CN107336957B - 旋转密封阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可实现各种烟草、中草药等散状物料在不同压力与温度的区域之间连续进出料、易于维护维修、稳定可靠的旋转密封阀，其包括壳体、转子总成、轴承、驱动链轮等；所述转子总成包括主轴、星形转子体、径向密封件、轴向密封件，径向密封件设置有径向密封补偿装置，包括锥形滑套、顶柱、推杆。本发明旋转密封阀实现物料在不同压力与温度区间的自由的进出，并且克服了现有各种旋转密封阀所存在密封效果较差、自动补偿性能差、径向密封件磨损不能及时提示更换等缺点，可满足加工各种烟草及中草药等物料加工需要。

Description

旋转密封阀

技术领域

本发明涉及一种将散状物料在不同压力与温度加工区域之间进行连续进出料的设备，具体地说是一种旋转密封阀。

背景技术

旋转密封阀是卷烟、中药材、食品等加工行业不可或缺的设备,在卷烟制造行业使用旋转密封阀，烟草物料可以从常压进入带有压力和较高温度的加工设备中(同样也可以进入负压区域内)，可有效提高烟草的感官质量，同样应用于中草药高温高压处理，中草药在常压通过旋转密封阀进入高温高压处理管道，处理后再通过旋转密封阀出料。在上述的生产过程中，要始终保持设备中的压力与温度，这就需要具有良好密封性能的旋转密封阀来保证。

目前，为了适应现代加工生产的需要，我国烟草、中草药等行业加工设备企业，针对旋转密封阀也在不断创新，例如：

中国专利CN200720044702.5公开了一种可同时实现径向密封和轴向密封，且结构简单的旋转密封送料阀，其包括设有进出料口的阀壳和设置在阀壳腔内的星形转子，星形转子的辐板顶端装设有径向间隙自动补偿装置，星形转子的侧板外侧设有轴向间隙自动补偿装置。通过在星形转子侧板和辐板项端分别设置轴向间隙自动补偿装置和径向间隙自动补偿装置，可有效解决旋转送料阀的卡滞，以及温度变化可能造成的送料阀密封失效。

中国专利CN200810211215.2公开了一种旋转密封送料阀，包括阀壳、对称设置的侧法兰、和星形转子，所述星形转子将侧法兰与阀壳之间的空间分割成多个封闭容积仓格，阀壳上设置有压力降压平衡口和压力增压平衡口。该发明通过在出料端增设降压出口和在入料端加设增压出口，利用两边仓格的压力差，将出料端的含有工作介质的高压气直接导入送料端的仓格中，可提高加工介质的循环使用率，并使进料仓格内压力升高，降低了加工容器因进料仓产生的压力波动。

中国专利200710017317.6公开了一种转轮式高温高压连续进料气锁系统,包括一个机壳,该机壳由一个筒体和两个端盖经由螺栓法兰联接而成。筒体上部开设入料口,下部开设出料口,并分别焊接有入料口法兰和出料口法兰。机壳内安装有转轮,该转轮由均匀分布的转轮片和两边的挡板圈片焊接在转轴上组成,并且转轮片和挡板圈片也相互焊接在一起,在转轮片顶部安装宽体摩擦片,以面摩擦密封代替以往产品的线密封(如刮板密封),从而使端部密封能力大大提高,显著减少了泄漏量。

上述旋转阀虽然在结构设计上有所创新和进步，但是在实际生产应用中仍然存在许多的问题，包括：旋转阀的径向间隙自动补偿依靠安装在密封条下面的多个弹簧实现，初期使用时，弹簧力较大，径向密封条磨损也很大，随着密封条的磨损，压缩弹簧随之增高，其弹簧力也随之降低，同时，大量的细粉尘进入径向密封条下面的弹簧里，堆积在弹簧里的灰尘也严重影响导致弹簧性能，所以上述自动补偿功能只能维持较短的时间，密封效果日益变差。目前，解决的方法就是全部更换密封条与弹簧，这增加了设备维护费用，也增加设备的维护维修时间，设备使用效率降低。另外，现有的旋转密封阀在使用过程中不能调整密封性能，不能及时提示更换密封条，易造成由于密封性能低导致能源(比如：蒸汽等)的浪费，也为稳定安全生产带来隐患。

发明内容

本发明针对上述现有技术所存的问题，提供一种密封性能好、径向密封件受力均匀并可稳定实现径向密封补偿的旋转密封阀。

本发明所述旋转密封阀，包括壳体、转子总成、轴承及驱动链轮；所述壳体的上、下开口法兰为进、出料口，所述壳体两侧法兰与轴承将转子总成固定在壳体圆孔中心水平位置；驱动链轮带动转子总成旋转运行，物料从进、出料口通过。

