CN111365460A - 一种带有高效换热系统的磁力耦合传动密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带有高效换热系统的磁力耦合传动密封装置，其解决了现有磁力耦合传动密封装置难以应用到大型搅拌系统的技术问题；包括外部磁钢组件、密封罩体组件、内部磁钢组件、上部传动轴和轴承组；上部传动轴、轴承组外套设有内部换热组件，外部磁钢组件外设有外部换热组件，外部换热组件下端与密封罩体组件、反应釜连接凸缘连接，外部换热组件、外部磁钢组件上端连接有上部封液组件。本发明广泛应用于搅拌反应釜技术领域。

Description

一种带有高效换热系统的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，特别是涉及一种带有高效换热系统的磁力耦合传动密封装置。

背景技术

随着食品、医药、有机合成、石油化工及环保工业等精细化工行业的迅速发展，设备大型化发展的趋势强劲，但发展的趋势往往受到某些特定的技术限制，如，搅拌反应釜大型化受限制在于搅拌系统的密封，搅拌反应釜大型化必然是体积增大，搅拌系统加大，与之密封的密封系统也将会加大，体积增加预示着此容器内部的介质所带有的能量也相应的增加。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。

搅拌反应设备中以磁力耦合传动密封、机械密封、填料密封为主，做到安全使用，避免泄漏，磁力耦合传动密封得到了越来越多的应用，但是在大型设备中由于需要传递的电机功率巨大，需要降低的转化的能量巨大，磁力耦合传动器没有合适的换热系统来避免磁力材料脱磁，使得磁力耦合传动密封装置在大型设备上使用寥寥。

为此本发明是一个具有高效换热功能的系统，带有此换热系统的磁力耦合传动密封装置能够解决上述磁力耦合传动密封装置的不足，可以将我们国家大型反应设备的制造成本降低，提高我们国产化大型设备的竞争优势。

发明内容

本发明针对现有磁力耦合传动密封装置难以应用到大型搅拌系统的技术问题，提供一种能够应用到大型搅拌系统的带有高效换热系统的磁力耦合传动密封装置。

为此，本发明的技术方案是，包括外部磁钢组件、密封罩体组件、内部磁钢组件、上部传动轴和轴承组；上部传动轴、轴承组外套设有内部换热组件，外部磁钢组件外设有外部换热组件，外部换热组件下端与密封罩体组件、反应釜连接凸缘连接，外部换热组件、外部磁钢组件上端连接有上部封液组件。

优选地，内部换热组件包括上部换热组件、下部换热组件以及连接上部换热组件、下部换热组件的支撑法兰；上部换热组件内设有上环形腔体，下部换热组件内设有下环形腔体；支撑法兰上设有两组换热介质进出口组件，分别是上部换热介质进出口组件、下部换热介质进出口组件；上部换热介质进出口组件与上环形腔体连通，下部换热介质进出口组件与下环形腔体连通。

优选地，上环形腔体内间隔设有若干上部换热隔环，下环形腔体内间隔设有若干下部换热隔环，上部换热隔环、下部换热隔环上均设有若干通道孔；上部换热介质进出口组件的入口通过上流通管与上环形腔体的顶部连通，下部换热介质进出口组件的入口通过下流通管与下环形腔体的底部连通。

优选地，相邻的上部换热隔环的通道孔错位分布，相邻的下部换热隔环的通道孔错位分布。

优选地，外部换热组件包括外部支撑水套体、导流筒，外部支撑水套体的上端与上部封液组件连接，外部支撑水套体的下端与密封罩体组件、反应釜连接凸缘连接；外部支撑水套体、上部封液组件、密封罩体组件围成的腔体为外部换热腔体，外部换热腔体内设有导流筒，导流筒的上端与外部支撑水套体的内表面连接，导流筒的下端与换热腔体底部之间留有间隙。

