CN104989822A - 一种釜用机械密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的釜用机械密封装置，包括外壳与贯穿外壳的转轴，转轴上设置有动环，在外壳上设置有静环座且静环座上安装有静环，动环一端抵在静环上，在转轴上设置有传动座，传动座由内向外依次设置有嵌入部、第一凸台与第二凸台，动环由内向外依次设置有第一凹台、第二凹台与固定部。本发明动环固定效果较好且动环与转轴间密封效果较好、耐磨性好、使用寿命长、便于维护的釜用机械密封装置。

Description

一种釜用机械密封装置
技术领域
本发明属于密封系统技术领域，涉及一种釜用机械密封装置。
背景技术
反应釜是化工、化纤、石油化工、制药生产中的关键设备之一，它是一种有物理或化学反应的容器，通过对容器的结构设计与参数配置，实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混配功能，这种容器往往也配备有相应的机械密封，由于釜内发生化学反应，会引起压力、温度及物料形态的变化，因此反应釜的机械密封的使用工况条件相当恶劣，实际使用中对这种机械密封的要求也相当高。
例如，授权公告号为CN 203836208 U的发明公开了一种釜用机械密封装置，其包括转轴，在转轴上设置有动环与静环，转轴上还固连有传动座，在传动座上安装有调节螺杆，调节螺杆与动环固连，传动座随转轴转动并使动环在静环上转动，在日常使用过程中，这种釜用机械密封装置会出现一下问题，由于传动座与动环通过轴向设置的调节螺杆相连，传动座带动动环转动过程中，在静环的阻力下，容易使动环发生横向移动，导致动环与传动座发生横向位移，而动环与转轴之间随安装有动密封圈，但长久的横向移动，会导致动密封圈失效，从而致使动环与转轴间的密封效果较差，而轴向设置的调节螺杆无法阻止动环的横向移动。
综上，为了解决上述釜用机械密封装置存在的技术问题，需要设计一种动环固定效果较好且动环与转轴间密封效果较好的釜用机械密封装置。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种动环固定效果较好且动环与转轴间密封效果较好、耐磨性好、使用寿命长、便于维护的釜用机械密封装置。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种釜用机械密封装置，包括外壳与贯穿外壳的转轴，转轴上设置有动环，在外壳上设置有静环座且静环座上安装有静环，动环一端抵在静环上，在转轴上设置有传动座，传动座由内向外依次设置有嵌入部、第一凸台与第二凸台，动环由内向外依次设置有第一凹台、第二凹台与固定部，第一凹台与转轴间形成有环形槽且在环形槽内设置有动密封圈，嵌入部嵌入环形槽内，第一凸台贴在第二凹台上，第二凸台贴在固定部上，动环座上横向设置有调节螺杆且调节螺杆与传动座相连，调节螺杆位于固定部上且位于第一凸台与第二凸台间。
传动座包括主体、包覆设置在主体外侧的保护层和设置在主体与转轴相邻的内侧的强化层，强化层为由主体向转轴方向顺次设置的多孔碳化硅陶瓷层以及氮化钛涂层，其中多孔碳化硅陶瓷层的原料组成为α-碳化硅100份；碳化硼8-10份；细焦煤粉0.3-1.2；石灰石粉2-3份，α-碳化硅的粒度为D50≤0.5微米，石灰石粉粒度为D50≤6.0微米，碳化硼的粒度为D50≤3.0微米，细焦煤粉的粒度为D50≤1微米。