一种用于卧式旋转设备的导料密封装置的制作方法

1.本实用新型涉及卧式旋转机械设备领域，尤其涉及卧式旋转机械设备的导料及密封装置。


背景技术：

2.卧式旋转设备是一种广泛应用于化工、建材、冶金、食品等行业的设备，主要用于物料的反应、干燥、冷却、研磨等处理，其常用的典型设备有回转煅烧窑、回转圆筒干燥机、旋转反应器、球磨机等。卧式旋转设备的工作原理为其筒体是卧式布置，操作时不断旋转；筒体倾斜设置或者水平设置但内部设有推料部件；物料从进料端进入筒体内部，由于重力作用或者推料作用向出料端移动；物料在筒体内移动过程中进行反应、干燥、冷却、研磨等处理。卧式旋转设备一般包括旋转筒体、支撑装置、传动装置、进料端的进料装置以及出料端的导料装置等，进料装置及导料装置与旋转筒体之间还必须设置动静密封装置。
3.随着工业技术发展的需要，当前对卧式旋转设备的要求越来越高，卧式旋转设备经常具有以下一种或多种特征：(1)物料处理量大，每小时处理量高达100吨以上；(2)设备规模大，旋转筒体的直径达5～ 8米，筒体长度达50～100米以上；(3)设备工作温度高，物料温度高达600～900℃；(4)物料为有毒或者可燃易爆介质，设备对密封要求高。由于卧式旋转设备的以上特征，其导料装置及密封装置一直是设计的重点和难点。
4.卧式旋转设备的导料装置及密封装置的设计难度主要体现在以下几个方面：
5.(1)物料处理量大，导料装置采用较大的直径，甚至保持与旋转筒体直径一样大，这样物料容易导出，但动静密封面直径过大，基本难以保证密封效果。如果将导料装置的直径缩小的一定程度，密封容易实现，但物料导出存在一定困难，或者需要借助电机驱动螺旋来实现，此时又存在高温下电机驱动螺旋的使用可靠性等新的问题。
6.(2)设备规模大，过大的直径和长度导致旋转筒体的加工误差和安装误差偏大，旋转时径向跳动量大，密封装置难以保证密封效果。
7.(3)设备工作温度高，旋转筒体的轴向和径向热膨胀量大，尤其是轴向热膨胀量甚至高达几百毫米以上，因此，如何在较大膨胀量和几百摄氏度的高温情况下实现动静密封，也是设计需要解决的重大难题。
8.(4)筒体内物料为有毒或者可燃易爆介质时，如何保证密封装置的严格密封性能。
9.综上所述，物料导出问题和密封问题是制约卧式旋转设备大型化发展的关键问题。针对大直径卧式旋转设备的导料装置和密封装置的设计难题，本实用新型提供了一种解决方案。


技术实现要素：

10.本实用新型的目的是提供一种用于卧式旋转设备的导料密封装置，尤其适用于筒体直径大于5米且工作温度较高的卧式旋转设备。
11.本实用新型采用的技术方案是：一种用于卧式旋转设备的导料密封装置，其特征
在于，所述导料装置包括物料提升斗、导料筒、出料箱，所述密封装置为组合密封结构，设置在旋转的导料筒与静止固定的出料箱之间且固定在静止的出料箱上；
12.其中物料提升斗焊接在旋转筒体的法兰盖的内壁上，随着旋转筒体一起旋转，导料筒由大小两个锥型筒体组合而成，并焊接在旋转筒体的法兰盖上，与旋转筒体同轴旋转；
13.大锥筒的大端伸入出料箱内部，伸入出料箱内的长度取50～ 100mm，固体物料从大锥筒进入出料箱后，从下料口排出；大锥筒小端伸入旋转筒体内部，伸入长度比物料提升斗的宽度长50～100mm，大锥筒上焊接物料提升斗的位置开落料口；
14.小锥筒设置在大锥筒内部位于大锥筒的落料口的下方，且与大锥筒同轴，且小锥筒的长度比落料口的长度长50～100mm；