优选地，外部支撑水套体连接有上部均衡液体分流组件、排气口管、导热介质进出口管上部排气口管、导流筒上部排气口管、上部导热介质出口管和下部导热介质排出口管，上部均衡液体分流组件、上部排气口管位于导流筒与外部支撑水套体连接处的上方，导流筒上部排气口管和上部导热介质出口管位于导流筒与外部支撑水套体连接处的下方，下部导热介质排出口管与外部支撑水套体的底部连通。

优选地，导流筒通过导流筒固定板与外部支撑水套体的内表面连接，导流筒固定板与水平面的倾斜角度为0°至30°。

优选地，外部磁钢组件设有外部磁钢体，外部磁钢体外侧表面连接有以轴流式搅拌器桨叶的形式分布的若干导流叶片，奇数层的导流叶片和偶数层的导流叶片错位分布。

优选地，上部均衡液体分流组件包括相互连接的换热介质入口管、均布盘管，均布盘管上均布设有与外部换热腔体连通的若干进液孔。

优选地，上部封液组件包括上部连接组件、封液板和密封挡圈，封液板的外圈与外部支撑水套体的内表面连接，封液板的内圈通过密封挡圈与上部连接组件的外表面连接。

本发明的有益效果，由内部换热组件、外部换热组件组成的新式换热系统，外部换热组件连接有上部均衡液体分流组件，保证了外部冷却介质能够均匀的加入外部冷却体系中。内部换热组件设有上部换热组件、下部换热组件两个换热循环，且换热循环上均设有换热隔环，换热隔环的通道孔错位分布，使换热介质按最佳的冷却路线移动，增强了换热能力。外部换热组件包括导流筒、外部支撑水套体以及设在外部磁钢体外侧表面的导流叶片，导流叶片以轴流式搅拌器桨叶的形式分布，且奇数层的所述导流叶片和偶数层的导流叶片错位分布，导流叶片带有推动作用的同时，还增加了外部磁钢体的换热面积，强制换热介质按照预定的方向流动，换热效果更佳，更适合高温的工作环境，尤其适用于大型搅拌系统。本发明具有传递特大扭矩，同时结构稳定的特性；设备在运转过程产生的热量尽快转移，保证设备能够稳定可靠持久运行。有效的保护了磁力耦合传动密封装置的磁性材料，且装置结构简单，易于制造。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是内部换热组件的结构示意图；

图3是下部换热隔环奇数层的结构示意图；

图4是下部换热隔环偶数层的结构示意图；

图5是上部换热隔环奇数层的结构示意图；

图6是上部换热隔环偶数层的结构示意图；

图7是外部换热组件的结构示意图；

图8是图7的局部放大图；

图9是图8中上部均衡液体分流组件的A-A剖面结构示意图；

图10是另一种外部换热组件的局部放大图；

图11是图10的A处放大图；

图12是图10中的上部均衡液体分流组件的俯视结构示意图；

图13是导流叶片奇数层的结构示意图；

图14是导流叶片偶数层的结构示意图；

图15是图13的B向结构示意图；

图16是上部封液组件结构示意图。

图中符号说明

1.上部传动轴；2.下部轴承组；3.下部换热组件；4.反应釜连接凸缘；5.换热介质进出口组件；6.上部换热组件；7.密封罩体组件；8.内部磁钢组件；9.外部磁钢组件；11.上部均衡液体分流组件；12.上部连接组件；13.下端轴承室；14.支撑体筒体；15.下部换热腔体；16.下部换热隔环；17.支撑法兰；18a.上部换热介质入口管；18b.下部换热介质入口管；18c.下部换热介质出口管；18d.上部换热介质出口管；19.上流通管；20.上部换热腔体；21.上部换热隔环；22.上端轴承室；23.上部轴承组；24.外部支撑水套体；25.外部磁钢体；26.导流叶片；27.导流筒；28.换热介质入口管；29.上部排气口管；30.导流筒固定板；31.导流筒上部排气口管；32.上部导热介质出口管；33.下部导热介质排出口管；34.固定螺母；35.密封垫片；36.固定螺栓；37.均布盘管；38.通道孔；39.上部封液组件；40.封液板；41.密封挡圈；42.下流通管；43.进液孔。

