CN103851289A - 大型高温高压旋转接头 - Google Patents

Abstract

大型高温高压旋转接头，本发明涉及一种大型干燥机用旋转接头。其结构特征是中心夹套管的汽轴和三组球面动静环组成的密封结构，分别通过蒸汽侧和凝液侧弹簧导柱上的弹簧压紧球面动静环之间的密封面，并将蒸汽侧和凝液侧完全分开，蒸汽走夹套管，凝液走中心管，且中心夹套管随干燥机设备旋转，而壳体则与蒸汽管道和凝液管道连接，蒸汽管道通入蒸汽，凝液管道排出凝液。其次采用弹簧补偿动静密封环在使用工况下的各种状态，并设计了辅助填料密封装置，防止因凹凸环磨损后大量蒸汽泄漏造成的意外损坏。本发明采用的三端面密封技术，密封结构紧凑、可靠，可适应高温、高压和大尺寸密封的工况，使用寿命长。

Description

大型高温高压旋转接头

技术领域

本发明涉及大型干燥机设备的蒸汽旋转接头领域，是一种集蒸汽进入、凝液排出的高温高压旋转机械密封结构。

 

背景技术

旋转接头作为动静设备，连接主机与蒸汽、凝液的排出，是传导介质的重要部件，广泛用于化工、冶金、钢铁、造纸等行业。目前使用的旋转接头密封结构简单，使用性能不稳定、易泄漏、使用寿命短、通径流量偏小，无法与大型或超大型干燥机配套，即不能适应大规模生产的需要。

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发明内容

针对现有大型干燥机旋转接头的缺陷，本发明的目的在于提供一种大型干燥机用旋转接头。这种旋转接头属于双流道、补偿式机械密封旋转接头，主要用于将大型干燥机生产所需要的蒸汽进入干燥机的同时，并将蒸汽凝液及时排出的双向流动的设备部件。蒸汽进入和凝液排出在同一旋转接头内部完成。旋转接头在实现流体动、静管路转换功能的同时，通过机械密封及补偿装置实现转动、静止部位的密封。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种大型干燥机用旋转接头，主要由石墨环组件、垫片、静止环、传动螺杆、连接法兰、传动法兰、键、锥面分半环、汽轴组件、前轴承填料箱体、分半挡环、球面动环、楔形环、外筒体、分半卡环、传动座、弹簧座、弹簧导柱、推环、后轴承及密封箱体、填料箱、填料、隔环、填料压盖、蒸汽入口管、凝液出口管、石墨衬套、 弹簧和石墨环外箍组成。汽轴组件为中心夹套管结构，分别为蒸汽通道和凝液通道，且在通道圆周方向上开有两排孔，分别为蒸汽进口和凝液出口；汽轴组件通过传动螺杆连接法兰、传动法兰、键和锥面分半环与干燥机汽轴法兰连接；前轴承密封箱体、外筒体、后轴承密封箱体及填料箱体之间依次通过螺栓连接压紧在连接法兰、传动法兰之间的静止环及垫片上，组成旋转接头的外壳体；外壳体上设有蒸汽入口管和凝液出口管；前轴承填料箱体和后轴承及密封箱体与汽轴组件装配的位置均嵌有浸锑石墨衬套；蒸汽入口管两侧的静止环内侧依次安装石墨环组件、球面动环、楔形环、分半卡环、传动座、弹簧座、弹簧导柱和推环；石墨环组件为凹环，其外圈用石墨环外箍箍紧；与石墨环组件相配的球面动环为凸环，球面动环内圈为锥角，与楔形环压紧后与汽轴组件装配，组装后的球面动环和楔形环与通过锥形分半卡环固定在汽轴组件上的传动座连接成整体部件，并随汽轴组件旋转，其中锥形分半卡环通过键与汽轴组件固定；补偿装置弹簧通过弹簧导柱与弹簧座及两端各有一个推环组成一体，两个推环也采用键与汽轴固定，随汽轴转动；凝液出口侧设置一组凹凸环，同样通过一组弹簧补偿装置进行密封补偿，连接方式与蒸汽侧相同。汽轴组件头部和尾部的壳体设置了填料箱，通过填料压盖压紧填料及隔环形成密封。