15.在大锥筒上焊接水平的耐磨密封筒，在出料箱上设置密封安装法兰，组合密封结构通过法兰固定在出料箱的密封安装法兰上，并置于耐磨密封筒的外表面上，不随大锥筒及耐磨密封筒一起旋转；
16.所述组合密封结构由四道密封组成，从出料箱侧开始，第一道是浮动环密封，第二道是柔性填充物密封，第三道是氮气密封，第四道是橡胶密封。
17.进一步地，小锥筒的大小端方向与大锥筒相反，小锥筒与大锥筒之间通过2～4块筋板焊接固定。
18.进一步地，物料提升斗由底板、背板及侧板焊接而成，并与法兰端盖一起形成一个四面封闭的腔；物料提升斗沿圆周均匀布置在法兰盖内壁上，根据物料量的多少，物料提升斗设置2至10个。
19.进一步地，大锥筒上的落料口数量与物料提升斗数量一致，且落料口开在每一个物料提升斗旋转方向的前方。
20.进一步地，出料箱设置在设备最末端，固定安装在设备基础上，不随旋转筒体旋转。
21.进一步地，大小两个锥型筒体组合而成的导料筒同时兼顾导气作用，卧式旋转设备中反应产生的气体，通过导料筒的上部空间进入到出料箱中，出料箱上部设置排气口，反应产生的气体从出料箱的排气口导出到外部管线中。
22.进一步地，第一道浮动环密封设置在密封安装环ⅰ、中间隔板ⅰ、耐磨密封筒及密封安装法兰之间共同形成的环形腔内，其密封部件为安装在该环形腔中的浮动密封环，在该环形腔外部设置两个工艺气接口；在浮动密封环的前侧板与耐磨筒上沿圆周开若干个小孔及环形半圆槽。
23.进一步地，浮动密封环为u型结构，并套在旋转的耐磨密封筒上，浮动密封环内径比耐磨密封筒外径大2～5mm；外径等于密封安装环ⅰ的内径减去两倍的耐磨密封筒径向跳动量，再减去10～20mm。
24.进一步地，密封安装法兰与出料箱之间采用短节连接，短节的内径等于耐磨密封筒外径加上两倍的耐磨密封筒径向跳动量，再加上10～20mm。
25.进一步地，在密封安装法兰上设置若干个限位块，防止浮动密封环周向转动；在浮动密封环与中间隔板ⅰ之间设置柔性耐高温密封垫，防止浮动密封环轴向移动。
26.进一步地，第二道柔性填充物密封由柔性填充物构成，柔性填充物设置在密封安装环ⅰ、中间隔板ⅰ、密封安装环ⅱ及耐磨密封筒之间共同形成的环形腔内；柔性填充物采用
耐高温耐磨的纤维织物或石墨盘根。
27.进一步地，第三道氮气密封设置在密封安装环ⅱ、中间隔板ⅱ及耐磨密封筒之间共同形成的环形腔内，该腔内不设置任何密封部件，仅在外侧设置两个氮气接口，氮气从一个氮气接口不断进入腔内，并从另一个氮气接口排出，形成氮气循环密封，同时对第四道橡胶密封起到冷却降温作用。
28.进一步地，第四道橡胶密封设置在密封安装环ⅱ、中间隔板ⅱ、端盖及耐磨密封筒形成的环形腔内，其密封部件为安装在该环形腔中的环形橡胶密封块。
29.进一步地，根据密封直径的大小，橡胶密封块采用一整圈或分割成若干块；每块橡胶密封块内部设有空腔，空腔两端设置两个接管；橡胶密封块下部加厚并设置多道触条，触条表面复合耐磨材质，多道触条与耐磨密封筒接触形成多道密封；当设备运行时，压缩空气通过接管进入到橡胶密封块的空腔中，并根据密封情况随时调整压缩空气压力，以保证密封效果良好。
30.进一步地，橡胶密封块设置润滑油进口，润滑油进口优先布置在分块橡胶圈的结合部位，并贯穿整个橡胶密封块，润滑油通过润滑油进口进入到多道触条与耐磨密封筒之间的间隙，以便进一步提高密封效果和提高橡胶密封块的寿命。
