CN1069330A - 具有长寿命密封的旋转连接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的旋转连接器用于旋转机器，如干燥 鼓。它有由一个端盖、筒形机体和耐磨板组成的固定 外壳、收集管、和偏压在接管凸缘上的弹簧。凸缘与 一个用钼润滑的反半径密封环接触。密封环装在耐 磨密封面和接管凸缘密封面之间。在接管凸缘密封 面上有多个径向槽，因此当蒸汽供入连接器时，减小 了承受压力差的面积，降低了密封载荷，并可用蒸汽 润滑密封面。

Description

本发明涉及一种旋转连接器，它用于向旋转机器（例如干燥器鼓）供蒸汽;更具体地说，是涉及一种在旋转连接器中使用的反半径（reverse    radius）密封系统。

旋转连接器长期以来用于固定导管与旋转机件之间的连接，这种旋转机件可以是干燥鼓或冷却鼓。这种旋转连接器广泛应用于造纸和卷筒纸加工工艺中。当加热蒸汽干燥系统时，由于鼓和用于干燥鼓系统中的其它部件的长度很大，因此产生很大的膨胀量。为了允许构件在工作阶段自由移动并密封，在蒸汽供入端设有蒸汽连接装置;干燥鼓的轴颈设在相对的一端，通常在这里有朝支承轴承作用的端推力。

上述类型的设备在技术上是已知的，例如由美国专利1666637。1896062和2496471号可知。这些发明利用一个在环形板密封面上形成形状不规则的凹陷和波纹管结构，后者的作用如同一个力的放大器，以成比例地增加作用在密封面上的压力差。所使用的原理是使与碳密封环侧面接触的密封面形状设计成，中心的环状连续密封面和较大的周围间断密封面分别与密封环的各侧面接触;以较大的面积承受同样的蒸汽压力，可避免在较小的面积上卸除蒸汽压力。

这种结构对减小密封件的磨损贡献极小，因为蒸汽压力增加时，作用在密封件上总的力也增加;再加上密封面的凹陷也倾向于增加这个力。当蒸汽压力保持不变时，由于添加了减小接触面积的槽，在密封面上的稳态接触压力增加，使密封件磨损和扭矩增加。

在旋转连接器中使用反半径密封环可由2836439号美国专利获知，该专利中使用了这种类型的密封件和具有连续和均匀密封面的凸缘。采用这种结构的结果是，当蒸汽压力增加时，作用在密封件上的压力增加，从而使密封件的摩擦热增加。摩擦使密封件磨损和引起扭矩，此扭矩对鼓的旋转起制动作用，并减少零件寿命。

本发明的目的是提供一种使用具有增长的密封寿命的反半径密封环的旋转连接器。

本发明进一步的目的是提供一种旋转连接器，它的特点是减小密封件的摩擦，使之有较低的密封温度和摩擦力矩。

本发明的旋转连接器用于连接蒸汽源和旋转设备，例如造纸干燥器鼓。此连接器有一个自支承式球墨铸铁外壳，它由三部分组成，即端盖、机体和耐磨板。端盖上有一个冷凝液出口，外部的冷凝液回流系统与之相连。在外壳机体上设有蒸汽入口，它邻近外壳内端。机体外端与端盖相连，它有一个内腔和设在耐磨板上的孔，耐磨板处于与端盖相对位置，并与外壳机体内端相邻，接管和同轴的冷凝液收集管穿过孔延伸，以便装入旋转设备中。

外壳上的冷凝液收集螺纹接头设在端盖上并与外壳轴线同轴，它朝外壳机体的内端方向开口。收集管接头接受回流的冷凝液，并与同样设在端盖中的冷凝液回流口连通。冷凝液收集管拧入收集管螺纹接头中，它在接管内从螺纹接头起与接管同轴地延伸，收集管与接管两者均伸出机体内端，并朝旋转鼓延伸。在内部，接管通过一对环形碳导向轴承支承，这一对轴承各与机体一端相邻;一个密封环系统由环形的接管凸缘构成，凸缘从接管外表面向机体空腔内均匀延伸，其内表面形成一个平的径向密封面，此密封面与含锑的反半径密封环相接触，此密封环也有一个平的圆周密封面。凸缘密封面上设有沿周向分布的径向槽，用来减小密封载荷和摩擦。在接管外圆周上的压力弹簧与接管凸缘上与密封面相对的表面接触，将接管朝机体内端方向偏压，使之压靠在反半径密封环上。

