CN109519553A - 旋转密封阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转密封阀，属于密封阀技术领域。包括阀体和设置在阀体内的与阀体内壁配合的转子，转子的两端各设一组起支撑和密封作用的回转支撑装置，其中的一组回转支撑装置与驱动装置动力连接；回转支撑装置包括固定在阀体内的支撑外圈以及设置在支撑外圈内并由驱动装置驱动转动的转动内齿圈；所述转动内齿圈的外径与转子的外径对应连接设置。本发明在旋转密封阀内设置回转支撑装置，并且使用驱动装置从回转支撑装置的边缘来进行驱动，回转支撑装置起到支撑传动作用和密封作用。回转支撑装置传动平稳，回转支撑装置与密封圈配合密封效果好。本发明在旋转密封阀的易磨损部位热喷涂硬质合金，提高耐磨性，延长使用寿命。

Description

旋转密封阀

技术领域

本发明涉及一种旋转密封阀，属于密封阀技术领域。

背景技术

旋转密封阀又叫回转阀，或星形卸灰阀，其功能是均匀给料、均匀受料以及密封，在我国应用领域广泛。旋转密封阀具有阀体以及设置在阀体内的转子，阀体的上端设置进料口下端设置出料口；转子具有中心主轴以及叶片，转子的中心主轴以及叶片形成受料腔。在工作过程中转子处于不断的转动状态，进行受料卸料。现有技术中的回转阀是采用日本久保田公司的设计思路，通常是将中心主轴转动与转子联动，转子的叶片中间承载物料，转动到下方时物料卸出，致使叶片始终在偏重、不平衡中运行，长期运行使转子下沉，破坏动平衡，使转子两端的浮动密封付过载承重致损坏。这种运行，口径小，物料重量轻不影响机械寿命，但如果口径大、物料量大物重，机械的薄弱环节就会出现故障。

此外现有的回转阀在使用中还存在种种问题，从返厂修复的回转阀的损坏部位看主要有以下三方面的问题，一是转子端面弹性密封副大面积易磨损，需经常更换；二是阀壳内衬板磨损严重，使转子叶片的刀片与阀体间隙超差，不能锁气；三是转子叶片形状缺陷磨损严重，卸料不通畅。此外，其还有油路跑冒环境污染问题，采用大量的注油、足量的排放保证转动部位润滑。注油无计量、排放无控制、操作粗放，导致环境污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋转密封阀，来提高工作的稳定性和密封性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种旋转密封阀，包括阀体和设置在阀体内的与阀体内壁配合的转子，转子的两端各设一组起支撑和密封作用的回转支撑装置，其中的一组回转支撑装置与驱动装置动力连接；回转支撑装置包括固定在阀体内的支撑外圈以及设置在支撑外圈内并由驱动装置驱动转动的转动内齿圈；所述转动内齿圈的外径与转子的外径对应连接设置。

本发明技术方案的进一步改进在于：支撑外圈与阀体内壁之间设置有密封圈，转动内齿圈和支撑外圈之间设置有密封圈。

本发明技术方案的进一步改进在于：转子的两端设置连接套，转动内齿圈与转子通过连接套使用螺栓连接，连接套与转动内齿圈之间设置密封圈。

本发明技术方案的进一步改进在于：驱动装置包括与转动内齿圈啮合的驱动齿轮以及为驱动齿轮转动提供动力的驱动电机；所述驱动电机与减速机的输入轴连接，驱动齿轮固定在减速机的输出传动轴上。

本发明技术方案的进一步改进在于：转子包括转子轴、环绕设置在转子轴表面的若干叶板以及设置在转子轴两端与叶板形成料斗腔的端板；叶板的外端部设可拆卸的刀片。

本发明技术方案的进一步改进在于：刀片设置双刃；刀片的外表面与叶板的正向表面喷涂硬质合金层；叶板的反向表面采用高频表面淬火处理。

本发明技术方案的进一步改进在于：叶板与转子轴之间为圆弧流线形连接。

本发明技术方案的进一步改进在于：相邻的叶板的底部之间固定设置弧形连接板，所述弧形连接板的表面喷涂硬质合金层。

本发明技术方案的进一步改进在于：硬质合金层热喷熔形成。

本发明技术方案的进一步改进在于：还包括用流量传感器、压力传感器的信号自动化控制定量、定时循环供油的润滑系统。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：