31.进一步地，橡胶密封块的空腔中也可通入循环水，带压力的循环水除了保证橡胶密封块的密封效果外，还起到冷却降温作用。
32.进一步地，为了降低整个组合密封结构的温度，耐磨密封筒与大锥筒之间的间隙填充绝热材料。
33.进一步地，耐磨密封筒端部设置调整法兰，并与旋转筒体的法兰盖之间通过螺栓连接，调整法兰上的螺栓孔直径大于螺栓，以便当旋转筒体带动耐磨密封筒的径向跳动量或偏摆量较大时，能够通过调整法兰微调耐磨密封筒的径向位置和偏转角度，减少旋转筒体径向跳动或偏摆对密封装置的影响。
34.本实用新型采用的技术方案具有以下优势：
35.(1)本实用新型采用双锥形出料结构，相对于传统的无驱动装置的直筒型导料装置，该结构可大幅地减小外部密封装置的直径，降低密封装置的设计难度，提高密封的可靠性；相对于缩颈的电机驱动螺旋导料结构，本实用新型无需采用电机驱动，降低了能耗，同时解决了高温状态下，电机驱动螺旋故障率高的问题。
36.(2)采用大锥筒套小锥筒的结构形式，相对于传统的直筒型导料装置，更有利于借助重量作用将物料的导出，同时解决了物料重新漏入旋转筒体内部的情况发生。
37.(3)本实用新型所采用的组合式密封结构，由四道密封组成，极大地提高了密封的可靠性。第三道氮气密封与第四道橡胶密封可以实现连锁，通过在线检测氮气中反应气体的含量或氮气的温度变化情况，间接判断密封装置的密封状况，从而连锁控制橡胶密封块空腔中的压力，调节橡胶密封块的压紧力。
38.(4)在大锥筒外部设置水平的耐磨密封筒，密封装置可以在耐磨密封筒外部自由滑动，首先解决了旋转筒体的热胀冷缩问题；其次，耐磨密封筒与大锥筒之间可以填充绝热材料，降低了密封装置处的温度，提高了密封装置的使用寿命；再次，耐磨密封筒为法兰连接，可以调整和控制耐磨密封筒的径向跳动量和偏摆量，提高密封效果，同时起到了在磨损后易于更换的作用。
附图说明
39.图1是一种用于卧式旋转设备的导料密封装置的结构示意图；
40.图2是图1的a-a剖视图；
41.图3是密封装置的局部放大图；
42.图4是图3的b-b剖视图；
43.图5是橡胶密封块的结构示意图；
44.附图中各代码表示：1-旋转筒体，2-物料提升斗，3-法兰盖，4
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导料筒，5-出料箱，6-组合密封结构，41-大锥筒，42-筋板，43-小锥筒，44-落料口，45-耐磨密封筒，46-绝热材料，47-调整法兰，51-排气口，52-下料口，53-密封安装法兰，54-短节，55-限位块，61-密封安装环ⅰ，62-工艺气接口，63-中间隔板ⅰ，64-柔性填充物，65-氮气接口，66-密封安装环ⅱ，67-接管，68-端盖，69-橡胶密封块，610
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中间隔板ⅱ，611-柔性耐高温密封垫，612-浮动密封环，613-耐磨筒， 614-前侧板，615-润滑油进口。
具体实施方式
45.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