多孔碳化硅陶瓷层的原料经混料球磨、喷雾干燥、干压成型、低温烧结，其中低温烧结为在高温真空炉内氩气保护下烧结，烧结温度为1850-1900℃，炉内温度达到烧结温度后保温烧结时间为1-2h，再降低温度至800℃后增加炉内氧含量至1-2％保持0.5-1h(该步骤可以防止过烧，而致使微孔被熔融物堵塞，同时适当增加氧含量可以使焦煤汽化而形成孔隙，同时采用焦煤粉可以避免普通煤粉中含有的挥发分在烧结过程中挥发而致使孔隙过大，破坏多孔陶瓷的整体结构，而影响其机械强度)。保护层为环氧树脂涂层。本发明釜用机械密封装置的传动座通过设置的多层结构，通过外层环氧树脂保护层为传动座提供防腐蚀和防碰撞磨损等方面的防护，同时设置的与转轴相接触的强化层，设置的氮化钛涂层与转轴直接接触可以起到抗磨损延长维护和使用寿命，设置的多孔碳化硅陶瓷层不仅减轻传动座的质量、降低重心，提高釜体稳定性的目的，还可以通过设置在转轴噪声源位置的多孔结构衰减传动震动噪音，而有效减噪。另外原料中采用不同粒度的原材料，原料的熔点越高其相应的粒度则越小，从而达到平衡粒度对粉末材料熔融的影响以及材料熔点之间的关系，从而促进液相烧结界面液相的形成，有效地提高了烧结效率。
在上述一种釜用机械密封装置中，氮化钛涂层与转轴相邻的面为柱面，氮化钛涂层与微孔碳化硅陶瓷层之间接触面上有相互配合的凸起和凹陷。设置的凸起和凹陷结构，使得氮化钛涂层和微孔碳化硅陶瓷层之间能够相互咬合，而提高连接效果，同时可以在运作过程中起到良好的冲击传递和应力衰减，从而降低脱落可能延长了使用寿命。
在上述一种釜用机械密封装置中，主体与强化层之间还设置有缓冲弹性体层(缓冲弹性体层厚1-2mm)，橡胶弹性体为内部均匀地形成有1-2微米尺寸孔隙的多孔高硫橡胶层，孔隙密度为1万-2万个/cm3。通过设置的多孔的缓冲弹性体层，有效地衰减设备运转过程中向传动座传递的冲击应力，其内部孔隙通过充入常压惰性气体，可以增加阻尼衰减，从而提高对冲击力的衰减缓冲效果，同时也可以起到减噪的效果。
在上述一种釜用机械密封装置中，在传动座一侧轴向开设有容纳槽，在容纳槽内设置有弹簧，弹簧两端分别抵在容纳槽底面与第二凹台上。
在上述一种釜用机械密封装置中，在静环座一端开设有第一沉头孔，静环位于第一沉头孔内且静环外表面抵在第一沉头孔内侧壁上，在动环与静环接触的一端开设有第二沉头孔，静环位于第二沉头孔内且静环外表面抵在第二沉头孔内侧壁上。
在上述一种釜用机械密封装置中，在外壳上开设有第三沉头孔，静环位于第三沉头孔内，在静环座另一端径向凹陷形成有环形缺口，在环形缺口与壳体之间设置有静密封圈。
在上述一种釜用机械密封装置中，壳体上设置有将静环座压紧于壳体上的压环，压环与壳体通过螺栓连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明中，将传动座与动环通过横向设置的调节螺杆固连，相比轴向设置的调节螺杆，横线设置的调节螺杆使传动座与动环在横向方向上连接更稳定，在传动座的抵挡下，动环无法横向位置，同时，也能防止动环轴向蹿动，并且，在传动座上设置第一凸台与第二凸台，动环上设置第一凹台与第二凹台，传动座与动环通过这种多级轴向阶梯式配合，使得传动座与动环的连接更紧密。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的装配剖面示意图。
图2为本发明一较佳实施例中传动座的剖面示意图。
图3为本发明一较佳实施例中动环的剖面示意图。
图4为本发明一较佳实施例中静环的剖面示意图。