所述转子总成包括主轴、星形转子体、径向密封件、轴向密封件，其中：径向密封件设置有径向密封补偿装置。

所述径向密封补偿装置包括锥形滑套、顶柱、推柱、推杆，其中：锥形滑套套装于星形转子体与主轴之间，并与主轴滑动连接；顶柱的一端与径向密封件的底部接触，另一端与锥形滑套的顶部相接触；推杆与锥形滑套的底部相连接；当径向密封件产生磨损时，推杆推动锥形滑套滑移，顶柱沿锥形滑套的锥形表面移动并作用于径向密封件底部，使径向密封件保持密封。

本发明采用锥形滑套系统作为径向密封补偿装置，通过锥形滑套的锥形面设置，将轴向的弹簧作用力转换为顶柱抵顶径向密封件底部的径向作用力，有效实现持续稳定的径向密封补偿。

本发明可采用以下优选结构方案：

在星形转子体的每个隔断叶片的上端部均开设长槽，径向密封件插置在长槽中；在长槽的底部设置若干个通孔；顶柱插入各通孔内，其一端与插置在长槽中的径向密封件的底部接触，另一端与锥形滑套的锥形面低部相接触。

沿主轴的轴中心设置主轴中心孔，在面向锥形滑套底部一侧的主轴中心孔内依次安装调节弹簧张力螺杆、弹簧及推柱；在主轴邻近锥形滑套底部的位置开设一个径向槽孔，所述推杆穿过推柱与径向槽孔与锥形滑套的底部相连接。

采取该结构时，可根据旋转密封阀密封效果调节弹簧张力螺杆，使弹簧作用到推柱与推杆，带动锥形滑套移动，顶柱由锥形滑套的锥形面由低向上移动并作用到径向密封件不锈钢底座上，从而有效实现径向密封的补偿调节。同时，采用在径向密封件插置长槽的底部设置若干个通孔，顶柱插入各通孔，弹簧及弹簧张力螺杆等补偿调节部件均设置于主轴中心孔内的结构，有效避免了现有旋转密封阀的密封补偿调节部件因暴露于物料仓格内而易使粉尘堆积进入造成补偿失效。

为了在确保径向密封补偿有效性的同时，尽可能地节约密封条更换维修成本，锥形滑套的锥形总高度与密封条磨损高度适配。

另外，为了充分保证设备使用的安全性，在驱动端一侧的主轴中心孔内设置径向密封更换提示杆，该径向密封更换提示杆一端与推杆固定连接，另一端延伸至主轴端头外。该径向密封更换提示杆可与接近开关或限位开关配合使用。

在锥形滑套移动的同时，径向密封更换提示杆随之同步移动；当顶柱由锥形滑套的锥形低部沿锥坡面向上移动，即将到达锥顶部时，从驱动端伸出的径向密封更换提示杆触到限位开关或靠近接近开关等检测开关时，提示更换径向密封件的信号显示在控制显示屏上，以提醒管理人员安排相关维修工作。

另外，为了密封条更换方便，节省维护成本，所述径向密封件包括不锈钢基座和聚四氟乙烯材料密封条；聚四氟乙烯材料密封条插接在不锈钢基座内，组合为一体并可拆卸的组件。不锈钢基座也可以保证径向密封件密封条不变形且受力均匀。当然，也可以根据设备工作温度的具体要求，更换其它类型的密封材料。

所述轴向密封件包括设置在壳体与星形转子体侧面之间的侧环、侧密封环、侧密封环压紧弹簧；星形转子体与侧环连接；侧环与侧密封环楔形配合，在侧密封环压紧弹簧的作用下，侧密封环始终与星形转子体两侧的侧环面密实压合，确保其密封性能。

同样地，可在侧密封环压紧弹簧外侧设置轴向密封调节螺杆，通过调节轴向密封调节螺杆来实现轴向密封调整。

另外，在主轴两侧法兰上装设主轴密封装置，包括主轴密封环和主轴密封预压弹簧，通过主轴密封预压弹簧压紧主轴密封环实现主轴密封。

为避免星形转子体因压差产生轴向窜动而影响上述径向密封补偿的稳定实现，在所述星形转子体上设置有若干个独立的轴向通气孔，以保持工作状态下两侧气室的压力平衡。

相对于目前使用的各种旋转密封阀，本发明具有以下优点:一是密封性能好、径向密封件受力均匀、径向密封补偿持续稳定；二是可在设备外部主动实施密封性能调节，并具有径向密封件磨损到寿命自动提示功能，使设备运行更为稳定可靠；三是设备结构紧凑，利于在配套设备上安装或改装，并易于维护维修。