本发明在旋转密封阀内设置回转支撑装置，并且使用驱动装置从回转支撑装置的边缘来进行驱动，增大了驱动力矩，所需要的驱动力减小，驱动装置能够更加平稳的对旋转密封阀的转子进行驱动运动。

本发明设置回转支撑装置为支撑外圈以及设置在支撑外圈内的转动内齿圈，驱动装置与转动内齿圈之间为齿轮啮合传动，该传动方式能够提高传动精度，不会出现打滑的现象，工作可靠。

本发明设置两个大型的回转支撑装置，既解决密封问题，又提高了支撑强度，还可利用回转支撑装置的转动内齿圈拔动转子转动。同时，在没有氮气情况下不影响运行。

本发明的叶板为整体结构，叶板正向表面喷涂硬质合金层，反向表面采用高频表面淬火处理，该设置既简化叶板的结构，便于加工制作；又提高了叶板使用寿命。

本发明中的阀体为整体加工成型，在阀体内腔的磨损部位热喷熔硬质耐磨合金，使阀体内腔硬度均匀一致，耐磨寿命成倍提高，阀体强度、支撑力度大大增强，工艺性、可操作性、可控性能大大提高。本发明使用金属热喷熔技术提高了使用性能。

本发明在叶板的外端部设可拆卸的刀片，简化了工艺，方便刀片的加工以及更换操作；刀片为双刃设置，一侧磨损后可换向使用，双面使用，延长了使用寿命。

本发明在相邻的叶板的底部之间固定设置弧形连接板，能够使滚动的焦碳流动顺畅，避免塞料现象发生。

本发明设了自动润滑系统，包括流量传感器和压力传感器及流量控制器，通过流量传感器和压力传感器的信号自动化控制，定量、定时循环供油，杜绝润滑油跑冒污染环境。

本发明结构设置合理、运行平稳，安全可靠，使用寿命长，综合性能好。

附图说明

图1是本发明主视图；

图2是本发明左视图；

图3是本发明转子、回转支撑装置和驱动装置连接部结构示意图；

图4是本发明回转支撑装置示意图；

图5是本发明转子侧视图；

图6是本发明刀片安装示意图；

图7是本发明阀体内部示意图；

图8是现有技术旋转密封阀主视图；

图9是现有技术旋转密封阀左视图；

图10是现有技术旋转密封阀端面密封示意图；

图11是现有技术旋转密封阀叶板和刀片结构示意图；

图12是现有技术旋转密封阀叶板示意图；

其中，1、阀体，2、转子，2-1、转子轴，2-2、叶板，2-3、端板，3、支撑外圈，4、转动内齿圈，5、驱动齿轮，6、驱动电机，7、减速机，8、刀片，9、弧形连接板，10、硬质合金层，11、台车，12、侧支撑，13、内六角沉头螺钉，14、加固筋板，15、连接套，16、进料口，17、出料口。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明：

本发明公开了一种旋转密封阀，是一种用于加料送料的阀门，主要是输送固体状颗粒物体或粉末状物体，主要用于冶金炼焦领域。下面是具体的实施例：

本发明的旋转密封阀，最主要的改进在于其驱动方式、密封以及易磨损部位的改进。该旋转密封阀包括阀体1和设置在阀体1内的用于给料的转子2。所述转子2是通过不断的转动来进行给料的，转子2的上端和下端对应的阀体1上设置进料口16和出料口17。转子2设置有若干用于装料的料仓，转子2的转动是由驱动装置来驱动进行的。本发明中的阀体1为整体加工成形。本发明中的旋转密封阀是安装到台车11上进行使用的。旋转密封阀的具体结构如图1、图2、图7所示。