图中，100、外壳；110、第三沉头孔；200、转轴；300、动环；310、第一凹台；320、第二凹台；330、固定部；340、环形槽；341、动密封圈；350、调节螺杆；360、第二沉头孔；400、静环座；410、静环；420、第一沉头孔；430、环形缺口；431、静密封圈；440、径向平台；500、传动座；510、嵌入部；520、第一凸台；530、第二凸台；540、容纳槽；541、弹簧；600、压环；610、安装孔；611、螺栓；620、压板。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，一种釜用机械密封装置，包括外壳100与贯穿外壳100的转轴200，转轴200上设置有动环300，在外壳100上设置有静环座400且静环座400上安装有静环410，动环300一端抵在静环410上，在转轴200上设置有传动座500。
如图2所示，传动座500由内向外依次设置有嵌入部510、第一凸台520与第二凸台530，如图3所示动环300由内向外依次设置有第一凹台310、第二凹台320与固定部330，第一凹台310与转轴200间形成有环形槽340且在环形槽340内设置有动密封圈341，嵌入部510嵌入环形槽340内，第一凸台520贴在第二凹台320上，第二凸台530贴在固定部330上，传动座500与动环300通过这种多级轴向阶梯式配合，使得传动座500与动环300的连接更紧密，动环300座上横向设置有调节螺杆350且调节螺杆350与传动座500相连，调节螺杆350位于固定部330上且位于第一凸台520与第二凸台530间，相比轴向设置的调节螺杆350，横线设置的调节螺杆350使传动座500与动环300在横向方向上连接更稳定，在传动座500的抵挡下，动环300无法横向位置，同时，也能防止动环300轴向蹿动。
作为改进，如图1、图2所示，在传动座500一侧轴向开设有容纳槽540，在容纳槽540内设置有弹簧541，弹簧541两端分别抵在容纳槽540底面与第二凹台320上。
本案中，在传动座500上开设一容纳槽540，将弹簧541安装在容纳槽540内，在弹簧541的作用下，动环300始终抵在静环410上，实现动环300与静环410的接触，而相比在传动座500与动环300上均开设容纳槽540，本机械密封中只在传动座500上开设容纳槽540，其加工更加方便、简单，而且弹簧541的稳定性更好。
如图1、图3所示，在静环座400一端开设有第一沉头孔420，静环410位于第一沉头孔420内且静环410外表面抵在第一沉头孔420内侧壁上，在动环300与静环410接触的一端开设有第二沉头孔360，静环410位于第二沉头孔360内且静环410外表面抵在第二沉头孔360内侧壁上。
本发明中，外壳100是相对静止的，而静环座400安装在外壳100上，静环410安装在静环座400上，因此，静环410也是静止的，在动环300与静环410接触的一端面上开设有第二沉头孔360，静环410位于第二沉头孔360内时，静环410的外表面抵在第二沉头孔360的内侧壁上，动环300在静环410上转动的同时，在第二沉头孔360内侧壁的抵挡作用下，哪怕动环300受外力影响，其也无法横向移动，因此，进一步防止动环300产生横向移动。
如图1所示，在外壳100上开设有第三沉头孔110，静环座400位于第三沉头孔110内，如图4所示，在静环座400另一端径向凹陷形成有环形缺口430，在环形缺口430与壳体之间设置有静密封圈431。
静环座400安装在第三沉头孔110内，其稳固性较好，使得静环座400不易产生横向移动过，而静密封圈431则保证了外壳100与静环座400之间良好的密封性。
如图1所示，壳体上表面安装有压环600，该压环600呈环形状，在压环600的两侧均轴向开设有安装孔610，在安装孔610内安装有螺栓611，紧螺栓611与壳体固定连接，在压环600的内侧壁上径向延伸出压板620，在静环座400外侧壁上径向形成有径向平台440，该压板620压在径向平台440上，使静环座400始终与壳体贴紧，并防止静环座400与壳体分离而导致密封效果较差。
