CN102641718A

CN102641718A - 一种用于超重力旋转床的盘形离心液环动密封装置

Info

Publication number: CN102641718A
Application number: CN2012101340800A
Authority: CN
Inventors: 计建炳; 李育敏; 李翔
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2012-04-28
Filing date: 2012-04-28
Publication date: 2012-08-22

Abstract

本发明涉及一种用于超重力旋转床的盘形离心液环动密封装置，主要包括壳体、转子、转轴、密封装置，转子固定转轴上，壳体套于转子外部，密封装置上部固定在壳体上部内壁，下部固定在转子的转子上端面上，壳体的下部一侧设有气相入口，另一侧设有液相出口，壳体的上部设有液相入口和气体出口。本发明有益的效果是：本发明的结构密封性能优良，密封液不会甩出，结构简单、紧凑、合理，便于制造，磨损小、寿命长，在停车时不需要辅以停车密封。

Description

一种用于超重力旋转床的盘形离心液环动密封装置

技术领域

本发明涉及一种盘形离心液环动密封装置，特别是一种用于超重力旋转床的盘形离心液环动密封装置。

背景技术

超重力旋转床是20世纪70年代发展起来的一种新兴的高效气液传质设备。旋转床内部是一个高速旋转转子，其离心加速度是重力的数百至数千倍。液体在强大离心力作用下，在转子内部形成极薄液膜和细小液滴，快速向转子外缘流动，气体向转子内缘流动。气液在转子内部高效逆流接触，传质系数和气液接触比表面积得到极大增加，传质、传热、气液反应以及微混合过程得到极大强化。超重力技术迅速发展，已经在精馏、油田注水脱氧、废气脱硫、纳米材料制备、强化除尘过程和生化反应过程等方面得到应用。

相对于传统板式塔和填料塔，超重力旋转床极大减小了设备尺寸和造价。但是超重力旋转床相对塔器等静设备而言属于高速动设备，在转子上端面和壳体上盖内壁之间需要安装气体动密封装置，防止气体漏气和走短路，从而降低旋转床传质效率。目前，超重力旋转床气体动密封主要采用迷宫密封(专利号200910066851.5)、机械密封(专利号200310103434.6，专利号01143459.7)、离心液环密封(专利号95214611.8，专利号95107423，专利号200410073624.2，专利号02224172.8，专利号201010124918.9)、填料函密封(专利号200920217341.9)，这些气体动密封或密封性能较差导致漏气较严重，或结构复杂制造不便，或磨损大寿命短，很大程度上影响超重力旋转床的工业应用。

发明内容

本发明解决了上述问题的技术难题，提供一种密封性好，传质效率高的用于超重力旋转床的盘形离心液环动密封装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种用于超重力旋转床的盘形离心液环动密封装置，主要包括壳体、转子、转轴、密封装置，转子固定转轴上，壳体套于转子外部，密封装置上部固定在壳体上部内壁，下部固定在转子的转子上端面上，壳体的下部一侧设有气相入口，另一侧设有液相出口，壳体的上部设有液相入口和气体出口。

所述密封装置主要包括上动圆形盘、下动圆形盘和静圆形盘，上动圆形盘、下动圆形盘、静圆形盘和转子为同一轴线，静圆形盘位于上动圆形盘和下动圆形盘之间，静圆形盘固定在壳体的上部内壁，上动圆形盘和下动圆形盘固定在转子的转子上端面上，上动圆形盘、下动圆形盘和静圆形盘之间的空隙处设有密封液，上动圆形盘的下表面设有上叶片，下动圆形盘的上表面设有下叶片。

所述上动圆形盘的上表面设有风扇叶片。

所述静圆形盘上设有阻气圈和阻液盘。

所述转轴上串联有多组转子和密封装置。

所述转子中央设有升气管，靠近转轴处设有引流管，引流管的上端口处设有围堰。

本发明有益的效果是：本发明的结构密封性能优良，密封液不会甩出，结构简单、紧凑、合理，便于制造，磨损小、寿命长，在停车时不需要辅以停车密封。

附图说明

图1是本发明的实施例1结构示意图；

图2是本发明的实施例2结构示意图.

