CN103291925A

CN103291925A - 轴封的热交换装置

Info

Publication number: CN103291925A
Application number: CN2012100516586A
Authority: CN
Inventors: 黄怡洁
Original assignee: Scenic Precise Element Inc
Current assignee: Scenic Precise Element Inc
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2032-03-01
Also published as: CN103291925B

Abstract

一种轴封的热交换装置，是用于一轴封上，该热交换装置包含一储存单元，以及一冷却单元。该储存单元包括一储存有循环液体的储存桶，该储存桶具有相间隔的一循环液出口与一循环液回流口。该冷却单元包括一容置于该储存桶中的第一冷却盘管，及一容置于该储存桶中并环绕该第一冷却盘管的第二冷却盘管。利用该第二冷却盘管环绕该第一冷却盘管的设计以节省设置空间、增加热交换面积，使循环液体能充分降温，提升循环液体对该轴封的冷却效果，以减缓该轴封内部构件的温升，并给予构件充分的润滑，进而增加该轴封的使用寿命，降低轴封损坏的几率。

Description

轴封的热交换装置

技术领域

本发明涉及一种热交换装置，特别是涉及一种轴封的热交换装置。

背景技术

轴封装置是应用于转动机械设备的轴封室内且安装于设备壁面与转动心轴间隙处，用于避免反应槽内的流体或气体压力由枢接处渗出。特别是当转动机械设备所输送的制程流体为挥发性物质(VOC)，或具毒性或具腐蚀性或需做高温冷却等情形时，此时就需使用双轴封装置。

参阅图1，中国台湾公告第459938号「转动机械用之卡夹式轴封装置」新型专利的卡夹式轴封装置1是设置在一机械设备100上并被该机械设备100的心轴101所穿置，该轴封装置1包含一被机械设备100上的心轴101所穿置的轴套11、一设置于该机械设备100上且被该轴套11所穿置并形成有一流入口121与一流出口122的外盖12、一形成于该外盖12与该轴套11间且与该流入口121与该流出口122相连通的容置空间13、一设置于该轴套11上的内密封机构14，及一位于该容置空间13中的外密封机构15。

隔绝液102是由该流入口121流入该容置空间13中，之后再由该流出口122流出，不但能够阻绝机械设备100中可能的挥发性物质，也能够降低该内密封机构14与外密封机构15的构件间所产生的摩擦热。

为了稀释该轴封装置1制程侧溢散的流体与阻绝其外渗至大气侧，大多会外接如图2所示的热交换器16，该热交换器16包含一壳体161、设置于该壳体161上的一热交换入口162与一热交换出口163，及一设置于该壳体161中且绕呈螺旋状并流通有冷却液体(一般是冷却水)的冷凝管164。

参阅图1、2，利用外密封机构15带沟槽的输送环151能随设备轴心转动，进而带动隔绝液102于轴封装置1与热交换器16中产生自循环，达到热交换目的。

降低了该内密封机构14与外密封机构15的摩擦热而升温的隔绝液102是由该流出口122与该热交换入口162流入该壳体161内，利用冷凝管164中的冷却液体与隔绝液102进行热交换使隔绝液102降温冷却后，再由该热交换出口163与该流入口121流入该容置空间13，以充分循环使用隔绝液102。

该热交换器16虽然已能达成热交换的功能，但是，单一冷凝管164的热交换面积有限，导致热交换能力不足，若是由该流出口122所流出的隔绝液102温度过高(高于200℃)时，由于，该热交换器16的热交换能力不足，将无法使隔绝液102充分降温，导致该轴封装置1的构件需长时间于高温环境下运作，不但会大幅缩减该轴封装置1的使用寿命，更容易因橡胶构件老化、变形或材料热膨冷缩过大，影响结构的稳定性而产生渗漏引发工安意外。