本发明的优点：

（1）本发明采用三端面密封结构，在同一汽轴上形成了两个互相隔离的蒸汽和冷凝水腔体，使壳体与汽轴的静液压力达到了平衡，三密封端面的受力均衡，密封环寿命提高。可以用在大直径（即大流量）承受较大流体压力（高压力）工况下使用，具有适用范围宽、使用寿命长的特点。

（2）为了实现热源管道与干燥机的可靠连接，且能顺利地通入蒸汽和排出凝液，防止高温泄漏，蒸汽和凝结水的互窜，提高使用寿命目的，本发明采用了带中心夹套管的汽轴、三组动静密封环、二组弹簧预装补偿元件、二组定位轴承、前后填料辅助密封箱、外筒体，按先后次序依次组装集成模式，密封结构紧凑。安装和维修十分简单，在保证可靠密封的同时，旋转接头的流通量可达10~50t/h，蒸汽压力0.5~2.5MPa，耐温≤400℃，能够满足各种工况下大型干燥机使用的要求。

（3）补偿弹簧采用耐高温的Inconel材料，在大轴径密封下使用，可使弹力加载均匀，补偿性和缓冲性好，提高密封件的使用寿命。

（4）密封环材质采用高性能浸锑石墨，强度高，热传导好，热膨胀系数低，使用温度可达到450℃，压力可达2.5MPa。具备可靠的密封性能。

（5）旋转接头的密封环采用耐高温浸锑石墨，适合蒸汽和凝液。

（6）本发明采用填料做二次保险密封，防止意外情况下密封失效造成的伤人和停车事故发生，起到保险密封的作用。

（7）采用了外部端面轴承保护装置，可有效的防止运输、安装中不可避免的损伤。

（8）汽轴组件采用堆焊硬质合金，热处理后精加工磨制而成，具有强度高、耐磨、耐高温、使用寿命长等优点。

（9）旋转接头通过中心汽轴定位接头壳体的位置，使壳体在热膨胀作用下随汽轴移动，有效防止因热膨胀作用导致密封件损坏和密封效果降低。

附图说明

图1为大型干燥机用旋转接头结构示意图。

图2为旋转接头补偿装置示意图。

具体实施方式

下面，结合附图对本发明的内容再作进一步的说明：

如图1-2所示，一种大型干燥机用旋转接头，主要由石墨环组1、垫片2、静止环3、传动螺杆4、连接法兰5、传动法兰6、键7、锥面分半环8、汽轴组件9、前轴承填料箱体10、分半挡环11、球面动环12、楔形环13、外筒体14、分半卡环15、传动座16、弹簧座17、弹簧导柱18、推环19、后轴承及密封箱体20、填料箱21、填料22、隔环23、填料压盖24、蒸汽入口管25、凝液出口管26、石墨衬套27 、弹簧28、石墨环外箍29组成。汽轴组件9为中心夹套管结构，分别为蒸汽通道和凝液通道，汽轴组件9圆周方向上开有两排孔，分别为蒸汽进口和凝液出口。蒸汽从热源管道进入旋转接头壳体通过蒸汽通道蒸汽进口进入干燥机，而凝液从干燥机排出后经凝液通道连接的凝液管道凝液出口排出。汽轴表面经堆焊硬质合金、热处理后精加工磨制而成，具有强度高、耐磨、耐高温等特点；汽轴组件9通过传动螺杆4连接法兰5、传动法兰6、键7和锥面分半环8与干燥机汽轴法兰连接，随干燥机旋转。前轴承填料箱体10、外筒体14、后轴承及密封箱体20及填料箱体21之间依次通过螺栓连接压紧在连接法兰5、传动法兰6之间的静止环3和垫片2上，组成旋转接头的外壳体，外壳体不随干燥机转动。外壳体设有蒸汽入口管25和凝液出口管26。前轴承填料箱体10和后轴承及密封箱体20与汽轴组件9装配的位置均嵌有浸锑石墨衬套27起保温其密封及润滑效果，避免损坏汽轴表面。蒸汽入口管25两侧的静止环3内侧依次安装石墨环组件1、球面动环12、楔形环13、分半卡环15、传动座16、弹簧座17、弹簧导柱18和推环19。石墨环组件1为凹环，材质为浸锑石墨，强度高且耐温、耐磨。石墨环组件1外圈的石墨环外箍29采用不锈钢喉箍箍紧，用于防止石墨环破损。与石墨环组件1相配的球面动环12为凸环，凸环通过堆焊硬质合金后研磨而成。凹凸环之间的球面通过精细研磨而成，贴合率达到90%以上，且通过浸水进行静态渗漏实验，无透过为合格。凹凸环之间的球面的吻合使石墨环组件1相配的球面动环12形成可靠的密封；球面动环12内圈为锥角，与楔形环13压紧后与汽轴组件9装配，防止汽轴部位的泄露；楔形环13采用柔性石墨材质；球面动环12和楔形环3与通过锥形分半卡环15固定在汽轴组件9的传动座16上，用螺钉连接成整体部件，随汽轴组件9旋转。其中锥形分半卡环15通过键7与汽轴组件9固定，防止随汽轴产生相对滑动；补偿装置弹簧28通过弹簧导柱18与弹簧座17及两端各有一个推环19组成一体，两个推环19也采用键7与汽轴固定，同随汽轴转动；蒸汽入口侧弹环补偿装置共同起到了两组凹凸环的密封补偿作用，且弹簧28采用耐高温的Inconel材料，在各种工况下都能起到优良好的性能；凝液出口侧设置一组凹凸环，同样通过一组弹簧补偿装置进行密封补偿，连接方式与蒸汽入口侧相同。汽轴组件9头部和尾部的壳体（静止部件）增设了填料箱21，通过填料压盖24压紧填料22及隔环23形成的密封，防止因凹凸环磨损后大量蒸汽泄漏造成的意外损坏。旋转接头的密封关键部位是三组凹凸动静石墨环，且也是旋转和静止的结合点。