本发明对于旋转密封阀的改进具体如下，与现有技术对比说明。

一、改进断面密封结构，加强对于转子的支撑承载强度。

原结构：阀体与转子端面结合部使用弹性浮动密封，利用浮动密封副的隔环和弹性支架稳定运行的不稳定性，在阀体与转子的结合的空腔充氮气，用正压的氮气逼退含尘的煤气，保证空腔的密封与洁净。具体结构如图10所示。图10是图8中的Ⅰ部分放大视图。

现结构：去掉弹性浮动密封付，改用两个大型的回转支撑轴承，既解决密封问题，又可靠解决支撑强度，还可利用轴承内齿拔动转子转动。同时，在没有氮气情况下不影响运行。

二、改变传动方式。

原结构是转子轴与电动驱动器直接连接，驱动器的转动驱动转子叶片转动，转子的受料和卸料交替运动。因此，转子叶片承载始终不均衡，长期运行使转子下沉，破坏动平衡，使浮动密封副过载承重致损坏。另外，中心传动需要的传动力大。具体结构如图8、图9所示。

现结构是通过回转支撑装置采用外环边缘传动驱动，叶轮的转动沿圆周轨距运动，使之转动平稳无震动。

以上两点改进主要是通过回转支撑装置和驱动装置来实现的，具体设置如下：

本发明中还为转子2提供了回转支撑装置和驱动装置，回转支撑装置用于支撑转子2，保证转子2能够正常、顺畅的转动。驱动装置与回转支撑装置动力连接，驱动回转支撑装置带动转子2旋转。本发明中驱动装置是从回转支撑装置的边缘位置进行驱动，这样能够增大转动力的作用距离，所需要的驱动力减小，使转子2能够在满负荷供料时，也能够顺畅的转动，并且提高了稳定性。本发明采用回转支撑装置的结构功能，不但能承受滚动功能，还能实现密封，使焦碳中的煤气不发生外泄污染空气。回转支撑装置配合密封圈还能够起到密封的作用。

本发明的旋转密封阀需要在转子2的两端各设一组回转支撑装置，并且其中的一组回转支撑装置与驱动装置动力连接。

在具体的实施中，所有的具有内圈和外圈并且内圈能够在外圈内转动的装置均能够作为回转支撑装置。

本发明中回转支撑装置的最优设置为回转支撑轴承，具体结构设置如下，回转支撑装置包括固定在阀体1内的支撑外圈3以及设置在支撑外圈3内的转动内齿圈4。支撑外圈3通过过盈配合设置时在阀体1内保持稳定，转动内齿圈4能够在支撑外圈3内绕轴线转动，转子2的两端分别与转动内齿圈4固定连接。转动内齿圈4的内侧设置内齿，转动内齿圈4通过与驱动装置的啮合传动实现转动。具体结构如图3、图4所示。本发明中的转动内齿圈4的外径与转子2的外径对应连接设置，即将回转支撑装置整体放大，提高对于转子的支撑效果。本发明针对于回转支撑装置的结构设置了密封部分，提高了密封效果。具体是，在支撑外圈3与阀体1内壁之间设置静密封圈，在转动内齿圈4和支撑外圈3之间设置密封圈，该种密封结构相对于现有技术中的浮动密封副，不易磨损，密封效果更好。

如图2、图3所示，在转子2的两端还可以设置连接套15，用来将转子2与转动内齿圈4形成连接关系，连接套15的直径与转子2的直径一致，便于两者的连接。具体的是将转动内齿圈4与转子2通过连接套15使用螺栓连接，在连接套15与转动内齿圈4之间设置密封圈，进一步的提高密封效果。

本发明优先的是通过齿轮啮合实现传动的，驱动装置包括与转动内齿圈4啮合的驱动齿轮5以及为驱动齿轮5转动提供动力的驱动电机6。进一步的，如图3所示，在驱动电机6和驱动齿轮5之间设置减速机7。驱动电机6的输出转轴与减速机7的输入轴连接，减速机7的输出传动轴上设置驱动齿轮5。通过设置减速机7能够使驱动齿轮5的转速降低，因为转子2的供料是一个缓慢旋转的过程，减速机7能够实现转子2的缓慢转动，从而平稳地进行供料。