46.如图1及图2所示：一种用于卧式旋转设备的导料装置设置在旋转筒体1的出料端，导料装置主要由物料提升斗2、导料筒4、出料箱5等部件组成；物料提升斗2焊接在旋转筒体1的法兰盖3的内壁上，随着旋转筒体1一起旋转。导料筒4由大小两个锥型筒体组合而成，并焊接在旋转筒体1的法兰盖3上，与旋转筒体1同轴旋转。大锥筒41小端伸旋转筒体1内部，伸入长度比物料提升斗2的宽度略长，大锥筒41上焊接物料提升斗2的位置前方开落料口44。小锥筒 43设置在大锥筒41内部，且与大锥筒41同轴，位置位于大锥筒41 的落料口44的下方，且小锥筒43的长度与比落料口44长度略长。小锥筒43的大小端方向与大锥筒41相反，小锥筒43与大锥筒41之间，通过2～4块筋板42焊接固定。
47.卧式旋转设备的筒体旋转时，物料提升斗2将物料从旋转筒体1 底部提升到较高位置，并从大锥筒41的落料口44处倒入大锥筒内部，由于落料口44下部存在小锥筒43和筋板42，所以物料不会从下部的落料口44重新落入旋转筒体1内部，倒入到大锥筒41内的物料堆积在小锥筒43的上表面，随着小锥壳43的旋转，物料由于重力作用，沿着小锥筒43的上表面滑入到后端大锥筒41的内部，物料在旋转的大锥筒41的内表面继续滑移至出料箱5内部。
48.如图1及图2所示：一圈若干个物料提升斗2，沿圆周均匀布置在法兰盖3内壁上。根据物料量的多少，物料提升斗2一般可设置2 至10余个。物料提升斗2由三块板：底板21、背板22及侧板23焊接而成，并与法兰端盖2一起形成一个四面封闭的腔。当物料在旋转筒体1中移动到出料端，并进入到物料提升斗2布置区域时，旋转的物料提升斗2将物料抄起，当旋转到一定角度时，将物料倒入导料筒 4内部，从而起到物料提升的作用。
49.如图1及图2所示：大锥筒41上的落料口44数量与物料提升斗 2数量一致，且落料口44开在每一个物料提升斗2旋转方向的前方。
50.如图1所示：出料箱5设置在最末端，由于出料箱5的下料口 52需要对外连接，因此
出料箱5是固定安装在设备基础上，不随旋转筒体1旋转。大锥筒41的大端伸入出料箱5内部，伸入出料箱5 内的长度取50～100mm。固体物料从大锥筒41进入出料箱5后，从下料口52排出。
51.如图1及图2所示：大小两个锥型筒体组合而成的导料筒4同时兼顾导气作用。卧式旋转设备中反应产生的气体，通过导料筒4的上部空间进入到出料箱5中，出料箱5上部设置排气口51，反应产生的气体从出料箱5的排气口51导出到外部管线中。
52.如图1及图3所示：一种用于卧式旋转设备的密封装置设置在旋转的导料筒4与静止固定的出料箱5与之间，本实用新型所采用的密封装置为组合密封结构6。为了适应筒体1受热膨胀时的轴向位移，在大锥筒41外部设置水平的耐磨密封筒45，在出料箱5上设置密封安装法兰53，组合密封结构6即通过法兰固定在出料箱5的密封安装法兰53上，并置于耐磨密封筒45的外表面上。组合密封结构6不随大锥筒41及密封安装筒45一起旋转。该组合密封结构6由四道密封组成，从出料箱5侧开始，第一道是浮动环密封，第二道是柔性填充物密封，第三道是氮气密封，第四道是橡胶密封。
53.如图1及图3所示：第一道浮动环密封设置在密封安装环ⅰ61、中间隔板ⅰ63、耐磨密封筒45及密封安装法兰53之间共同形成的环形腔内，其密封部件为安装在该环形腔中的浮动密封环612。浮动密封环612为u型结构，并套在旋转的耐磨密封筒45上，根据热膨胀计算，其内径可比耐磨密封筒45外径大2～5mm。在该环形腔外部沿圆周均匀设置两个工艺气接口62，在设备运行时，工艺气从工艺气接口62不断进入腔内，并从另一个工艺气接口62排出，形成循环。在浮动密封环612的前侧板614与耐磨筒613上沿圆周开若干个小孔及环形半圆槽。当工艺气进入环形腔内，并通过小孔进入环形半圆槽和微小的泄露通道，泄露通道包含两处，一为浮动密封环612与耐磨密封筒45之间的1～2mm间隙；二是浮动密封环612与出料箱密封安装法兰53之间的间隙，因此泄露通道内充满了工艺气体，形成了第一道密封。