Claims (1)

1.一种大型干燥机用旋转接头，主要由石墨环组件（1）、垫片（2）、静止环（3）、传动螺杆（4）、连接法兰（5）、传动法兰（6）、键（7）、锥面分半环（8）、汽轴组件（9）、前轴承填料箱体（10）、分半挡环（11）、球面动环（12）、楔形环（13）、外筒体（14）、分半卡环（15）、传动座（16）、弹簧座（17）、弹簧导柱（18）、推环（19）、后轴承及密封箱体（20）、填料箱（21）、填料（22）、隔环（23）、填料压盖（24）、蒸汽入口管（25）、凝液出口管（26）、石墨衬套（27）、 弹簧（28）和石墨环外箍（29）组成，汽轴组件（9）为中心夹套管结构，分别为蒸汽通道和凝液通道，且在通道圆周方向上开有两排孔，分别为蒸汽进口和凝液出口；汽轴组件（9）通过传动螺杆（4）连接法兰（5）、传动法兰（6）、键（7）和锥面分半环（8）与干燥机汽轴法兰连接；前轴承密封箱体（10）、外筒体（14）、后轴承密封箱体（20）及填料箱体（21）之间依次通过螺栓连接压紧在连接法兰（5）、传动法兰（6）之间的静止环（3）及垫片（2）上，组成旋转接头的外壳体；外壳体上设有蒸汽入口管（25）和凝液出口管（26）；前轴承填料箱体（10）和后轴承及密封箱体（20）与汽轴组件（9）装配的位置均嵌有浸锑石墨衬套（27）；蒸汽入口管（25）两侧的静止环（3）内侧依次安装石墨环组件（1）、球面动环（12）、楔形环（13）、分半卡环（15）、传动座（16）、弹簧座（17）、弹簧导柱（18）和推环（19）；石墨环组件（1）为凹环，其外圈用石墨环外箍（29）箍紧；与石墨环组件（1）相配的球面动环（12）为凸环，球面动环（12）内圈为锥角，与楔形环（13）压紧后与汽轴组件（9）装配，组装后的球面动环（12）和楔形环（13）与通过锥形分半卡环（15）固定在汽轴组件（9）上的传动座（16）连接成整体部件，并随汽轴组件（9）旋转，其中锥形分半卡环（15）通过键(7)与汽轴组件(9)固定；补偿装置弹簧（28）通过弹簧导柱(18)与弹簧座（17)及两端各有一个推环（19）组成一体，两个推环（19）也采用键（7）与汽轴固定，随汽轴转动；凝液出口侧设置一组凹凸环，同样通过一组弹簧补偿装置进行密封补偿，连接方式与蒸汽入口侧相同，汽轴组件(9)头部和尾部的壳体设置了填料箱(21)，通过填料压盖(24)压紧填料(22)及隔环(23)形成密封。

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