实施例1
本实施例中，多孔碳化硅陶瓷层的原料组成为α-碳化硅100份；碳化硼9.3份；细焦煤粉0.3；石灰石粉2.9份，上述原料经混料球磨、喷雾干燥、干压成型、低温烧结等工艺后得到烧结陶瓷，
其中低温烧结为在高温真空炉内氩气保护下烧结，烧结温度为1875℃，炉内温度达到烧结温度后保温烧结时间为1.3h，再降低温度至800℃后增加炉内氧含量至1％保持0.7h。
本实施例制备传动座样品100，烧结成品合格率99％，样品经过连续运行500h，报废率小于1％，单件磨损平均小于0.1微米，设备运行噪音降低5分贝。
实施例2
本实施例中，多孔碳化硅陶瓷层的原料组成为α-碳化硅100份；碳化硼9.7份；细焦煤粉0.5；石灰石粉2.1份，上述原料经混料球磨、喷雾干燥、干压成型、低温烧结等工艺后得到烧结陶瓷，
其中低温烧结为在高温真空炉内氩气保护下烧结，烧结温度为1860℃，炉内温度达到烧结温度后保温烧结时间为1.8h，再降低温度至800℃后增加炉内氧含量至1.2％保持0.75h。
本实施例制备传动座样品100，烧结成品合格率99％，样品经过连续运行500h，报废率小于1％，单件磨损平均小于0.1微米，设备运行噪音降低5分贝。
实施例3
本实施例中，多孔碳化硅陶瓷层的原料组成为α-碳化硅100份；碳化硼8.0份；细焦煤粉0.9；石灰石粉3份，上述原料经混料球磨、喷雾干燥、干压成型、低温烧结等工艺后得到烧结陶瓷，
其中低温烧结为在高温真空炉内氩气保护下烧结，烧结温度为1870℃，炉内温度达到烧结温度后保温烧结时间为1.3h，再降低温度至800℃后增加炉内氧含量至2％保持0.5h。
本实施例制备传动座样品100，烧结成品合格率99％，样品经过连续运行500h，报废率小于1％，单件磨损平均小于0.1微米，设备运行噪音降低5分贝。
实施例4
本实施例中，多孔碳化硅陶瓷层的原料组成为α-碳化硅100份；碳化硼8.2份；细焦煤粉1.2；石灰石粉2份，上述原料经混料球磨、喷雾干燥、干压成型、低温烧结等工艺后得到烧结陶瓷，
其中低温烧结为在高温真空炉内氩气保护下烧结，烧结温度为1900℃，炉内温度达到烧结温度后保温烧结时间为2h，再降低温度至800℃后增加炉内氧含量至1.7％保持1h。
本实施例制备传动座样品100，烧结成品合格率99％，样品经过连续运行500h，报废率小于1％，单件磨损平均小于0.1微米，设备运行噪音降低5分贝。
实施例5
本实施例中，多孔碳化硅陶瓷层的原料组成为α-碳化硅100份；碳化硼9.8份；细焦煤粉1.0；石灰石粉2.5份，上述原料经混料球磨、喷雾干燥、干压成型、低温烧结等工艺后得到烧结陶瓷，
其中低温烧结为在高温真空炉内氩气保护下烧结，烧结温度为1890℃，炉内温度达到烧结温度后保温烧结时间为1.5h，再降低温度至800℃后增加炉内氧含量至1.9％保持0.85h。
本实施例制备传动座样品100，烧结成品合格率99％，样品经过连续运行500h，报废率小于1％，单件磨损平均小于0.1微米，设备运行噪音降低5分贝。
实施例6
本实施例中，多孔碳化硅陶瓷层的原料组成为α-碳化硅100份；碳化硼10份；细焦煤粉0.7；石灰石粉2.3份，上述原料经混料球磨、喷雾干燥、干压成型、低温烧结等工艺后得到烧结陶瓷，
其中低温烧结为在高温真空炉内氩气保护下烧结，烧结温度为1850℃，炉内温度达到烧结温度后保温烧结时间为1.2h，再降低温度至800℃后增加炉内氧含量至1.62％保持0.65h。
本实施例制备传动座样品100，烧结成品合格率99％，样品经过连续运行500h，报废率小于1％，单件磨损平均小于0.1微米，设备运行噪音降低5分贝。
