面始终保持紧密密封。中空轴颈27内侧的内螺旋片29主要防止回转筒体28内的物料进入万向角补偿管。浮动密封管压紧滚轮组件14及石墨动静密封环15均设有两圈，以增强传递力及密封效果。氮气密封管及喷嘴16不断向空腔12充入氮气，可保证密封效果。

所述喂料机车架24的底部带有可移动滚轮件30，并且喂料机车架24与螺旋喂料机1硬链接，使螺旋喂料机1可随喂料机车架24移动。

在煤低温热解工艺中，螺旋喂料机的出口插入干馏炉腔（即穿过回转式干馏炉的中空轴颈27并插入在回转筒体28中）内，螺旋喂料机在其变频电机的驱动下旋转喂料。同时通过各组件相互配合，保证螺旋喂料机1的中心线不断随回转筒体28的中心线做出相应调整并保持重合，确保浮动密封管6与中空轴颈光法兰13之间密封结构工作正常。

Claims (4)

1.一种带有万向角补偿管的密封装置，连接在螺旋喂料机（1）与回转式干馏炉的中空轴颈（27）之间，其特征在于：包括设在螺旋喂料机上的万向角补偿管固定法兰（2），与万向角补偿管固定法兰（2）法兰密封连接的万向角补偿管（3），与万向角补偿管（3）法兰密封连接的浮动密封管（6），以及设在回转式干馏炉的中空轴颈（27）上、与浮动密封管（6）密封连接并可相对浮动密封管（6）转动的中空轴颈光法兰（13）；

所述万向角补偿管（3）包括有左侧直管段（3.1）、中间金属波纹管段（3.3）和右侧直管段（3.2），其中左侧直管段（3.1）上设有与万向角补偿管固定法兰连接用的法兰盘（3.4），右侧直管段（3.2）上设有与浮动密封管连接用的法兰盘（3.5），左侧直管段（3.1）和右侧直管段（3.2）上均焊接连接有限位螺栓连接板（5），并且左侧直管段（3.1）上的限位螺栓连接板与右侧直管段（3.2）上的限位螺栓连接板之间连接有万向角补偿管限位螺栓（4）；

所述浮动密封管（6）的一端设有与万向角补偿管连接用的法兰盘（6.1）、另一端设有与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘（6.2），浮动密封管（6）上套有一个圆环（7），圆环（7）通过圆环垂直销轴（8）与浮动密封管（6）相对铰接，同时，圆环（7）通过圆环水平销轴（9）和滚动轴承（10）铰接连接在防扭横推力气缸（11）的上端，防扭横推力气缸（11）的下端又铰接在螺旋喂料机的喂料机车架（24）上；

所述与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘（6.2）上连接有浮动密封管压紧滚轮组件（14），所述中空轴颈光法兰（13）被浮动密封管压紧滚轮组件（14）压紧在与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘（6.2）上，同时与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘（6.2）与中空轴颈光法兰（13）之间夹有石墨动静密封环（15）；

所述滚动轴承（10）为滚子轴承或深沟球轴承。

2.根据权利要求1所述的带有万向角补偿管的密封装置，其特征在于：所述与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘（6.2）上连接有两圈浮动密封管压紧滚轮组件（14），所述中空轴颈光法兰（13）夹在两圈浮动密封管压紧滚轮组件（14）之间并且被浮动密封管压紧滚轮组件（14）压紧在与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘（6.2）上。

3.根据权利要求1所述的带有万向角补偿管的密封装置，其特征在于：与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘（6.2）与中空轴颈光法兰（13）之间夹有一大一小两个石墨动静密封环（15），与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘（6.2）、中空轴颈光法兰（13）、以及两个石墨动静密封环（15）围成有空腔（12），浮动密封管（6）外侧设有氮气密封管及喷嘴（16）并且氮气密封管及喷嘴（16）与空腔（12）连通。

4.根据权利要求1所述的带有万向角补偿管的密封装置，其特征在于：所述浮动密封管压紧滚轮组件（14）由螺杆（17）、螺母A（18）、压紧弹簧（19）、垫圈（20）、压紧滚轮（21）、推力轴承（22）、和螺母B（23）组成；

所述螺杆（17）穿在与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘（6.2）上的螺纹孔中，所述螺母A（18）螺纹连接在螺杆（17）靠浮动密封管（6）的一侧，所述压紧弹簧（19）和垫圈（20）套在与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘（6.2）与螺母A（18）之间的螺杆（17）上，并且螺母A（18）通过垫圈（20）将压紧弹簧（19）压紧在与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘（6.2）上；

所述螺母B（23）螺纹连接在螺杆（17）靠中空轴颈光法兰（13）的一侧，所述压紧滚轮（21）和推力轴承（22）套在与中空轴颈光法兰配合用的法兰盘（6.2）与螺母B（23）之间的螺杆（17）上，并且螺母B（23）通过推力轴承（22）将压紧滚轮（21）压在中空轴颈光法兰（13）上。