TWI650513B - 螺旋式熱裂解反應爐之螺旋輸送機的內外氣體阻隔裝置 - Google Patents

Abstract

一種螺旋輸送機的內外氣體阻隔裝置，包含：隔離單元、氣體壓力偵測單元、阻隔氣體供應單元、密封單元及冷卻單元，隔離單元內部具有腔室；氣體壓力偵測單元用以檢測腔室內的氣體壓力值；阻隔氣體供應單元阻隔氣體加壓打入腔室使腔室內外形成不等氣壓；密封單元包括一環套，設置於隔離單元的端板的外側面環繞轉軸，環套內壁面與轉軸外表面之間形成一溝槽；一彈性密封件，環設於溝槽；一環蓋，緊迫彈性密封件於溝槽並抵緊端板與轉軸之間的空隙；冷卻單元，設置在腔室內側，用以冷卻轉軸溫度避免損害外側之彈性密封迫緊物。

Description

螺旋式熱裂解反應爐之螺旋輸送機的內外氣體阻隔裝置

本發明是有關於一種螺旋式熱裂解反應爐之螺旋輸送機的內外氣體阻隔裝置，特別是有關於一種防止螺旋輸送機內部氣體與外部空氣接觸的氣體阻隔裝置。

螺旋輸送機，是一種無撓性牽引構件的連續輸送設備，藉由旋轉螺旋的推力，將物料沿著平行於螺旋中心軸的方向進行輸送。一般螺旋輸送機的結構組成包含由料管、螺旋葉片、轉軸、兩端軸承、中間懸掛軸承及驅動裝置。螺旋葉片與轉軸組成的螺旋體係由兩端軸承和中間懸掛軸承支承，並由驅動裝置驅動。螺旋輸送機工作時，物料由設在料管的進料口進入料管，在旋轉螺旋葉片的推動下，沿著料管作軸向移動，直至設在料管的卸料口排出。

部分技術領域十分適合以螺旋輸送機作為原料輸送之用，例如臺灣第M494882號專利揭示一種裂解爐進料空氣阻隔裝置，其係於裂解爐進料用螺旋輸送機之出料口處樞設活動式蓋板，該蓋板係具一定之重量，且可蓋合於出料口外側，或隨出料被向外頂開，約呈30度斜角傾斜，以略微抑制出料，又於出料口外部設一維護槽，再該螺旋輸送機另端設一入料口，並於入料口處設一小料斗，該小料斗係可承接來自上游端之廢橡膠、塑膠料，藉此將廢橡膠、塑膠料持續由小料斗送入螺旋輸送機，使螺旋輸 送機得連續不斷送料，配合其出料口處蓋板略微抑制出料，而可將螺旋輸送機內部連續且緊實填滿，對裂解爐進料端進料，使裂解爐進料端得處於完全封閉狀態，以阻隔空氣進入裂解爐內，大大降低爐內瓦斯氣與空氣接觸機會，有效防止引發氣爆。

惟，不論是如前所述之螺旋輸送機或一般的螺旋輸送機的結構設計，如圖1所示，由驅動裝置14驅動該螺旋輸送機1料管11內部的螺旋葉片12的轉軸13係位於該料管外部113，因此該轉軸13係由該料管外部113穿過該料管11端板111而進入該料管內部空間112(由兩)，此結構中，該料管11之端板111為靜止不動的構件，而該轉軸13為轉動構件，因此在端板111與轉軸13間，必需加以設置密封結構114，才不會使料管外部113氣體由此進入料管內部空間112。然而，由於該螺旋輸送機1係在熱風室4內送料，因此該料管11內部是處於一高熱環境，因此直接受熱的該端板111及轉軸13也被加熱成高熱元件，而該密封結構114長期受到該高熱度的端板111及轉軸13的加熱之下，其密封材料極易提早報銷而產生漏氣，再加上此階段未設有偵測預警機構的話，一但漏氣情形加劇，而使料管外部113空氣侵入料管內部空間112時，極易引起螺旋輸送機1之料管11爆炸的工安意外。

本發明的目的在於應用螺旋輸送機的料管的端板外側與密封單元之間，設置一料管內外氣體阻隔裝置，除了可作為實質加壓隔離料管內部氣體的作用之外，也可作為熱量傳遞的緩衝之用，使該密封單元與該端板及高熱段的轉軸保持一段距離，以杜絕熱量對該密封單元的不良影響。