设在接管凸缘径向密封面上的径向槽与外壳蒸汽压力沟通。从而减小了作用在接管上的轴向力（这一轴向压力力图增加密封环上的密封压力），因此延长了密封环使用寿命。在密封环配合表面上采用二硫化钼层，同样可以减少密封环的摩擦。二硫化钼是一种高级润滑剂，在高温环境和暴露在水或蒸汽中时，显示出异常的稳定性。

为了清楚地理解本发明，下面以举例的方式，参考附图作进一步说明，其中：

图1是应用本发明原理的旋转连接器沿直径方向的纵剖面图;

图2是沿图1中2-2线看凸缘密封面的放大横向剖视图;

图3是反半径密封装置纵剖面局部放大详图，表示偏压弹簧、接管凸缘（截面中带有一个槽）、反半径密封环和旋转连接器中与之相邻结构之间的相互空间关系;

图4为沿图2中4-4线的接管凸缘槽纵剖面放大详图;以及

图5是沿图2中5-5线的接管槽剖面放大详图。

本发明的使用长寿命密封件的旋转连接器总体用标号10表示，连接器中有一筒形机体12，设在此机体外端的端盖14，以及装在筒形机体12内端的耐磨板16。筒形机体、端盖和耐磨板可用球墨铸铁制成。端盖14用螺栓18装在筒形体12上，螺栓18穿过两个对置的法兰。可拆的耐磨板16用螺栓20装在筒形机体12上，螺栓20穿过耐磨板法兰并拧入筒形机体中。

筒形机体12上制有一个带螺纹的蒸汽入口22，它与筒形机体内部连通。凸耳24用来将筒形机体与常规的旋转连接器的支承结构（图上未表示）相固定，该支承结构支承此连接器，使之与干燥器鼓筒（图中未表示）相邻。端盖14上有一个带螺纹的冷凝液排出口26，如下面所述，它与虹吸系统相连。

普通的圆柱形细长接管28，通过分别位于筒形机体和耐磨板内部的圆柱形导套30和32，可旋转地装在筒形机体12和耐磨板16中。导套允许接管28相对于筒形机体、端盖和耐磨板转动。接管上有一个向内延伸的延长段34，用于通过常规的连接方法，将接管装在干燥器旋转鼓上（图中未表示），使进入连接器10中的蒸汽可以输往干燥器鼓。

接管上有沿径向向外延伸的凸缘36，设在接管上的径向孔38使接管内部和筒形机体12的内腔40之间互相沟通，而内腔40与入口22是相通的。因此，通过入口22进入连接器10的蒸汽将进入接管28内，并输往干燥器鼓（图中未表示）。

接管28在压缩弹簧42的作用下，受向内的轴向偏压。弹簧42围绕着接管，并被压缩在凸缘36和导套30之间。如后面将说明的，弹簧42的偏压力在蒸汽或其它介质输入连接器之前，保持连接器的密封面相互接触。

耐磨板16上有一个凹入的球形密封面44，球面中心在连接器10的中心线上，此轴线也就是接管28的旋转轴线。

最好用碳或石墨制成的密封环46，设在耐磨板16和接管凸缘36之间。该密封环上有一个凸出的球形密封面48，它与耐磨板上的密封面44对应并配合工作。由于密封环46与一般密封件的结构形状不同，它称为“反半径”（Reverse    radius）式的。密封环46上还有一个外部径向平面50，它面朝着接管凸缘36上与之相对的径向平面52，并与之接触。作用在接管28上的弹簧42的轴向偏压力，使表面44和48以及50和52保持接触。

在图1所示的实施例中，同样地穿过接管28的虹吸管54有一个内端（图上未表示），此内端位于干燥器鼓之内，用于收集冷凝液。虹吸管54的外端拧入制在端盖14上的螺纹56中，使虹吸管54和冷凝液出口26之间互相沟通。虹吸管54的外端还支承在用螺栓固定在端盖14上的应接板58上。