若是为了提升该热交换器16整体的热交换能力，而将该冷凝管164完全布满于该壳体161内，非常占空间，不但会使该壳体161中所能容纳的隔绝液102的量变少，也可能会与插入壳体161内的仪控装置发生干涉，另外，由于冷却面积有限，当制程侧温度高于200℃，冷却液温度随着升高，而降低了整体的热交换能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种借由增加热交换面积与循环液体总流量以提升热交换能力，进而增加轴封使用寿命避免安全事故发生的轴封的热交换装置。

本发明轴封的热交换装置，是用于一个轴封上，该热交换装置包含一个储存单元，以及一个设置于该储存单元中的冷却单元。该储存单元包括一个储存有循环液体的储存桶，该储存桶具有相间隔的一个循环液出口与一个循环液回流口。

该冷却单元包括一个容置于该储存桶中的第一冷却盘管、一个容置于该储存桶中并环绕该第一冷却盘管的第二冷却盘管、一个连接于储存桶上以输入冷却流体的冷却流体入口、一个连接于储存桶上以排出冷却流体的冷却流体出口、一个连通该冷却流体入口的第一汇集空间，及一个连通该冷却流体出口的第二汇集空间，该第一冷却盘管与第二冷却盘管的两端是分别连接该第一汇集空间与该第二汇集空间。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用于下技术措施进一步实现。

较佳地，前述的轴封的热交换装置，其中，该储存桶具有一个两端开放的桶体、分别封闭该桶体两相反端的一个下盖与一个上盖，及一个由该桶体与该上盖及该下盖相配合界定出以容纳循环液体的储存空间，该循环液出口与该下盖间的距离小于该循环液回流口与该下盖间的距离。

较佳地，前述的轴封的热交换装置，其中，该第一冷却盘管顶端至该下盖的总高度大于该第二冷却盘管顶端至该下盖的总高度。

较佳地，前述的轴封的热交换装置，其中，该储存桶还具有一个设置于该下盖且连通该储存空间以泄除循环液体的排出口。

较佳地，前述的轴封的热交换装置，其中，该储存桶具有一个两端开放的桶体、分别封闭该桶体两相反端的一个法兰与一个上盖、一个由该桶体与该上盖及法兰相配合界定出以容纳循环液体的储存空间、一个与该法兰相配合而形成于该桶体的凸缘、数个螺合该法兰与该凸缘的螺栓，及一个介于该法兰与该桶体间的密封环，该循环液出口与该法兰间的距离小于该循环液回流口与该法兰间的距离，而该第一汇集空间与该第二汇集空间是形成于该法兰。

较佳地，前述的轴封的热交换装置，其中，该第一冷却盘管顶端至该法兰的总高度大于该第二冷却盘管顶端至该法兰的总高度。

较佳地，前述的轴封的热交换装置，其中，该储存桶还具有一个设置于该法兰且连通该储存空间以泄除循环液体的排出口。

较佳地，前述的轴封的热交换装置，其中，该液位侦测单元包括一个连设于该储存桶上且连通该储存空间以输入循环液体的注入口、一个连设于该桶体上且连接储存空间的第一感测孔、一个与该一第一感测孔间隔连设于该桶体上且连接储存空间的第二感测孔、一个设置于该第一感测孔中以感测循环液液位的第一液位开关、一个设置于该第二感测孔中以感测循环液液位的第二液位开关，及一个形成与该桶体上的液窗口。

较佳地，前述的轴封的热交换装置，其中，该热交换装置还包含一个用于调整该储存空间的压力的压力控制单元，该压力控制单元包括一个连设于该储存桶上且连通该储存空间的连接口、一个连接于该连接口上的连接管路、一个设置于该连接管路上的进排气阀，及一个设置于该连接管路上的压力计。

较佳地，前述的轴封的热交换装置，其中，该第一汇集空间与该第二汇集空间是形成于该下盖。

本发明的有益效果在于：利用该第二冷却盘管环绕该第一冷却盘管的结构设计，使循环液体于再次流入该轴封前能充分降温，提升循环液体对该轴封的冷却效果，避免高温使橡胶构件老化、变形或材料发生热涨冷缩过大，进而增加该轴封的使用寿命，降低轴封维修的频率。

