CN111306200B - 一种磁力耦合传动密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁力耦合传动密封装置，其解决了现有大型反应釜的密封装置散热差、稳定性差和成本高的技术问题；包括外回转体、密封罩、内回转体和输出轴；输出轴贯穿有过渡节部件，过渡节部件的上端与密封罩的底部连接，过渡节部件的下端与反应釜的连接凸缘连接；过渡节部件的上部和下部分别设有上轴承室、下轴承室，上轴承室从上到下设有第一上密封件、上轴承组件和第一下密封件，下轴承室从上到下设有第二上密封件、下轴承组件和第二下密封件。本发明广泛应用于反应釜密封装置技术领域。

Description

一种磁力耦合传动密封装置

技术领域

本发明涉及一种搅拌反应釜的密封装置，特别是涉及一种磁力耦合传动密封装置。

背景技术

近几年国内精细化工行业的快速发展，设备都有向大型化发展的趋势。精细化工设备大多工况在高温、高压条件下运行，设备大型化以后，设备的密封相应的要做大。国内大型设备广泛使用的是填料密封和机械密封，不可避免地存在着“跑、冒、滴、漏”现象。从密封的成本上来说，在使用压力高于4.0MPa以上的设备，机械密封的成本占整个反应釜的价格的一半以上。因为这种高压密封设备技术大多在国外厂家手里掌握着。现在国内大型的糖醇设备设计压力在7.0MPa左右，使用的密封为德国进口的机械密封，而此机械密封的成本已经占了整套反应设备的50％以上，而且在运转过程中存在泄露的问题。如果采用磁力密封的结构，预估可以将密封的成本降低到总成本的30％。而且随着食品、医药、有机合成、石油化工及环保工业的发展，对一些易燃、易爆、有毒、腐蚀及贵金属介质的搅拌及搅拌反应过程要求越来越严格，对其使用的搅拌釜或搅拌反应釜的要求应做到绝无泄漏，以防止外界介质泄漏入釜内影响介质的搅拌反应质量，或是搅拌反应的介质泄漏到外界污染环境造成不良后果，在小型的反应釜上我们已经成功的采用磁力密封代替了机械密封，但是在大型的反应釜上，由于磁力密封在大扭矩下发热严重、稳定性差，使用磁力密封的情况非常的少。所以我们很有必要在磁力密封稳定性大扭矩上进行研究，一方面可以将我们国家大型反应设备的制造成本降低，另一方可以提高我们国产化大型设备的竞争优势。

发明内容

本发明针对现有大型反应釜的密封装置散热差、稳定性差和成本高的技术问题，提供一种散热好、稳定性好和成本低的磁力耦合传动密封装置。

为此，本发明的技术方案是，包括外回转体、密封罩、内回转体和输出轴；输出轴贯穿有过渡节部件，过渡节部件的上端与密封罩的底部连接，过渡节部件的下端与反应釜的连接凸缘连接；过渡节部件的上部和下部分别设有上轴承室、下轴承室，上轴承室从上到下设有第一上密封件、上轴承组件和第一下密封件，下轴承室从上到下设有第二上密封件、下轴承组件和第二下密封件。

优选地，过渡节部件设有通气道，通气道连通密封罩内部、上轴承室和下轴承室之间腔体以及反应釜内部。

优选地，第一下密封件、第二下密封件的上端面均设有储油槽。

优选地，外回转体外套有外磁钢冷却部件，外磁钢冷却部件包括冷却水套、与冷却水套内表面连接的冷却盘管，所述冷却水套的下端与过渡节部件的上端连接；所述冷却水套上设有导热油进出口组件。

优选地，冷却水套内部且位于冷却盘管的上方设有防涡流挡板，防涡流挡板包括环形挡板、与环形挡板上端面连接的固定立板，固定立板的外端面与冷却水套内表面连接。

优选地，输出轴外套设有下部冷却组件，下部冷却组件内表面设有螺纹密封槽，螺纹密封槽的螺纹方向与输出轴的旋转方向相反。

优选地，下部冷却组件包括换热套体、与换热套体上端连接的支撑法兰，换热套体设在输出轴与连接凸缘之间，支撑法兰夹设在过渡节部件、连接凸缘之间。

优选地，换热套体内设有环形腔体，支撑法兰上设有换热介质进出口组件，换热介质进出口组件与环形腔体连通；环形腔体内间隔设有若干换热隔环，换热隔环设有通道孔；换热介质进出口组件的入口通过流通管与环形腔体的底部连通。