改进的密封和耐磨特征是通过采用多个直线状径向槽60来达到的，这些槽制在与密封环面50接触的接管凸缘面52上，在所公开的实施例中，6个径向槽60（见图2）设在面52上，它们互相间隔60°，每个槽与接管凸36的圆周边横交，每个槽60有两个与周边62横交的平行直侧边64、一个封闭端66以及一个底面68，底面68与侧边64和周边62横交。

如图2所示，槽60的径向长度基本上等于凸缘面52径向尺寸的一半。两个侧边64之间的槽宽最好小于槽径向长度的一半。

由于槽60与接管凸缘周边62横交，所以每个槽与筒形机体12中的内腔40连通，内腔40中的蒸汽压力将存在于槽60中，并由于槽与压力蒸汽连通，从而取得双重优点。

由于在内腔40中的蒸汽压力存在于槽60中，所以作用于槽底68上的蒸汽压力产生了一个作用在接管凸缘和接管28上朝图1中左方的轴向力，这一轴向力有助于平衡弹簧42作用在接管上的轴向力以及空腔40内的蒸汽压力作用在凸缘36上朝密封环46方向偏压凸缘的轴向力，作用在凸缘36上朝密封环46方向轴向力的降低，减小了表面50和52之间以及44和48之间的摩擦，延长了密封环46的使用寿命。

有了槽60，还可允许蒸汽和水进入密封环表面50和接管凸缘表面52之间，这有利于润滑这些互相接触的密封面和减小摩擦，其结果同样可延长密封环46的使用寿命。

采用低摩擦高抗磨性的密封材料可进一步提高密封寿命。因此，最好采用含锑的碳或石墨的密封环46，且在表面44和42涂上干润滑剂，诸如二硫化钼，其销售时的商品名称为MOLY-COAT（钼涂层）或EVERLUBE（耐寒性润滑油），采用这种材料可进一步延长密封环的寿命。

由以上所述可知，采用具有其上制有槽60的径向平面52的接管，可以在无需复杂工艺技术的情况下，容易地实现本发明的思想，所公开的结构和零件表明，本发明可以最佳经济的方式加以实施和制造。

本领域的普通技术人员可在不脱离本发明精神和范围的情况下，对本发明作出各种非实质性的修改。

Claims (7)

1、和绕轴线旋转的鼓筒一同使用的旋转连接器，其特征是使用一种长寿命密封装置，它由以下部分组成：

A.一个细长的筒形外壳，它有一根轴线、一个内端、一个外端、在此外壳内的一个内腔、一个在此外壳上与此内腔连通的入口、一个在外壳上与外壳轴线同轴并与所述内端相邻的密封面，该密封面限定了所述内腔的一部分，

B.一个可同轴地沿轴向移动和旋转地装在外壳里面的细长接管，它有一个从外壳内端同轴地延伸出去的内端和一个位于所述内腔中的中心区，至少一个孔设在接管的中心区，以便与内腔沟通，有一个制在接管中心区沿径向伸入内腔的环状凸缘，凸缘有一周边和一个制在凸缘上的径向平密封面，它与外壳的密封面相对且沿轴向彼此相隔一定距离，有多个槽制在凸缘密封面上，它们与内腔连通，

C.一个设在外壳和凸缘密封面之间的密封环，此密封环有一个与凸缘密封面接触的径向外平面，有一个与上述外壳密封面接触的内密封面，槽中的压力介质帮助抵抗内腔压力介质作用在凸缘上的轴向力，所述的这些槽有助于凸缘密封面和密封环外平面的润滑。

2、按照权利要求1所述的旋转连接器，其特征为：制在接管凸缘密封面上的多个槽与接管凸缘周边横交。

3、按照权利要求1所述的旋转连接器，其特征为：制在接管凸缘上的多个槽具有沿径向的直线形状，它有两个平行的侧边，有一个封闭端，和有一个与内腔连通的开口端。

4、按照权利要求3所述的旋转连接器，其特征为：槽的径向长度基本上等于凸缘密封面径向尺寸的一半。

5、按照权利要求1所述的旋转连接器，其特征为：外壳密封面是球形的，而密封环的内密封面是与之互补的凸球形。

6、按照权利要求1所述的旋转连接器，其特征为：密封环含有干润滑剂。

7、按照权利要求1所述的旋转连接器，其特征为：密封环外表面和内表面由二硫化钼处理。

Images