54.如图3所示：为适应设备加工及安装误差带来的耐磨密封筒45 径向跳动，浮动密封环外径等于密封安装环ⅰ61的内径减去2倍的耐磨密封筒径向跳动量，再减去10～20mm。密封安装法兰53与出料箱5之间采用短节54连接，短节54的内径等于耐磨密封筒45外径加上2倍的耐磨密封筒径向跳动量，再加上10～20mm。
55.如图3及图4所示：为了防止浮动密封环612周向转动，在密封安装法兰53上设置若干个限位块55。为了防止浮动密封环612轴向移动，在浮动密封环612与中间隔板ⅰ63之间设置柔性耐高温密封垫611。
56.如图3所示：第二道柔性填充物密封设置在密封安装环ⅰ61、中间隔板ⅰ63、密封安装环ⅱ66及耐磨密封筒45之间共同形成的环形腔内，其密封部件为填充在该环形腔中的柔性填充物64。柔性填充物64可采用耐高温耐磨的纤维织物，也可采用石墨盘根。第二道柔性填充物密封除起到密封作用外，同时起到绝热作用，以降低第四道橡胶密封处的温度。
57.如图3所示：第三道氮气密封设置在密封安装环ⅱ66、中间隔板ⅱ610及耐磨密封筒45之间共同形成的环形腔内，该腔内不设置任何密封部件，仅在外侧沿圆周均匀设置两个氮气接口65，氮气从氮气接口65不断进入腔内，并从另一个氮气接口65排出，形成循环。氮气在此腔内形成氮气密封，同时对第四道橡胶密封起到冷却降温作用。
58.如图3及图5所示：第四道橡胶密封设置在密封安装环ⅱ66、中间隔板ⅱ610、端盖68及耐磨密封筒45形成的环形腔内，其密封部件为安装在该环形腔中的环形橡胶密封块
69。根据密封直径的大小，橡胶密封块69可采用一整圈或分割成若干块。每块橡胶密封块69内部设有空腔，空腔两端设置两个接管67。橡胶密封块69下部加厚并设置多道触条，触条表面复合耐磨材质，多道触条与耐磨密封筒45 接触形成多道密封。当设备运行时，压缩空气通过接管67进入到橡胶密封块69的空腔中，并根据密封情况随时调整压缩空气压力，以保证密封效果良好。
59.如图5所示：橡胶密封块69设置润滑油进口615，润滑油进口 615优先布置在分块橡胶圈的结合部位，并贯穿整个橡胶密封块69，润滑油通过润滑油进口615进入到多道触条与耐磨密封筒45之间的间隙，以便进一步提高密封效果和提高橡胶密封块69的寿命。
60.如图3及图5所示：橡胶密封块69的空腔中也可通入循环水，带压力的循环水除了保证橡胶密封块69的密封效果外，还起到冷却降温作用。
61.如图1及图3所示：为了降低整个组合密封结构6的温度，提高密封结构6的使用寿命和密封效果，耐磨密封筒45与大锥筒41之间的间隙填充绝热材料46。
62.如图1及图3所示：耐磨密封筒45端部设置调整法兰47，并与旋转筒体1的法兰盖3之间通过螺栓连接，调整法兰47上的螺栓孔直径略大于螺栓，以便当旋转筒体1带动耐磨密封筒45的径向跳动量或偏摆量较大时，能够通过调整法兰47微调耐磨密封筒45的径向位置和偏转角度，减少旋转筒体1径向跳动或偏摆对密封装置的影响。