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，一种带有高效换热系统的磁力耦合传动密封装置，包括外部磁钢组件9、密封罩体组件7、内部磁钢组件8、上部传动轴1和轴承组。上述组件及相互连接关系与现有技术相同，属本领域技术人员所公知，此不赘述。

上部传动轴1、轴承组外套设有内部换热组件，外部磁钢组件9外设有外部换热组件，外部换热组件下端与密封罩体组件7、反应釜连接凸缘4连接，外部换热组件、外部磁钢组件9上端连接有上部封液组件39。

如图2所示，内部换热组件包括上部换热组件6、下部换热组件3以及连接上部换热组件6、下部换热组件3的支撑法兰17；上部换热组件6内设有上环形腔体20，下部换热组件3内设有下环形腔体15；支撑法兰17上设有两组换热介质进出口组件5，分别是上部换热介质进出口组件、下部换热介质进出口组件；上部换热介质进出口组件包括上部换热介质入口管18a、上部换热介质出口管18d，下部换热介质进出口组件包括下部换热介质入口管18b、下部换热介质入口管18c；上部换热介质进出口组件与上环形腔体20连通，下部换热介质进出口组件与下环形腔体15连通。

轴承组包括上部轴承组23和下部轴承组2。

上部换热组件6内设有上端轴承室22，下部换热组件3内设有下端轴承室13。上部换热组件6、下部换热组件3均包括支撑体筒体14、外部支撑水套体24，支撑体筒体14、外部支撑水套体24之间则构成环形腔体，并在支撑法兰17的作用下，分割成上部换热腔体20、下部换热腔体15两部分。

上环形腔体20内间隔设有若干上部换热隔环21，下环形腔体15内间隔设有若干下部换热隔环16，上部换热隔环21、下部换热隔环16上均设有若干通道孔38；上部换热介质进出口组件的入口通过上流通管19与上环形腔体20的顶部连通，下部换热介质进出口组件的入口通过下流通管42与下环形腔体15的底部连通。

如图3至6所示，相邻的上部换热隔环21的通道孔38错位分布，相邻的下部换热隔环16的通道孔38错位分布；即位于奇数层的上部换热隔环21的通道孔38与位于偶数层的上部换热隔环21的通道孔38错位分布，位于奇数层的下部换热隔环16与位于偶数层的下部换热隔环16的通道孔38错位分布。上部换热隔环21、下部换热隔环16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，有效的降低了内部磁钢组件8的温度。

内部换热组件的换热循环：换热介质由上部换热介质入口管18a进入，经上流通管19到上部换热腔体20的最远端，经上部换热隔环21的奇数层、偶数层的错位流动，由上部换热介质出口管18d流出，完成换热的循环。换热介质由下部换热介质入口管18b经下流通管42到下部换热腔体15的最远端，经上部换热隔环21的奇数层、偶数层的错位流动，由下部换热介质出口管18c流出，完成换热的循环。

如图7至9所示，外部换热组件包括外部支撑水套体24、导流筒27；外部支撑水套体24的上端与上部封液组件39连接，外部支撑水套体24的下端通过紧固件与密封罩体组件7、反应釜连接凸缘4连接，紧固件包括固定螺母34、密封垫片35和固定螺栓36；外部支撑水套体24、上部封液组件39、密封罩体组件7围成的腔体为外部换热腔体，外部换热腔体内设有导流筒27，导流筒27的上端与外部支撑水套体24的内表面连接，导流筒27的下端与换热腔体底部之间留有间隙。