附图说明

图1为本发明总体结构示意图；

图2为沿图1中K-K线的剖视图；

图3为本发明转子总成结构示意图；

图4为径向密封件分解图；

图5为锥形滑套与顶柱运动示意图。

图中：1﹑转子总成；2﹑壳体；3﹑侧密封环；4﹑侧密封环压紧弹簧；5﹑主轴密封件；6﹑带座轴承；7﹑调节弹簧张力螺杆；8﹑弹簧；9﹑推柱；10、推杆；11﹑锥形滑套；12﹑径向密封件；13﹑顶柱；14﹑侧环；15﹑主轴；16﹑径向密封更换提示杆；17﹑驱动链轮；18、法兰；19、进料口；20、出料口；21、星形转子体；22、轴向通气孔；23、聚四氟乙烯密封条；24、不锈钢基座。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述旋转密封阀包括转子总成1、壳体2、两侧法兰18与驱动链轮17等。壳体2是由不锈钢型材与钢板焊接而成，其两侧法兰18与带座轴承6将转子总成1固定在壳体2圆孔中心水平位置，壳体的上、下开口法兰为进料口19和出料口20。在减速机作用下，驱动链轮17带动转子总成1平稳旋转运行，物料从进、出料口通过。

如图3所示，转子总成包括主轴15、星形转子体21、径向密封件12、轴向密封件及径向密封补偿装置。

其中的径向密封补偿装置包括锥形滑套11、调节弹簧张力螺杆7、弹簧8、推柱9及顶柱13，如图3所示，锥形滑套11套装于星形转子体21与主轴15之间，并与主轴15滑动连接，星形转子体与侧环螺栓连接，再通过驱动端侧环14上的键与主轴15连接。星形转子体的每个隔断叶片的上端部均开设长槽，径向密封件12插置在长槽中；在长槽的底部设置若干个通孔，在各通孔内安装顶柱13，顶柱13一端与插置在长槽中的径向密封件12的底部接触，另一端与锥形滑套11的锥形面低部相接触。主轴15设置主轴中心孔，在面向锥形滑套底部一侧的主轴中心孔内依次安装调节弹簧张力螺杆7、弹簧8及推柱9；在主轴邻近锥形滑套底部的位置开设一个径向槽孔，推杆10穿过推柱9和径向槽孔与锥形滑套11的底部相连接。上述径向槽孔沿主轴轴向具有一定长度，足够锥形滑套11可沿主轴滑动实现径向密封补偿。

如图5所示，当径向密封件12产生磨损时，推杆10在弹簧作用下，推动锥形滑套11滑移，顶柱13沿锥形滑套的锥形表面，由低向上移动移动并作用于径向密封件12的底部，使径向密封件始终保持密封。

另外，如图5所示，锥形滑套的锥形总高度h与密封条可磨损总高度大致相等，这样可以在保证有效实现径向密封补偿的同时，充分利用密封条。同时，如图1、3所示，在主轴15驱动端一侧的主轴中心孔内，穿入径向密封更换提示杆16，径向密封提示杆16一端与推杆10固定连接，另一端延伸至主轴端头外。径向密封更换提示杆16与接近开关或限位开关配合使用。当锥形滑套11移动时，径向密封更换提示杆16随之同步移动，当顶柱13由锥形滑套11的锥形低部沿锥坡面向上移动，即将到达锥顶部时，从驱动端伸出的径向密封更换提示杆触到限位开关等检测开关时，提示更换径向密封件的信号显示在控制显示屏上，以提醒管理人员安排相关维修工作。

如图1、3所示，轴向密封件包括侧环14、侧密封环3、侧密封环压紧弹簧4，侧环14与星形转子体21连接。侧环14与侧密封环3楔形配合，在侧密封环压紧弹簧4的作用下，侧密封环3始终与星形转子体21两侧的侧环面密实压合，确保其侧向密封性能。同时，在侧密封环压紧弹簧4外侧可设置轴向密封调节螺杆，通过调节轴向密封调节螺杆来实现轴向密封调整。

如图1所示，星形转子体两侧的法兰18内分别安装主轴密封件5，主轴密封件5包括主轴密封环和主轴预压弹簧，以进一步保持旋转密封阀内压力和温度。

如图2所示，星形转子体21上设置有若干独立的轴向通气孔22，通过轴向通气孔使星形转子体21两侧气室的压力平衡，避免星形转子体因压差产生轴向窜动。

如图4所示，径向密封件12是由聚四氟乙烯密封条23与不锈钢基座24构成的可拆卸组件，聚四氟乙烯密封条23插接在不锈钢基座24上。该插接式的可拆卸结构，方便密封条更换，不锈钢基座可以保证径向密封件密封条不变形且受力均匀，并可重复使用。如图4所示，聚四氟乙烯密封条23与不锈钢基座24在相对应的插接位置分别设置相互配合的凹凸槽口，可保证插接更为稳固。