优选地，第二下密封件包括静环、动环，静环的内表面设有轴向迷宫槽，静环的下端面设有第一端面迷宫槽，动环的上端面设有与第一端面迷宫槽相配合的第二端面迷宫槽。

优选地，内回转体、外回转体的磁路排布中的磁钢防转固定块对称布置。

本发明在传递特大扭矩的同时能保障结构的稳定性，设备在运转过程产生的热量能尽快转移，保证设备能够稳定可靠持久运行：

1、承重点设置在过渡节部件上，两个轴承组件设置在过渡节部件5里面，可以在不影响内回转体结构的情况下调节轴承大小，在设备放大的情况下减少调整成本。每个轴承室设置了储油槽，避免了在使用过程中轴承缺油的问题，结构更加稳定、可靠。过渡节部件设有通气道，实现每个轴承室压力的单独平衡，防止了润滑油脂由于受压不均发生泄露，造成轴承润滑不良损坏；

2、外回转体采用油浴冷却方式，采用内盘管换热的方式对油进行冷却，避免了直接水冷在外磁钢处存留钙镁污垢的问题，增强了外磁钢设备的使用寿命；

3、下部冷却组件采用了螺纹散热槽的结构，提升了对内部空间的密封效果，同时能够隔绝反应釜内部热量往密封罩内部上窜，利于对密封罩内部的内磁钢进行冷却。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是过渡节部件结构示意图；

图3是过滤节部件的局部放大结构示意图；

图4是第一下密封件的一种结构示意图；

图5是第一下密封件的另一种结构示意图；

图6是外磁钢冷却部件去掉冷却水套的结构示意图；

图7是下部冷却组件结构示意图；

图8是外磁钢、内磁钢的磁钢磁路排布展开图。

图中符号说明

1.外回转体；2.密封罩；3.内回转体；4.外磁钢冷却部件；5.过渡节部件；6.下部冷却组件；7.输出轴；8.上轴承组件；9.下轴承组件；10.连接凸缘；11.第一上密封件；12.第一下密封件；13.第二上密封件；14.第二下密封件；15.轴向迷宫槽；16.磁钢防转固定块；17.储油槽；18.上轴承测温接口；19.下轴承测温接口；20.动环；21.冷却盘管；22.冷却入口管；23.冷却出口管；24.静环；25.环形挡板；26.固定立板；27.换热套体；28.支撑法兰；29.螺纹密封槽；30.环形腔体；31.换热介质入口管；32.换热介质出口管；33.换热隔环；34.流通管；35.通道孔；36.第一定位槽；37.第二定位块；38.第一通气道；39.第二通气道。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

如图1所示，一种磁力耦合传动密封装置，包括动力驱动装置、外回转体1、密封罩2、内回转体3和输出轴7；动力驱动装置的动力输出轴7与外回转体1联动，动力输出装置可以是电动机；外回转体1罩在内回转体3外，外回转体1与内回转体3通过磁力耦合联动，内回转体3罩在输出轴7外且与输出轴7的上端联动，外回转体1与内回转体3之间设置密封罩2；外回转体1、内回转体3和密封罩2整体均呈倒扣杯状结构，外回转体1设有固定在其侧壁的外磁钢，内回转体3设有固定在其侧壁的内磁钢9，外磁钢和内磁钢均为永磁体，密封罩2为非导磁体。以上为现有技术内容，不再赘述。

密封罩2下端面设有O型圈放置槽，O型圈放置槽内设有O型圈。密封罩2整体结构更加紧凑。

如图2、3所示，输出轴7贯穿有过渡节部件5，过渡节部件5的上部和下部分别设有上轴承室、下轴承室，上轴承室、下轴承室与输出轴7之间分别设有上轴承组件8、下轴承组件9；过渡节部件5的上端与密封罩2的底部连接，过渡节部件5的下端与反应釜的连接凸缘10连接。当动力输出装置带动外回转体1旋转时，磁场能穿透空气隙和非磁性物质，带动与输出轴7相连的内回转体3作同步旋转，实现动力的无接触传递。

上轴承室的上下两端分别设有第一上密封件11、第一下密封件12，下轴承室的上下两端分别设有第二上密封件13、第二下密封件14，第一上密封件11、第一下密封件12、第二上密封件13的内表面设有轴向迷宫槽15。

如图4所示，第二下密封件14也是端面密封件，包括静环24、动环20，静环24的内表面设有轴向迷宫槽，静环24的下端面设有第一端面迷宫槽，动环20的上端面设有与第一端面迷宫槽相配合的第二端面迷宫槽。静环24、动环20的组合，形成了轴向和端面双迷宫密封，在运转过程中对油脂起到双重密封作用，可以防止油脂在运转过程中由于挤压而泄露到反应釜内部。