為達成上述目的，本發明的技術手段在於提供一種螺旋輸送機的內外氣體阻隔裝置，該螺旋輸送機包括一具有端板的料管、一貫穿該料管中心軸的轉軸、一連接該轉軸的螺旋葉片，以及一設置於該料管外部並驅使該轉軸轉動的驅動單元，該內外氣體阻隔裝置的結構包含：一隔離單元，係設置於該螺旋輸送機的端板與該驅動單元之間，該隔離單元內部具有一環抱該螺旋輸送機的該轉軸局部區段的腔室，該腔室並設有一可閉塞以密封該腔室的進氣口；一氣體壓力偵測單元，係設置於該腔室，並可即時提供該腔室內的氣體壓力值；一阻隔氣體供應單元，係連接該進氣口，用以將阻隔氣體加壓打入該腔室，使該腔室內與該腔室外形成不等壓；以及一密封單元，係包括一環套、至少一彈性密封件和一環蓋，該環套係設置於該隔離單元之一遠離該料管一側之端板的外側面，並環繞該轉軸，該環套內壁面與該轉軸外表面之間形成一溝槽，該至少一彈性密封件環設於溝槽，該環蓋以一對應於該溝槽形狀之塞部緊迫該至少一彈性密封件於該溝槽，並使面對該端板之該彈性密封件抵緊該端板與該轉軸之間的空隙。

在一實施例中，內外氣體阻隔裝置可更包含：一冷卻套件，係包括一設置於該腔室並包覆該轉軸的水套，一連接該水套內部並延伸至該腔室外部的入水部與一連接該水套內部並延伸至該腔室外部的出水部；一流體供應單元，係連接該入水部，用以將冷卻流體打入該水套內；以及一流體排出單元，係連接該出水部，用以導出該水套內的冷卻流體。上述該流體供應單元可與該流體排出單元的管路相連通，進而形成循環供應冷卻流體予該水套之結構。

在一實施例中，該溝槽空間與該腔室空間之間的端板設有至 少一連通該溝槽空間與該腔室空間的氣孔，且該環蓋之該塞部迫入該溝槽時，該彈性密封件係彈性變形而抵住該至少一氣孔。

在一實施例中，前述阻隔氣體為氮氣。

在一實施例中，前述彈性密封件為O型環。該些多個O型環並列於該轉軸表面。

在一實施例中，所述的氣體壓力偵測單元係包含一壓力表形式即時提供該腔室內的氣體壓力值。

本發明特點在於，1.本發明在螺旋輸送機之料管端板外應用設置相鄰的隔離單元，再將密封單元設置於該隔離單元遠離該料管之一側，以與該端板及轉軸熱區保持一段距離，避免該料管端板的接觸加熱與幅射加熱，以及轉軸熱區近距離熱傳導加熱，使密封單元保持其使用壽命；2.為加強隔熱性，使轉軸的高熱不會通過該隔離單元而傳遞至密封單元，在隔離單元進一步可設置冷卻套件，以阻絕該轉軸熱區的高熱；3.該隔離單元具有可密封的腔室，並對腔室進行阻隔氣體加壓充填，並即時偵測該腔室內的阻隔氣體壓力，以形成一氣體阻隔作用失效的警報機制，當該密封單元初步老化而失效時，該腔室的阻隔氣體由與之空間連通的該密封單元外洩，使該腔室的氣壓改變，即可檢知該密封單元的密封效果開始退化而必需改更，以確保該料管外部的空氣不會進到該料管內部。