外部支撑水套体24连接有上部均衡液体分流组件11、上部排气口管29、导流筒上部排气口管31、上部导热介质出口管32和下部导热介质排出口管33；上部均衡液体分流组件11、上部排气口管29位于导流筒27与外部支撑水套体24连接处的上方，导流筒上部排气口管31和上部导热介质出口管32位于导流筒27与外部支撑水套体24连接处的下方，下部导热介质排出口管33与外部支撑水套体24的底部连通。上部排气口管29、导流筒上部排气口管31分别排出各个腔体最上端的气体，避免形成气腔占据换热介质的空间；导热介质排出口管33是备用出口，与上部导热介质出口管32具有相同的出液功能，也具有放净外部换热腔体内的换热介质的作用。

导流筒27通过导流筒固定板30与外部支撑水套体24的内表面连接。

导流筒固定板30可以是导流筒27上部弯折形成的圆锥形部分，其与水平面的倾斜角度为0°至30°；也可以采用焊接等方法与导流筒27上端连接的圆锥形筒体，其与水平面的倾斜角度为0°至30°。倾角设置有利于换热介质流通。

如图13、15所示，外部磁钢体25外侧表面连接有以轴流式搅拌器桨叶的形式分布的若干导流叶片26，奇数层的导流叶片26和偶数层的导流叶片26错位分布。导流叶片26带有推动作用的同时，还增加了外部磁钢体25的换热面积，使得换热效果更佳。导流叶片26的大小由腔体的间隙确定，导流叶片26每层的数量由设备的大小和流通的流速确定。

外部换热组件的换热循环：换热介质由上部均衡液体分流组件11进入外部换热腔体内，通过外部磁钢体25的运动，带动导流叶片26运动，使其具有向下的推力，保证换热介质的强行运行，带走密封罩体7和外部磁钢体25上的热量，换热介质通过导流筒27底部折返，最终由上部导热介质出口管32流出。

上部均衡液体分流组件11包括相互连接的换热介质入口管28、均布盘管37。

均布盘管37有两种形式，一种形式是位于外部支撑水套体24外圈，与均布盘管37对应的外部支撑水套体24上均布有若干进液孔43。

如图10至12所示，另一种形式是位于外部支撑水套体24内腔，均布盘管37均布有若干进液孔43，进液孔43向外倾斜设置，且与水平面夹角为45°。

如图16所示，上部封液组件39包括上部连接组件12、封液板40和密封挡圈41，封液板40的外圈与外部支撑水套体24的内表面连接，封液板40的内圈通过密封挡圈41与上部连接组件的外表面连接。封液板40采用焊接的方法或螺栓的连接固定于外部支撑水套体24上，保证可密封换热介质，密封挡圈41与上部连接组件12连接，方便上部连接组件12的安装，同时具有封挡内部换热介质流出的作用。

本发明由内部换热组件、外部换热组件组成的新式换热系统，外部换热组件连接有上部均衡液体分流组件，保证了外部冷却介质能够均匀的加入外部冷却体系中。内部换热组件设有上部换热组件、下部换热组件两个换热循环，且换热循环上均设有换热隔环，换热隔环的通道孔38错位分布，使换热介质按最佳的冷却路线移动，增强了换热能力。外部换热组件包括导流筒、外部支撑水套体以及设在外部磁钢体外侧表面的导流叶片，导流叶片以轴流式搅拌器桨叶的形式分布，且奇数层的导流叶片和偶数层的导流叶片错位分布，导流叶片带有推动作用的同时，还增加了外部磁钢体的换热面积，强制换热介质按照预定的方向流动，换热效果更佳，更适合高温的工作环境。具有传递特大扭矩，同时结构稳定的特性；设备在运转过程产生的热量尽快转移，保证设备能够稳定可靠持久运行。有效的保护了磁力耦合传动密封装置的磁性材料，且装置结构简单，易于制造。

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)