实施例7-12与实施例1-6的区别仅在于，氮化钛涂层与转轴相邻的面为柱面，氮化钛涂层与微孔碳化硅陶瓷层之间接触面上有相互配合的凸起和凹陷(如微孔碳化硅陶瓷层表面形成有螺旋槽，氮化钛涂层填充并在另一面形成平滑柱面；或者形成波纹面)。本处实施例均满足制备传动座样品100，烧结成品合格率99％，样品经过连续运行700h，报废率小于1％，单件磨损平均小于0.1微米，设备运行噪音降低5分贝。
实施例13-24与实施例1-12的区别仅在于，主体与强化层之间还设置有缓冲弹性体层(缓冲弹性体层厚1、2、1.5、1.3、1.7以及1-2mm范围内任意值)，橡胶弹性体为内部均匀地形成有1-2微米(孔隙尺寸为1、2、1.5、1.3、1.7以及1-2微米范围内任意值)尺寸孔隙的多孔高硫橡胶层，孔隙密度为1万-2万个/cm3(孔隙密度1、2、1.5、1.3、1.7以及万个/cm3范围内任意值)。本处实施例均满足制备传动座样品100，烧结成品合格率99％，样品经过连续运行800h，报废率小于1％，单件磨损平均小于0.1微米，设备运行噪音降低10分贝。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种釜用机械密封装置，其特征在于：包括外壳与贯穿外壳的转轴，转轴上设置有动环，在外壳上设置有静环座且静环座上安装有静环，动环一端抵在静环上，在转轴上设置有传动座，所述传动座由内向外依次设置有嵌入部、第一凸台与第二凸台，所述动环由内向外依次设置有第一凹台、第二凹台与固定部，所述第一凹台与转轴间形成有环形槽且在环形槽内设置有动密封圈，所述嵌入部嵌入环形槽内，第一凸台贴在第二凹台上，第二凸台贴在固定部上，所述动环座上横向设置有调节螺杆且调节螺杆与传动座相连，所述调节螺杆位于固定部上且位于第一凸台与第二凸台间。
2.根据权利要求1所述的釜用机械密封装置，其特征在于：所述传动座包括主体、包覆设置在主体外侧的保护层和设置在主体与转轴相邻的内侧的强化层，所述强化层为由主体向转轴方向顺次设置的多孔碳化硅陶瓷层以及氮化钛涂层，其中多孔碳化硅陶瓷层的原料组成为α-碳化硅100份；碳化硼8-10份；细焦煤粉0.3-1.2；石灰石粉2-3份，α-碳化硅的粒度为D50≤0.5微米，石灰石粉粒度为D50≤6.0微米，碳化硼的粒度为D50≤3.0微米，细焦煤粉的粒度为D50≤1微米。
3.根据权利要求2所述的釜用机械密封装置，其特征在于：所述氮化钛涂层与转轴相邻的面为柱面，所述氮化钛涂层与微孔碳化硅陶瓷层之间接触面上有相互配合的凸起和凹陷。
4.根据权利要求2所述的釜用机械密封装置，其特征在于：所述主体与强化层之间还设置有缓冲弹性体层，所述橡胶弹性体为内部均匀地形成有1-2微米尺寸孔隙的多孔高硫橡胶层，孔隙密度为1万-2万个/cm3。
5.根据权利要求1所述的釜用机械密封装置，其特征在于：在传动座一侧轴向开设有容纳槽，在容纳槽内设置有弹簧，弹簧两端分别抵在容纳槽底面与第二凹台上。
6.根据权利要求1所述的釜用机械密封装置，其特征在于：在静环座一端开设有第一沉头孔，静环位于第一沉头孔内且静环外表面抵在第一沉头孔内侧壁上，在动环与静环接触的一端开设有第二沉头孔，静环位于第二沉头孔内且静环外表面抵在第二沉头孔内侧壁上。
7.根据权利要求1所述的釜用机械密封装置，其特征在于：在外壳上开设有第三沉头孔，静环位于第三沉头孔内，在静环座另一端径向凹陷形成有环形缺口，在环形缺口与壳体之间设置有静密封圈。
8.根据权利要求1所述的釜用机械密封装置，其特征在于：所述壳体上设置有将静环座压紧于壳体上的压环，所述压环与壳体通过螺栓连接。
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