过渡节部件5设有通气道，通气道连通密封罩2内部、上轴承室和下轴承室之间腔体以及反应釜内部，通气道包括第一通气道38、第二通气道39，第一通气道38连通反应釜内部、上轴承室和下轴承室之间腔体，第二通气道39连通上轴承室和下轴承室之间腔体、密封罩2内部。

上轴承室、下轴承室的上下两端的压力能够保持平衡(P1＝P2＝P3)，实现每个轴承室压力的单独平衡，防止了润滑油脂由于受压不均发生泄露，造成轴承润滑不良损坏。

第一下密封件12、第二下密封件14的静环24的上端面均设有储油槽17，储油槽17截面可以是方形、半圆形等形状(参见图4、5)。轴承的油脂能够在压力平衡的条件下长时间储存。

过渡节部件5设有上轴承测温接口18、下轴承测温接口19，可以是螺纹结构、卡套结构或螺纹锁紧环结构，可以在设备运行时及时获得轴承的实时温度，保证了设备运行的可靠性。

传统的磁力密封为做到压力平衡，在密封装置的两端设有轴承室，将轴承室部件设在内回转体3内部，而两个轴承室之间润滑油脂的泄露问题无法解决。本发明的过渡节部件5作为整个设备的支撑部件，轴承组件安装在过渡节部件5上，可以在不影响内回转体3结构的情况下调节轴承大小，在设备放大的情况下减少调整成本。

如图6所示，外回转体1外套有外磁钢冷却部件4，外磁钢冷却部件4包括冷却水套、冷却盘管21，冷却水套的下端与过渡节部件5的上端连接。冷却水套的内表面连接冷却盘管21，冷却盘管21的冷却入口管22与冷却出口管23伸出冷却水套，冷却水套上设有导热油入口管、导热油出口管。本发明采用了油浴间接水冷，外回转体1上的外磁钢浸泡在导热油中，导热油通过冷却盘管21进行冷却。这样可以避免由于水质问题水冷时造成的结垢、生锈问题，降低了外磁钢损坏的可能性。

冷却盘管21通过固定支架与外部冷却水套连接。

冷却水套内部且位于冷却盘管21的上方设有防涡流挡板15，防涡流挡板15包括环形挡板25、与环形挡板25上端面连接的若干固定立板26，固定立板26的外端面与外磁钢冷却部件4内表面连接。

环形挡板25为内低外高的倒锥形结构。可以避免外回转体1在高速运转过程中产生大量环向流，减弱外磁钢的冷却效果。

在外回转体1下端增加稳定环，可以防止在扭矩大的情况下，外回转体1悬臂太长，在转送过程中摆动量大而造成外磁钢磨损。

如图7所示，输出轴7外套设有下部冷却组件6，下部冷却组件6包括换热套体27、与换热套体27上端连接的支撑法兰28，换热套体27设在输出轴7与连接凸缘10之间，支撑法兰28夹设在过渡节部件5、连接凸缘10之间。

换热套体27内表面设有螺纹密封槽29，螺纹密封槽29的螺纹方向与输出轴7的旋转方向相反，对上升的气体有一个反向的推动作用，能够隔绝反应釜内部热量往密封罩2内部上窜，达到了动态密封的作用，同时螺纹密封槽29有利于热量的传导，增强冷却效果。

换热套体27内设有环形腔体30，支撑法兰28上设有换热介质进出口组件，分别是换热介质入口管31、换热介质出口管32；换热介质进出口组件与环形腔体30连通。

环形腔体30内间隔设有若干换热隔环33，换热隔环33设有若干通道孔35；换热介质进出口组件的入口通过流通管34与环形腔体30的底部连通。

相邻的换热隔环33的通道孔35错位分布，即位于奇数层的换热隔环33的通道孔35与位于偶数层的换热隔环33的通道孔35错位分布。换热隔环33起导流的作用，以奇数层到偶数层不同的允许轨迹，保证换热介质最大面积的接触换热的热量源，更有效的带走热量，有效的降低了输出轴7的温度。

下部冷却组件6的换热循环：换热介质由换热介质入口管31经流通管34到换热腔体的最远端，经换热隔环33的奇数层、偶数层的错位流动，由换热介质出口管32流出，完成换热的循环。