本发明的工作过程如下：设备完成安装定位后，首先检查壳体2上法兰18的全部螺栓紧固件是否紧固到位，带座轴承6是否加注润滑脂，正常后启动减速机电机，通过驱动链轮17带动转子总成1空车运行十几分钟，在设备正常后开始启动生产模式。经过皮带秤流量控制恒定流量的物料，一般在常压状态由进入进料口19，物料落到星形转子体21隔断V形空隔里，随着转子总成1在壳体2内的旋转运动，物料被星形转子体21上的径向密封件12分割成若干等份，再经过出料口20进入高温高压区域处理。

在设备使用过程中，根据旋转密封阀密封效果，可调整调节弹簧张力螺7，使弹簧8作用到推柱9与推杆10，推杆10带动锥形滑套11移动，顶柱13由锥形滑套11的锥形表面由低向上移动并作用到径向密封件12的不锈钢基座24上，不锈钢基座24连同聚四氟乙烯密封件23向上移动，以抵销聚四氟乙烯密封条23磨损空间，实现径向密封的调节补偿。

在设计中已考虑锥形滑套11锥形总高度h(见图5)与密封条磨损高度相等，所以，在锥形滑套11移动的同时，与推杆10连接的径向密封更换提示杆16也随之同步移动，当顶柱13由锥形滑套11的锥形面低部沿锥坡向上移动，即将到达锥顶部时(还能使用半天或一天时间)，即密封条即将完全磨损时，从主轴中心孔伸出的径向密封更换提示杆16触到限位开关等检测开关，即可提醒进行密封条更换维修工作。

总之，本发明旋转密封阀解决了以往径向密封不能稳定调整的难题，并且延长了径向密封的使用寿命，也解决了径向密封磨损到位不能预警提示的问题，结构设计杜绝了灰尘进入转子总成内部，提高了调整结构的稳定性，为稳定与安全生产提供可靠保证。

Claims (10)

1.一种旋转密封阀，包括壳体、转子总成、轴承及驱动链轮；所述转子总成包括主轴、星形转子体、径向密封件、轴向密封件，其中：径向密封件设置有径向密封补偿装置；其特征在于：所述径向密封补偿装置包括锥形滑套、顶柱、推杆，其中：锥形滑套套装于星形转子体与主轴之间，并与主轴滑动连接；顶柱的一端与径向密封件的底部接触，另一端与锥形滑套的锥形面低部相接触；推杆与锥形滑套的底部相连接；当径向密封件产生磨损时，推杆推动锥形滑套滑移，顶柱沿锥形滑套的锥形面从低向高处移动并作用于径向密封件底部，使径向密封件保持密封。

2.根据权利要求1所述的旋转密封阀，其特征在于：在星形转子体的每个隔断叶片的上端部均开设长槽，径向密封件插置在长槽中；在长槽的底部设置若干个通孔，顶柱插入各通孔内；沿主轴的轴中心设置主轴中心孔，在面向锥形滑套底部一侧的主轴中心孔内依次安装调节弹簧张力螺杆、弹簧及推柱；在主轴邻近锥形滑套底部的位置开设一个径向槽孔，所述推杆穿过推柱与径向槽孔与锥形滑套的底部相连接；通过调节弹簧张力螺杆，使弹簧作用到推柱与推杆，推杆带动锥形滑套移动，顶柱由锥形滑套的锥形面由低向上移动并作用到径向密封件。

3.根据权利要求2所述的旋转密封阀，其特征在于：在驱动端一侧的主轴中心孔内设置径向密封更换提示杆，该径向密封更换提示杆一端与推杆固定连接，另一端延伸至主轴端头外。

4.根据权利要求3所述的旋转密封阀，其特征在于：所述径向密封更换提示杆与接近开关或限位开关配合。

5.根据权利要求1或2所述的旋转密封阀，其特征在于：锥形滑套的锥形总高度与密封条磨损高度适配。

6.根据权利要求1或2所述的旋转密封阀，其特征在于：所述径向密封件是由聚四氟乙烯密封条与不锈钢基座组成的可拆卸组件，聚四氟乙烯密封条插接在不锈钢基座内。

7.根据权利要求1、2、3或4所述的旋转密封阀，其特征在于：所述轴向密封件包括侧环、侧密封环、侧密封环压紧弹簧；星形转子体与侧环连接；侧环与侧密封环楔形配合，在侧密封环压紧弹簧的作用下，侧密封环始终与星形转子体两侧的侧环面密实压合。

8.根据权利要求7所述的旋转密封阀，其特征在于：在侧密封环压紧弹簧外侧设置轴向密封调节螺杆，通过调节轴向密封调节螺杆实现轴向密封调整。

9.根据权利要求1、2、3或4所述的旋转密封阀，其特征在于：在主轴两侧法兰上装设主轴密封装置，包括主轴密封环和主轴密封预压弹簧。

10.根据权利要求1所述的旋转密封阀，其特征在于：所述星形转子体上设置有若干个独立的轴向通气孔。

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