附图说明

图1是一剖视图，说明中国台湾公告第459938号「转动机械用之卡夹式轴封装置」新型专利。

图2是一侧视图，说明一现有的热交换器。

图3是一局部剖视图，说明本发明轴封的热交换装置的第一较佳实施例。

图4是一局部剖视图，说明该较佳实施例的应用态样。

图5是一局部剖视图，说明本发明轴封的热交换装置的第二较佳实施例。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

参阅图3，本发明轴封的热交换装置2的第一较佳实施例包含一储存有循环液体200的储存单元3、一设置于该储存单元3中的冷却单元4、一用于侦测循环液体200液位高低的液位侦测单元5，及一用于侦测与调整该储存单元3的压力的压力控制单元6。

该储存单元3包括一个储存有循环液体200的储存桶31，该储存桶31具有一两端开放的桶体311、分别封闭该桶体311两相反端的一下盖312及一上盖313、一由该桶体311与下盖312及上盖313相配合界定出以容纳循环液体200的储存空间314、相间隔地连设于该桶体311上且与该储存空间314相连通的一循环液出口315与一循环液回流口316，及一设置于该下盖312且连通该储存空间314用于泄除循环液体200的排出口317。

于本较佳实施例中，该循环液出口315与该下盖312间的距离小于该循环液回流口316与该下盖312间的距离。

该冷却单元4包括一容置于该储存桶31中的第一冷却盘管41、一容置于该储存桶31中并环绕该第一冷却盘管41的第二冷却盘管42、一连接于下盖312上以输入冷却流体的冷却流体入口43、一连接于下盖312上以排出冷却流体的冷却流体出口44、一连通该冷却流体入口43与下盖312的第一汇集空间45，及一连通该冷却流体出口44的第二汇集空间46，且该第一冷却盘管41的顶端至该下盖312的总高度大于第二冷却盘管42的顶端至该下盖312的总高度。

该第一冷却盘管41与第二冷却盘管42的两端均分别连通该第一汇集空间45与该第二汇集空间46，借由该第一汇集空间45与该第二汇集空间46，冷却流体能如图3中箭头21所示，由该冷却流体入口43经该第一汇集空间45同时输入该第一冷却盘管41与该第二冷却盘管42中，之后再如箭头22所示，同时经该第二汇集空间46而由该冷却流体出口44排出。

该液位侦测单元5包括一连设于该上盖313上且连通该储存空间314以输入循环液体200的注入口51、一形成于该桶体311上的液窗口52、间隔连设于该桶体311上且连通该储存空间314的一第一感测孔53与一第二感测孔54、一设置于该第一感测孔53的第一液位开关55，及一设置于该第二感测孔54的第二液位开关56。其中，该第一液位开关55与第二液位开关56能够感测循环液体200在桶体311中的高低液位。

该液窗口52是能用于观察循环液体200的液面高度，且当循环液体200的液面低于该第一液位开关55时，该第一液位开关55就会发信号给仪控装置(图未示)，以控制循环液体200由该注入口51注入该储存空间314内，或警示现场人员前来补充循环液，使循环液体200至少占液窗口52约2/3的液位高度，以维持循环冷却的效果。

该压力控制单元6包括一连设于该上盖313上且连通该储存空间314的连接口61、一连接于该连接口61上的连接管路62、一设置于该连接管路62的一端上的进排气阀63，及一设置于该连接管路62上的压力计64。

参阅图3、4，该热交换装置2是以二管路201接设于一轴封7上，该轴封7包含被一转轴71所穿置的轴套72、一被该轴套72所穿置并形成有一流入口731与一流出口732的格兰盖73、一形成于该格兰盖73与该轴套72间且与该流入口731与该流出口732相连通的容置空间74，及一位于该容置空间74中的输送机构75。所述管路201是分别连接该流入口731与该循环液出口315，以及该流出口732与该循环液回流口316。