本发明中驱动齿轮5的分度圆直径小于转动内齿圈4的分度圆直径，驱动齿轮5的分度圆直径与转动内齿圈4的分度圆直径之比的调整可以实现对于转动内齿圈4转速的调整，转动内齿圈4的分度圆直径越大其转速越小，从而也能够实现转子2的缓慢旋转以及稳定供料。

三、变动转子的叶板刀片位置，改变刀片定位骨架，更新刀体材质。

原结构为刀片与叶轮平行安装，刀片背部有大面积凹坑，现改为叶片端面安装，简化工艺，方便操作，刀片有左、右双向刃口，一侧磨损后可换向使用，双面使用，延长寿命。另外，原设计刀片为高速钢成型刀，现改为热喷熔硬质合金，提高刀片硬度，把车床车刀的形式移植过来，硬度提高、耐磨性增强。此外，支撑刀体支架，原来有一个很高的台阶，这个台阶凸出叶片平面很多，一旦焦碳温度过低，阀门内腔会结露，灰尘与水结合粘附于台阶处，久之会影响卸焦，故改变其形状，使之成流线形。原结构叶板和刀片的结构示意图见图11。图11为图12中的Ⅱ部分放大视图。

四、改制转子的叶板根部形体型状，为卸料顺畅提供方便。

原设计转子叶板间交接处几乎成死角，焦碳的粒度一般为60～80mm的直径，焦碳落速很快，如角度过死会形成塞料，容易造成排料不净，滞留于死角。具体结构如图12所示。

现改为圆弧流线形，使滚动的焦碳流动顺畅，避免塞料现象发生。

五、改造转子叶板的结构形状，用新工艺新材料提高耐磨性。

原结构设计转子叶轮有三部份组成：1、主体叶板。2、正向旋转耐磨衬板。3、反向耐磨衬板。正向耐磨衬板HRC45，反向耐磨衬板HRC35，叶板骨架材料为普碳钢。具体结构如图12所示。

现结构改为一层整板并去掉衬板，整板为碳钢调质料，硬度为30～36HRC，机加成型后正向喷熔硬质耐磨合金，反向高频表面淬火HRC＞45，既简化结构，又提高了使用寿命。

以上三点主要是针对于转子的改进，具体设置如下：

本发明中的转子2是受料、卸料的主要部件。如图5所示，转子2包括转子轴2-1、环绕设置在转子轴2-1表面的若干叶板2-2以及设置在转子轴2-1两端的端板2-3。叶板2-2一端固定在转子轴2-1表面，另一端沿转子轴2-1的直径向外延伸，转子2上的叶板2-2整体上呈辐射状。相邻的叶板2-2以及端板2-3共同形成用于装料的料斗腔。对于转子的改进在于，在叶板2-2的外端部设可拆卸的刀片8，并且在刀片8的外表面与叶板2-2的正向表面喷涂硬质合金层10；叶板2-2的反向表面采用高频表面淬火处理。此处，以旋转时前方的一面为叶板2-2的正向表面。叶板2-2的正向表面为主要的受料部位，来料直接撞击叶板2-2的正向表面，故在叶板2-2的正向表面喷涂硬质合金层10。而叶板2-2的反向表面通过淬火热处理使其表面硬度HRC＞45，既简化结构，又提高了使用寿命。

在具体的实施中，叶板2-2使用整块钢板加工制作而成，为碳钢调质料，硬度为30～36HRC，机加成型后正向喷熔硬质耐磨合金形成硬质合金层10，反向高频表面淬火使硬度能够达到HRC＞45。