支撑法兰28的上端面设有第一定位槽36，过渡节部件5的下端面设有与其对应的第一定位块；支撑法兰28的下端面设有第二定位块37，连接凸缘10的上端面设有与其对应的第二定位槽。

如图8所示，内外回转体的磁路排布优化，磁钢防转固定块16对称布置，减少了磁钢运转过程偏转问题。采用的防转固定块16，可以是条形的，可以是马蹄形状，可以多等分布置。

本发明在传递特大扭矩的同时能保障结构的稳定性，设备在运转过程产生的热量能尽快转移，保证设备能够稳定可靠持久运行：

1、承重点设置在过渡节部件5上，两个轴承组件设置在过渡节部件5里面，可以在不影响内回转体3结构的情况下调节轴承大小，在设备放大的情况下减少调整成本。每个轴承室设置了储油槽17，避免了在使用过程中轴承缺油的问题，结构更加稳定、可靠。过渡节部件5设有通气道，实现每个轴承室压力的单独平衡，防止了润滑油脂由于受压不均发生泄露，造成轴承润滑不良损坏；

2、外回转体1采用油浴冷却方式，采用内盘管换热的方式对油进行冷却，避免了直接水冷在外磁钢处存留钙镁污垢的问题，增强了外磁钢设备的使用寿命；

3、下部冷却组件6采用了螺纹散热槽的结构，提升了对内部空间的密封效果，同时能够隔绝反应釜内部热量往密封罩2内部上窜，利于对密封罩2内部的内磁钢进行冷却。

惟以上者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

Claims (10)

1.一种磁力耦合传动密封装置，包括外回转体、密封罩、内回转体和输出轴；其特征是，所述输出轴贯穿有过渡节部件，所述过渡节部件的上端与所述密封罩的底部连接，所述过渡节部件的下端与反应釜的连接凸缘连接；所述过渡节部件的上部和下部分别设有上轴承室、下轴承室，所述上轴承室从上到下设有第一上密封件、上轴承组件和第一下密封件，所述下轴承室从上到下设有第二上密封件、下轴承组件和第二下密封件。

2.根据权利要求1所述的磁力耦合传动密封装置，其特征在于，所述过渡节部件设有通气道，所述通气道连通所述密封罩内部、上轴承室和下轴承室之间腔体以及反应釜内部。

3.根据权利要求1或2所述的磁力耦合传动密封装置，其特征在于，所述第一下密封件、第二下密封件的上端面均设有储油槽。

4.根据权利要求1所述的磁力耦合传动密封装置，其特征在于，所述外回转体外套有外磁钢冷却部件，所述外磁钢冷却部件包括冷却水套、与所述冷却水套内表面连接的冷却盘管，所述冷却水套的下端与过渡节部件的上端连接；所述冷却水套上设有导热油进出口组件。

5.根据权利要求4所述的磁力耦合传动密封装置，其特征在于，所述冷却水套内部且位于所述冷却盘管的上方设有防涡流挡板，所述防涡流挡板包括环形挡板、与所述环形挡板上端面连接的固定立板，所述固定立板的外端面与所述冷却水套内表面连接。

6.根据权利要求1所述的磁力耦合传动密封装置，其特征在于，所述输出轴外套设有下部冷却组件，所述下部冷却组件内表面设有螺纹密封槽，所述螺纹密封槽的螺纹方向与所述输出轴的旋转方向相反。

7.根据权利要求6所述的磁力耦合传动密封装置，其特征在于，所述下部冷却组件包括换热套体、与所述换热套体上端连接的支撑法兰，所述换热套体设在所述输出轴与连接凸缘之间，所述支撑法兰夹设在所述过渡节部件、连接凸缘之间。

8.根据权利要求7所述的磁力耦合传动密封装置，其特征在于，所述换热套体内设有环形腔体，所述支撑法兰上设有换热介质进出口组件，所述换热介质进出口组件与所述环形腔体连通；所述环形腔体内间隔设有若干换热隔环，所述换热隔环设有通道孔；所述换热介质进出口组件的入口通过流通管与所述环形腔体的底部连通。

9.根据权利要求3所述的磁力耦合传动密封装置，其特征在于，所述第二下密封件包括静环、动环，所述静环的内表面设有轴向迷宫槽，所述静环的下端面设有第一端面迷宫槽，所述动环的上端面设有与所述第一端面迷宫槽相配合的第二端面迷宫槽。

10.根据权利要求1所述的磁力耦合传动密封装置，其特征在于，所述内回转体、外回转体的磁路排布中的磁钢防转固定块对称布置。

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