容纳于该储存空间314中的循环液体200是经由该循环液出口315、管路201与该流入口731而流入该轴封7的容置空间74中，以吸收该轴封7的内部构件摩擦热或轴封7内侧的流体(制程液体)所传递出的热，还能阻挡该轴封7内侧可能的挥发性物质外泄，而吸收了摩擦热而升温的高温循环液体200则能经由该流出口732、管路201与该循环液回流口316回流至该储存空间314中。

利用相互环绕的该第一冷却盘管41、第二冷却盘管42，能够增加与高温循环液体200的热交换面积，提升冷却液的流量，使高温循环液体200于再次流入该轴封7前，能与流通于该第一冷却盘管41、第二冷却盘管42的冷却流体充分进行热交换而降温，提升循环液体200对该轴封7的冷却效果，以减缓该轴封7内弹性元件的老化与变形，同时对运转中的轴封7相互对磨的构件进行润滑，防止干磨的现象，进而增加该轴封7的使用寿命，降低轴封损坏的机率。

而不同环绕内径的第一冷却盘管41、第二冷却盘管42的多层级放置态样，配合该第二冷却盘管42的环绕内径大于第一冷却盘管41的环绕内径的设计，可在桶体311内径不变的条件下增加冷却液体流量，不但能拉大循环液回流口316与循环液出口315的温差，确保由循环液出口315流出的循环液体200已充分冷却以提升冷却效率，还能使循环液体200的流动更顺畅，进而维持冷却流体与循环液体200良好的行热交换效率。

在此要特别说明的是，当轴封7密封失效，使轴封7内侧的流体泄漏至储存空间314中，将造成循环液体200液位上升，当循环液体200的液面高于该第二液位计56时，该第二液位计56就会发信号给中控室，通知人员前来维修以提升现场的安全性，且能由该排出口317泄除过多的循环液体200。

而当轴封7内侧的流体无毒性与腐蚀性，该储存单元3则不需加压，因此，进排气阀63则保持排气；若当轴封7内侧的流体有毒性及腐蚀性，该储存单元3则需加压，因此，该进排气阀63保持进气，避免轴封7内侧的流体泄漏至空气中。

参阅图5，本发明轴封的热交换装置2的第二较佳实施例大致是与该第一较佳实施例相似，包含一储存单元3、一冷却单元4、一液位侦测单元5，及一压力控制单元6。不相同的地方在于：该储存桶31具有一两端开放的桶体311、分别封闭该桶体311两相反端的一法兰318与一上盖313、一由该桶体311与该上盖313及法兰318相配合界定出以容纳循环液体200的储存空间314、一与该法兰318相配合而形成于该桶体311的凸缘32、数个螺合该法兰318与该凸缘32的螺栓319，及一介于该法兰318与该桶体311间的密封环310，该循环液出口315与该法兰318间的距离小于该循环液回流口316与该法兰318间的距离，而该第一汇集空间45与该第二汇集空间46是形成于该法兰318，该第一冷却盘管41顶端至该法兰318的总高度大于该第二冷却盘管42顶端至该法兰318的总高度。

由于本实施例大致是与该第一较佳实例相同，因此，除了能够达成与该第一较佳实施例相同的功效外，也提供另一种态样供使用者选择。

综上所述，本发明轴封的热交换装置2，是利用该第二冷却盘管42环绕该第一冷却盘管41的结构设计，以增加热交换面积与冷却液体流量，使高温循环液体200于再次流入该轴封7前，能与流通于该第一、二冷却盘管41、42中的冷却流体充分进行热交换，提升循环液体200对该轴封7的冷却效果，确保循环液出口315的循环液体200温度已充分冷却，以减缓该轴封7的弹性元件老化与变形速度，进而增加该轴封7的使用寿命，降低轴封维修的频率。而在储存空间314容积不变的情况下，第一、二冷却盘管41、42的多层设置，不但可降低第一冷却盘管41与第二冷却盘管42的总高度，避免与液位侦测装置5干涉，另能够增加该储存空间314的循环液体200的储存量，也能减少盘管对于循环液体200的流动所产生的阻力，进而使循环液体200的流动更顺畅，而维持冷却流体与循环液体200良好的热交换效率。