1‧‧‧螺旋輸送機

11‧‧‧料管

111‧‧‧端板

112‧‧‧料管內部空間

113‧‧‧料管外部

114‧‧‧密封結構

12‧‧‧螺旋葉片

13‧‧‧轉軸

14‧‧‧驅動裝置

2‧‧‧螺旋輸送機

21‧‧‧料管

211‧‧‧端板

212‧‧‧入料裝置

22‧‧‧轉軸

23‧‧‧螺旋葉片

24‧‧‧軸承

25‧‧‧中間懸掛軸承

26‧‧‧驅動單元

3‧‧‧內外氣體阻隔裝置

31‧‧‧隔離單元

311‧‧‧腔室

3111‧‧‧進氣口

312‧‧‧端蓋板

3121‧‧‧氣孔

32‧‧‧氣體壓力偵測單元

33‧‧‧阻隔氣體供應單元

34‧‧‧密封單元

341‧‧‧環套

3411‧‧‧溝槽

342‧‧‧彈性密封件

343‧‧‧環蓋

3431‧‧‧塞部

35‧‧‧冷卻套件

351‧‧‧水套

352‧‧‧入水部

353‧‧‧出水部

36‧‧‧流體供應單元

37‧‧‧流體排出單元

4‧‧‧熱風室

A‧‧‧空隙

B‧‧‧阻隔氣體

D‧‧‧物料

H‧‧‧熱氣

W‧‧‧冷卻流體

圖1為習知技術之螺旋輸送機的內外氣體阻隔裝置；圖2為本發明之具有內外氣體阻隔裝置及彈性密封件失效預警機制的螺旋 輸送機；圖3為圖2之螺旋輸送機的內外氣體阻隔裝置；圖4為包含有轉軸的冷卻套件之螺旋輸送機的內外氣體阻隔裝置。

茲配合圖式將本發明實施例詳細說明如下，其所附圖式主要為簡化之示意圖，僅以示意方式說明本發明之基本結構，因此在該等圖式中僅標示與本發明有關之元件，且所顯示之元件並非以實施時之數目、形狀、尺寸比例等加以繪製，其實際實施時之規格尺寸實為一種選擇性之設計，且其元件佈局形態有可能更為複雜。

首先，請參照圖2及圖3所示。本實施例之螺旋式熱裂解反應爐之螺旋輸送機2的內外氣體阻隔裝置3中，該螺旋輸送機2包括一具有端板211的料管21、一貫穿該料管21中心軸的轉軸22、一連接該轉軸22的螺旋葉片23，一支撐該轉軸22自由轉動的兩端軸承24、根據轉軸22長度而設置於該料管21內的一個或多個中間懸掛軸承25，以及一設置於該料管21外部並驅使該轉軸22轉動的驅動單元26，當然，該料管21管身適合位置包含有供物料(如廢橡膠、塑膠料)由該料管21外部進入該料管21內部的入料裝置。

該內外氣體阻隔裝置3的結構包含：一隔離單元31，係設置於該螺旋輸送機2的端板211(靠近該驅動單元26之一側的端板211)與該驅動單元26之間並緊鄰該端板211，該隔離單元31內部具有一環抱該轉軸22局部區段的腔室311，該腔室311並設有一可啟閉以充填或密封該腔室311的進氣口3111；一氣體壓力偵測單元32，係設置於該腔室311，並可即時提供該腔室311內的氣體壓力值；一阻隔氣體供應單元33，係連接該進氣口3111，用以將阻隔氣體B(該阻隔氣體B可為氮氣)加壓地打入該腔室311，使該腔室311內部氣體與該腔室311外部氣體形成不等氣壓(較佳者為該腔室311內部氣體氣壓大於該腔室311外部氣體氣壓，但不以此為限)；一密封單元34，係包括一環套341、至少一彈性密封件342(該彈性密封件342可為O型環，其設置方式可為多個並列於該轉軸22表面)和一環蓋343，該環套341係設置於該隔離單元31之一遠離該料管21一側之端板211(靠近該驅動單元26之一側的端板211)的外側面，並環繞該轉軸22，該環套341內壁面與該轉軸22外表面之間形成一溝槽3411，該至少一彈性密封件342環設於溝槽3411，該環蓋343以一對應於該溝槽3411形狀之塞部3431緊迫該至少一彈性密封件342於該溝槽3411，並使面對該端板211之該彈性密封件342抵緊該端板211與該轉軸22之間的空隙A。

根據上述機構，當本實施例之螺旋輸送機2應用於裂解爐反應器技術領域時，該螺旋輸送機2之料管21外圍依以一熱風室4包覆加熱之，其使該料管21內部升熱至該物料D適合裂解脫附的溫度。

請參照圖4所示。本實施例係在前個實施例(圖3)的基礎上，再更包含：一冷卻套件35，係包括一設置於該腔室311並包覆該轉軸22的水套351，一連接該水套351內部並延伸至該腔室311外部的入水部352與一連接該水套351內部並延伸至該腔室311外部的出水部353；一流體供應單元36，係連接該入水部352，用以將冷卻流體W打入該水套351內；以及一流體排出單元37，係連接該出水部353，用以導出該水套351內的冷卻流體W。