附图标记说明：液相入口1，气体出口2，壳体3，转子上端面4，转子5，液相出口6，转轴7，密封液8，阻气圈9，下动圆形盘10，气相入口11，下叶片12，上动圆形盘13，上叶片14，风扇叶片15，静圆形盘16，阻液盘17，密封装置18，围堰19，引流管20，升气管21。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

实施例1：如图1所示，这种用于超重力旋转床的盘形离心液环动密封装置，主要包括壳体3、转子5、转轴7、密封装置18，转子5固定转轴7上，壳体3套于转子5外部，密封装置18上部固定在壳体3上部内壁，下部固定在转子5的转子上端面4上，通过焊接或用螺栓紧固的方法加以固定，壳体3的下部一侧设有气相入口11，另一侧设有液相出口6，壳体3的上部设有液相入口1和气体出口2。

密封装置18主要包括上动圆形盘13、下动圆形盘10和静圆形盘16，上动圆形盘13、下动圆形盘10、静圆形盘16和转子5为同一轴线，静圆形盘16位于上动圆形盘13和下动圆形盘10之间，静圆形盘16固定在壳体3的上部内壁，静止不转动，上动圆形盘13和下动圆形盘10固定在转子5的转子上端面4上，与转子5一起高速旋转，上动圆形盘13、下动圆形盘10和静圆形盘16之间的空隙处设有密封液8，上动圆形盘13的下表面设有上叶片14，下动圆形盘10的上表面设有下叶片12。上动圆形盘13的上表面设有风扇叶片15。静圆形盘16上设有阻气圈9和阻液盘17。上动圆形盘13、下动圆形盘10、静圆形盘16的直径是转子5直径的0.01～1倍，上动圆形盘13、下动圆形盘10与静圆形盘16之间的间距为5毫米～500毫米。上叶片14、下叶片12和风扇叶片15为径向叶片、前弯叶片、后弯叶片或其他任意的形状，叶片的数量为1～100。上动圆形盘13、下动圆形盘10、静圆形盘16、上叶片14、下叶片12和风扇叶片15的表面固定有各种不同形状和尺寸的翅片。上动圆形盘13、下动圆形盘10、静圆形盘16、上叶片14、下叶片12和风扇叶片15的表面为光滑的、粗糙的或具有沟槽。

上动圆形盘13、下动圆形盘10、静圆形盘16、上叶片14、下叶片12、风扇叶片15、阻气圈9和阻液盘17的材料为不锈钢，碳钢，有色金属，各种工程塑料或玻璃钢。密封液8可以是原料液，也可以是外加液体，包括水、油等各种不同粘度的纯液体，液体混合物，熔融体，溶胶，悬浮液等液体。

当两个动圆形盘旋转，动圆形盘的叶片带动密封液8作同步旋转。旋转的密封液8产生强大离心力，达到密封气体的目的。由于下动圆形盘10中液体旋转产生的离心力大于上动圆形盘13中液体旋转产生的离心力，液体会沿着静圆形盘16上表面径向向内爬动直至液体被甩出离开密封装置18，而静圆形盘16的阻液盘17能有效防止密封液8从密封间隙甩出。下动圆形盘10中液体旋转还有产生径向的液体涡流，涡流夹带气体进而产生漏气，而静圆形盘16的阻气圈9最大程度减小漏气。上动圆形盘13的上表面设有的风扇叶片15旋转产生风压，增大气体的密封压力。

与普遍的离心液环动密封结构相比，本发明采用设有叶片的动盘结构和设有阻气圈9和阻液盘17的静盘结构。该结构保证密封液8在密封间隙同步旋转，产生强大离心力密封气体；并能有效防止密封液从密封间隙甩出，同时最大程度减小漏气。同时，密封液8保留在动静盘之间的密封间隙中，在不旋转时密封液8也不会流走。

转子5在转轴7的带动下高速旋转。气体从气相入口11进入壳体内腔，在压力作用下，径向穿过转子5，在转子5内与液体逆流接触，最后从气体出口2排出。液体经过液相入口1进入旋转床转子5，在离心力作用下甩出，液体被粉碎成细小液滴和液丝，与气体逆流接触，进行传质传热，从液相出口6排出。下动圆形盘10及其叶片12、静圆形盘16及其阻气圈9和阻液盘17、上动圆形盘13及其叶片14和风扇叶片15、密封液8组成的盘形离心液环动密封装置起到气体动密封作用，防止旋转床壳体内的气体不经过转子，而从转子上端面4处直接进入气体出口2。