1.一种带有高效换热系统的磁力耦合传动密封装置，包括外部磁钢组件、密封罩体组件、内部磁钢组件、上部传动轴和轴承组；其特征是，所述上部传动轴、轴承组外套设有内部换热组件，所述外部磁钢组件外设有外部换热组件，所述外部换热组件下端与所述密封罩体组件、反应釜连接凸缘连接，所述外部换热组件、外部磁钢组件上端连接有上部封液组件。

2.根据权利要求1所述的带有高效换热系统的磁力耦合传动密封装置，其特征在于，所述内部换热组件包括上部换热组件、下部换热组件以及连接所述上部换热组件、下部换热组件的支撑法兰；所述上部换热组件内设有上环形腔体，所述下部换热组件内设有下环形腔体；所述支撑法兰上设有两组换热介质进出口组件，分别是上部换热介质进出口组件、下部换热介质进出口组件；所述上部换热介质进出口组件与所述上环形腔体连通，所述下部换热介质进出口组件与所述下环形腔体连通。

3.根据权利要求2所述的带有高效换热系统的磁力耦合传动密封装置，其特征在于，所述上环形腔体内间隔设有若干上部换热隔环，所述下环形腔体内间隔设有若干下部换热隔环，所述上部换热隔环、下部换热隔环上均设有若干通道孔；所述上部换热介质进出口组件的入口通过上流通管与所述上环形腔体的顶部连通，所述下部换热介质进出口组件的入口通过下流通管与所述下环形腔体的底部连通。

4.根据权利要求3所述的带有高效换热系统的磁力耦合传动密封装置，其特征在于，相邻的所述上部换热隔环的通道孔错位分布，相邻的所述下部换热隔环的通道孔错位分布。

5.根据权利要求1-4任一所述的带有高效换热系统的磁力耦合传动密封装置，其特征在于，外部换热组件包括外部支撑水套体、导流筒，所述外部支撑水套体的上端与所述上部封液组件连接，所述外部支撑水套体的下端与所述密封罩体组件、反应釜连接凸缘连接；所述外部支撑水套体、上部封液组件、密封罩体组件围成的腔体为外部换热腔体，所述外部换热腔体内设有所述导流筒，所述导流筒的上端与所述外部支撑水套体的内表面连接，所述导流筒的下端与所述换热腔体底部之间留有间隙。

6.根据权利要求5任一所述的带有高效换热系统的磁力耦合传动密封装置，其特征在于，所述外部支撑水套体连接有上部均衡液体分流组件、排气口管、导热介质进出口管上部排气口管、导流筒上部排气口管、上部导热介质出口管和下部导热介质排出口管，所述上部均衡液体分流组件、上部排气口管位于所述导流筒与所述外部支撑水套体连接处的上方，所述导流筒上部排气口管和上部导热介质出口管位于所述导流筒与所述外部支撑水套体连接处的下方，下部导热介质排出口管与外部支撑水套体的底部连通。

7.根据权利要求6所述的带有高效换热系统的磁力耦合传动密封装置，其特征在于，所述导流筒通过导流筒固定板与所述外部支撑水套体的内表面连接，所述导流筒固定板与水平面的倾斜角度为0°至30°。

8.根据权利要求5所述的带有高效换热系统的磁力耦合传动密封装置，其特征在于，所述外部磁钢组件设有外部磁钢体，所述外部磁钢体外侧表面连接有以轴流式搅拌器桨叶的形式分布的若干导流叶片，奇数层的所述导流叶片和偶数层的导流叶片错位分布。

9.根据权利要求6所述的带有高效换热系统的磁力耦合传动密封装置，其特征在于，所述上部均衡液体分流组件包括相互连接的换热介质入口管、均布盘管，所述均布盘管上均布设有与所述外部换热腔体连通的若干进液孔。

10.根据权利要求5所述的带有高效换热系统的磁力耦合传动密封装置，其特征在于，所述上部封液组件包括上部连接组件、封液板和密封挡圈，所述封液板的外圈与所述外部支撑水套体的内表面连接，所述封液板的内圈通过密封挡圈与所述上部连接组件的外表面连接。

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