在一實施例中，該流體供應單元36與該流體排出單元37的管路相連通，進而形成循環供應冷卻流體W予該水套351之結構。

在一實施例中，該溝槽3411空間與該腔室311空間之間的端蓋板312設有至少一連通該溝槽3411空間與該腔室311空間的氣孔3121，且該環蓋343之該塞部3431迫入該溝槽3411時，該彈性密封件342係彈性變形而抵住該至少一氣孔3121，如圖3、圖4所示，該氣孔3121係設置於該彈性密封件342遠離該空隙A的區域。如前所述，由於該氣孔3121是該彈性密封件342在彈性變形後方能抵住，因此當彈性密封件342開始退化而失去彈性變形力(例如硬化)時會先無法抵住該氣孔3121，則該腔室311空間的氣體即可進入該溝槽3411空間，而使該腔室311空間的氣壓值產生變化，藉此提供該彈性密封件342失效的預警機制。

在一實施例中，該氣體壓力偵測單元32係包含一壓力表形式即時提供該腔室311內的氣體壓力值。

上述實施形態僅例示性說明本發明之原理、特點及其功效，並非用以限制本發明之可實施範疇，任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。因此，本發明之權利保護範圍，應如申請專利範圍所列。

Claims (4)

1. 一種螺旋式熱裂解反應爐的螺旋輸送機的內外氣體阻隔裝置，該螺旋輸送機包括一具有端板的料管、一貫穿該料管中心軸的轉軸、一連接該轉軸的螺旋葉片，一支撐該轉軸自由轉動的兩端軸承，以及一設置於該料管外部並驅使該轉軸轉動的驅動單元，該內外氣體阻隔裝置的結構包含：一隔離單元，係設置於該螺旋輸送機的端板與該驅動單元之間，該隔離單元內部具有一環抱該轉軸局部區段的腔室，該腔室並設有一可閉塞以密封該腔室的進氣口；一氣體壓力偵測單元，係設置於該腔室，並可即時提供該腔室內的氣體壓力值；一阻隔氣體供應單元，係連接該進氣口，用以將阻隔氣體加壓打入該腔室，使該腔室內與該腔室外形成不等壓，該阻隔氣體為氮氣；一密封單元，係包括一環套、至少一彈性密封件和一環蓋，該環套係設置於該隔離單元之一遠離該料管一側之端板的外側面，並環繞該轉軸，該環套內壁面與該轉軸外表面之間形成一溝槽，該至少一彈性密封件環設於溝槽，該環蓋以一對應於該溝槽形狀之塞部緊迫該至少一彈性密封件於該溝槽，並使面對該端板之該彈性密封件抵緊該端板與該轉軸之間的空隙，該溝槽空間與該腔室空間之間的端蓋板設有至少一連通該溝槽空間與該腔室空間的氣孔，且該環蓋之該塞部迫入該溝槽時，該彈性密封件係彈性變形而抵住該至少一氣孔，該氣孔設置於該彈性密封件遠離該端板與該轉軸之間的空隙的區域；一冷卻套件，係包括一設置於該腔室並包覆該轉軸的水套，一連接 該水套內部並延伸至該腔室外部的入水部與一連接該水套內部並延伸至該腔室外部的出水部；一流體供應單元，係連接該入水部，用以將冷卻流體打入該水套內；以及一流體排出單元，係連接該出水部，用以導出該水套內的冷卻流體，該流體供應單元與該流體排出單元的管路相連通，進而形成循環供應冷卻流體予該水套之結構。
2. 如申請專利範圍第1項所述的螺旋式熱裂解反應爐的螺旋輸送機的內外氣體阻隔裝置，其中，該彈性密封件為O型環。
3. 如申請專利範圍第1項所述的螺旋式熱裂解反應爐的螺旋輸送機的內外氣體阻隔裝置，其中，該彈性密封件為多個並列於該轉軸表面的O型環。
4. 如申請專利範圍第1項所述的螺旋式熱裂解反應爐的螺旋輸送機的內外氣體阻隔裝置，其中，該氣體壓力偵測單元係包含一壓力表形式即時提供該腔室內的氣體壓力值。