上下动圆形盘直径为240毫米，静圆形盘直径为200毫米。动圆形盘和静圆形盘之间的间隙距离为100毫米。上下动圆形盘各设有4个径向叶片。静圆形盘设有阻液盘17和阻气圈9。当圆盘形离心液环动密封装置的漏气量为2升/小时，在转速为800r/min时，旋转床壳体内和气体出口管之间的气体压降为5.0千帕时；在转速为1000r/min时，旋转床壳体内和气体出口管之间的气体压降为62千帕时；在转速为1200r/min时，旋转床壳体内和气体出口管之间的气体压降为7.3千帕。

实施例2：如图2所示，转轴7上串联有多组与实施例1相似的转子5和密封装置18，转子5中央设有升气管21，靠近转轴7处设有引流管20，引流管20的上端口处设有围堰19。

以三个转子串联为列例，三个转子5的上端面各安装一个密封装置18。气体从气相入口11进入旋转床壳体内腔，径向流过最底部的转子5，进入转子中央的升气管21，向上流动，依次通过上面两个转子5，最后从气体出口2排出。液体从液相入口1进入，通过围堰19和引流管20进入最上部的转子5，在离心力作用下甩出，然后依次通过下面两个转子5，从液相出口6排出。在三个转子5内，液体被粉碎成细小液滴和液丝，与气体逆流接触，进行强烈的传质传热。三个转子5上端面各安装一个密封装置18，防止气体从转子5上端面直接进入上层空间而发生漏气。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种用于超重力旋转床的盘形离心液环动密封装置，主要包括壳体(3)、转子(5)、转轴(7)、密封装置(18)，其特征是：转子(5)固定转轴(7)上，壳体(3)套于转子(5)外部，密封装置(18)上部固定在壳体(3)上部内壁，下部固定在转子(5)的转子上端面(4)上，壳体(3)的下部一侧设有气相入口(11)，另一侧设有液相出口(6)，壳体(3)的上部设有液相入口(1)和气体出口(2)。

2.根据权利要求1所述的用于超重力旋转床的盘形离心液环动密封装置，其特征是：所述密封装置(18)主要包括上动圆形盘(13)、下动圆形盘(10)和静圆形盘(16)，上动圆形盘(13)、下动圆形盘(10)、静圆形盘(16)和转子(5)为同一轴线，静圆形盘(16)位于上动圆形盘(13)和下动圆形盘(10)之间，静圆形盘(16)固定在壳体(3)的上部内壁，上动圆形盘(13)和下动圆形盘(10)固定在转子(5)的转子上端面(4)上，上动圆形盘(13)、下动圆形盘(10)和静圆形盘(16)之间的空隙处设有密封液(8)，上动圆形盘(13)的下表面设有上叶片(14)，下动圆形盘(10)的上表面设有下叶片(12)。

3.根据权利要求2所述的用于超重力旋转床的盘形离心液环动密封装置，其特征是：所述上动圆形盘(13)的上表面设有风扇叶片(15)。

4.根据权利要求2所述的用于超重力旋转床的盘形离心液环动密封装置，其特征是：所述静圆形盘(16)上设有阻气圈(9)和阻液盘(17)。

5.根据权利要求2所述的用于超重力旋转床的盘形离心液环动密封装置，其特征是：所述上动圆形盘(13)、下动圆形盘(10)、静圆形盘(16)的直径是转子(5)直径的0.01～1倍，上动圆形盘(13)、下动圆形盘(10)与静圆形盘(16)之间的间距为5毫米～500毫米。

6.根据权利要求2或3所述的用于超重力旋转床的盘形离心液环动密封装置，其特征是：所述上叶片(14)、下叶片(12)和风扇叶片(15)为径向叶片、前弯叶片或后弯叶片，叶片的数量为1～100。

7.根据权利要求2或3所述的用于超重力旋转床的盘形离心液环动密封装置，其特征是：所述上动圆形盘(13)、下动圆形盘(10)、静圆形盘(16)、上叶片(14)、下叶片(12)和风扇叶片(15)的表面固定有翅片。

8.根据权利要求2或3所述的用于超重力旋转床的盘形离心液环动密封装置，其特征是：所述上动圆形盘(13)、下动圆形盘(10)、静圆形盘(16)、上叶片(14)、下叶片(12)和风扇叶片(15)的表面为光滑的、粗糙的或具有沟槽。

9.根据权利要求1所述的用于超重力旋转床的盘形离心液环动密封装置，其特征是：所述转轴(7)上串联有多组转子(5)和密封装置(18)。

10.根据权利要求9所述的用于超重力旋转床的盘形离心液环动密封装置，其特征是：所述转子(5)中央设有升气管(21)，靠近转轴(7)处设有引流管(20)，引流管(20)的上端口处设有围堰(19)。