Claims

1.一种轴封的热交换装置，是用于一个轴封上，该热交换装置包含一个储存单元，以及一个设置于该储存单元中的冷却单元，该储存单元包括一个储存有循环液体的储存桶，该储存桶具有相间隔的一个循环液出口与一个循环液回流口，该冷却单元包括一个容置于该储存桶中的第一冷却盘管，其特征在于：

该冷却单元还包括一个容置于该储存桶中并环绕该第一冷却盘管的第二冷却盘管、一个连接于储存桶上以输入冷却流体的冷却流体入口、一个连接于储存桶上以排出冷却流体的冷却流体出口、一个连通该冷却流体入口的第一汇集空间，及一个连通该冷却流体出口的第二汇集空间，该第一冷却盘管与第二冷却盘管的两端是分别连接该第一汇集空间与该第二汇集空间。

2.根据权利要求1所述轴封的热交换装置，其特征在于：该储存桶具有一个两端开放的桶体、分别封闭该桶体两相反端的一个下盖与一个上盖，及一个由该桶体与该上盖及该下盖相配合界定出以容纳循环液体的储存空间，该循环液出口与该下盖间的距离小于该循环液回流口与该下盖间的距离。

3.根据权利要求2所述轴封的热交换装置，其特征在于：该第一冷却盘管顶端至该下盖的总高度大于该第二冷却盘管顶端至该下盖的总高度。

4.根据权利要求2所述轴封的热交换装置，其特征在于：该储存桶还具有一个设置于该下盖且连通该储存空间以泄除循环液体的排出口。

5.根据权利要求1所述轴封的热交换装置，其特征在于：该储存桶具有一个两端开放的桶体、分别封闭该桶体两相反端的一个法兰与一个上盖、一个由该桶体与该上盖及法兰相配合界定出以容纳循环液体的储存空间、一个与该法兰相配合而形成于该桶体的凸缘、数个螺合该法兰与该凸缘的螺栓，及一个介于该法兰与该桶体间的密封环，该循环液出口与该法兰间的距离小于该循环液回流口与该法兰间的距离，而该第一汇集空间与该第二汇集空间是形成于该法兰。

6.根据权利要求5所述轴封的热交换装置，其特征在于：该第一冷却盘管顶端至该法兰的总高度大于该第二冷却盘管顶端至该法兰的总高度。

7.根据权利要求5所述轴封的热交换装置，其特征在于：该储存桶还具有一个设置于该法兰且连通该储存空间以泄除循环液体的排出口。

8.根据权利要求2或5所述轴封的热交换装置，其特征在于：还包含一个液位侦测单元，该液位侦测单元包括一个连设于该储存桶上且连通该储存空间以输入循环液体的注入口、一个连设于该桶体上且连接储存空间的第一感测孔、一个与该一第一感测孔间隔连设于该桶体上且连接储存空间的第二感测孔、一个设置于该第一感测孔中以感测循环液液位的第一液位开关、一个设置于该第二感测孔中以感测循环液液位的第二液位开关，及一个形成与该桶体上的液窗口。

9.根据权利要求2或5所述轴封的热交换装置，其特征在于：还包含一个用于调整该储存空间的压力的压力控制单元，该压力控制单元包括一个连设于该储存桶上且连通该储存空间的连接口、一个连接于该连接口上的连接管路、一个设置于该连接管路上的进排气阀，及一个设置于该连接管路上的压力计。

10.根据权利要求2所述轴封的热交换装置，其特征在于：该第一汇集空间与该第二汇集空间是形成于该下盖。