本发明在叶板2-2的端面设可拆卸的刀片8，通常是使用螺钉或螺栓等固定安装刀片8。如图6所示，是使用内六角沉头螺钉13安装刀片8。该设置简化了刀片8整体工艺，方便操作。刀片8设置双刃，即刀片8有左、右双向刃口，一侧磨损后可换向使用，双面使用，延长寿命。在刀片8与阀体1内壁之间具有缝隙。在工作过程中，需要在阀体1内位于转子2两端的腔体中加正压氮气，来防止粉尘等进入到回转支撑装置中影响运行。刀片8与阀体1之间的缝隙是为了使正压氮气能够从转子2两端的设置回转支撑装置的腔体向外吹出形成气流，具有更好的防尘效果；同时保证转子2的正常转动。刀片8还具有防止物料粘结在阀体内壁上的作用。图6是图5中的A部分的放大示意图。

本发明对于转子的进一步改进在于，将叶板2-2与转子轴2-1之间设置为圆弧流线形连接，使滚动的焦碳流动顺畅，避免塞料现象发生，保证顺畅且彻底的卸料。具体的是，可以在相邻的叶板2-2的底部之间固定设置弧形连接板9。由于弧形连接板9也会受到来料的冲击，故在弧形连接板9的表面也喷涂硬质合金层10。具体结构如图5所示。或者可以直接将叶板2-2的底部与转子轴2-1的连接处倒圆角。

本发明在叶板2-2的正向表面、刀片的外表面以及弧形连接板的外表面均设置了硬质合金层10。此外，还可以在阀体1内腔的磨损部位喷涂硬质合金层，使内腔硬度均匀一致，耐磨寿命成倍提高，阀体强度、支撑力度大大增强，工艺性、可操作性、可控性能大大提高。硬质合金层10是将硬质合金热喷熔形成的。在阀体1内腔喷涂硬质合金层，还能够便于对阀体1进行修复，例如在使用一段时间后，阀体1内有磨损较为严重的部位，此时仅需在磨损部位喷熔硬质合金即可修复。

六、改变阀体外部筋板形状，增加筋板厚度，提高支撑强度。

原设计阀体筋板单薄，支撑强度偏弱，机加时出料口和进料口处椭圆度超差0.3mm，现在进料口和出料口处增设加大形筋板。另外把所有筋板增厚4～6mm，提高整体强度。除此之外，阀体与台车连接只有端面两点，支撑力单薄，易发生震动或共震反应，现将阀体增设一个侧面支撑点，形成四点支撑，提高稳定性，避免共震发生。

七、改进阀体结构，增强整体强度，阀腔内圆整体热喷熔耐磨合金。

原设计阀体由两部份组成，外壳、筋板为阀体外型，另外在阀体内腔电焊纤焊，螺钉紧固衬板，再用电焊封堵盖焊螺钉帽凹坑，工艺烦琐复杂，内腔同心度很难保证，阀体与衬板很难紧密结合为一体，存在两张皮的现象。有个别部位只是靠螺钉的紧固力结合，降低了阀体的整体强度。

现设计是将阀体与衬板合为一体，整体加工成型，在内腔的磨损部位热喷熔硬质耐磨合金，使内腔硬度均匀一致，耐磨寿命成倍提高，阀体强度、支撑力度大大增强，工艺性、可操作性、可控性能大大提高。

以上两点主要是针对于阀体的改进，具体设置如下：

本发明的旋转密封阀还在进料口和出料口处增设了加大型的加固筋板14，提高整体强度。除此之外，现有技术中阀体1与台车11只在端面处设置了两个连接两点，支撑力较小，易发生震动或共震反应。本发明现将阀体1增设了侧支撑12，提高了稳定性，避免共震发生。具体结构如图1所示。

八、改变润滑方式，恒压定向定量供油，洁净生产，节省油脂。

目前旋转密封阀的生产运行是靠大油量润滑，宁可油跑冒，不使缺油，用大油耗保证正常运行，油是长流状态，原因是油路设置不合理，定量、定点、定位置控制不到位。

现设计是把干油站控制与PRC连接，用流量传感器、压力传感器的信号自动化控制定量、定时循环供油，节省用油，保证洁净，平安运行。

本发明需要对回转支撑装置的支撑外圈3和转动内齿圈4之间、转动内齿圈4与驱动齿轮5的啮合部进行润滑，是靠润滑系统来实现的。润滑系统包括流量传感器和压力传感器，通过流量传感器和压力传感器的信号自动化控制定量、定时循环供油，杜绝润滑油跑冒污染环境。

本发明在转动内齿圈与转子的结合处、支撑外圈与阀体内壁的结合面设置有密封圈。本发明的旋转密封阀设置的回转支撑装置还能够起到密封的作用，防止有毒气体从阀体的两端泄露。本发明相比于现有技术中的弹性密封副，其密封性能更好并且更加稳定。

本发明使用时，转子2由回转支撑装置支撑驱动，回转支撑装置由驱动电机6带动的驱动齿轮5从边缘进行驱动，转子2缓慢且不间断的转动，进行受料和卸料。

本发明在旋转密封阀内设置回转支撑装置，并且使用驱动装置从回转支撑装置的边缘来进行驱动，增大了驱动力矩，所需要的驱动力减小，驱动装置能够更加平稳的对旋转密封阀的转子进行驱动运动。本发明将传统的中心驱动方式改为边缘驱动，各零部件受力平衡，使旋转密封阀运行更加平稳。此外，回转支撑装置还能够起到密封的作用，通过为回转支撑装置设置密封部件，提高了旋转密封阀的整体密封效果。

Claims (10)

1.一种旋转密封阀，包括阀体（1）和设置在阀体（1）内的与阀体（1）内壁配合的转子（2），其特征在于：转子（2）的两端各设一组起支撑和密封作用的回转支撑装置，其中的一组回转支撑装置与驱动装置动力连接；回转支撑装置包括固定在阀体（1）内的支撑外圈（3）以及设置在支撑外圈（3）内并由驱动装置驱动转动的转动内齿圈（4）；所述转动内齿圈（4）的外径与转子（2）的外径对应连接设置。

2.根据权利要求1所述的旋转密封阀，其特征在于：支撑外圈（3）与阀体（1）内壁之间设置有密封圈，转动内齿圈（4）和支撑外圈（3）之间设置有密封圈。

3.根据权利要求2所述的旋转密封阀，其特征在于：转子（2）的两端设置连接套（15），转动内齿圈（4）与转子（2）通过连接套（15）使用螺栓连接，连接套（15）与转动内齿圈（4）之间设置密封圈。

4.根据权利要求3所述的旋转密封阀，其特征在于：驱动装置包括与转动内齿圈（4）啮合的驱动齿轮（5）以及为驱动齿轮（5）转动提供动力的驱动电机（6）；所述驱动电机（6）与减速机（7）的输入轴连接，驱动齿轮（5）固定在减速机（7）的输出传动轴上。

5.根据权利要求1所述的旋转密封阀，其特征在于：转子（2）包括转子轴（2-1）、环绕设置在转子轴（2-1）表面的若干叶板（2-2）以及设置在转子轴（2-1）两端与叶板（2-2）形成料斗腔的端板（2-3）；叶板（2-2）的外端部设可拆卸的刀片（8）。

6.根据权利要求5所述的旋转密封阀，其特征在于：刀片（8）设置双刃；刀片（8）的外表面与叶板（2-2）的正向表面喷涂硬质合金层（10）；叶板（2-2）的反向表面采用高频表面淬火处理。

7.根据权利要求5所述的旋转密封阀，其特征在于：叶板（2-2）与转子轴（2-1）之间为圆弧流线形连接。

8.根据权利要求7所述的旋转密封阀，其特征在于：相邻的叶板（2-2）的底部之间固定设置弧形连接板（9），所述弧形连接板（9）的表面喷涂硬质合金层（10）。

9.根据权利要求6或8任一项所述的旋转密封阀，其特征在于：硬质合金层（10）热喷熔形成。

10.根据权利要求1所述的旋转密封阀，其特征在于：还包括用流量传感器、压力传感器的信号自动化控制定量、定时循环供油的润滑系统。