專利名稱：一種用于超重力旋轉床的圓錐形離心液環動密封裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種圓錐形離心液環動密封裝置，特別是一種用于超重力旋轉床的圓錐形離心液環動密封裝置。
背景技術：
超重力旋轉床是20世紀70年代發展起來的一種新興的高效氣液傳質設備。旋轉床內部是一個高速旋轉轉子，其離心加速度是重力的數百至數千倍。液體在強大離心力作用下，在轉子內部形成極薄液膜和細小液滴，快速向轉子外緣流動，氣體向轉子內緣流動。氣液在轉子內部高效逆流接觸，傳質系數和氣液接觸比表面積得到極大增加，傳質、傳熱、氣液反應以及微混合過程得到極大強化。超重力技術迅速發展，已經在精餾、油田注水脫氧、廢氣脫硫、納米材料制備、強化除塵過程和生化反應過程等方面得到應用。相對于傳統板式塔和填料塔，超重力旋轉床極大減小了設備尺寸和造價。但是超重力旋轉床相對塔器等靜設備而言屬于高速動設備，在轉子上端面和殼體上蓋內壁之間需要安裝氣體動密封裝置，防止氣體漏氣和走短路，從而降低旋轉床傳質效率。目前，超重力旋轉床氣體動密封主要采用迷宮密封專利號200910066851. 5、機械密封專利號200310103434. 6，專利號 01143459. 7、離心液環密封專利號 95214611. 8，專利號 95107423，專利號200410073624. 2，專利號02224172. 8，專利號201010124918. 9、填料函密封專利號200920217341. 9，這些氣體動密封或密封性能較差導致漏氣較嚴重，或結構復雜制造不便，或磨損大壽命短，很大程度上影響超重力旋轉床的工業應用。
發明內容
本發明解決了上述問題的技術難題，提供一種密封性好，傳質效率高的用于超重力旋轉床的盤形離心液環動密封裝置。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是這種用于超重力旋轉床的圓錐形離心液環動密封裝置，主要包括殼體、轉子、轉軸、密封裝置，轉子固定轉軸上，殼體套于轉子外部，密封裝置上部固定在殼體上部內壁，下部固定在轉子的轉子上端面上，殼體的下部一側設有氣相入口，另一側設有液相出口，殼體的上部設有液相入口和氣體出口。所述密封裝置由外到內主要包括動外錐形盤、靜錐形盤和動內錐形盤，動內錐形盤、動外錐形盤、靜錐形盤和轉子為同一軸線，靜錐形盤位于動內錐形盤和動外錐形盤之間，靜錐形盤固定在殼體的上部內壁，動內錐形盤和動外錐形盤固定在轉子的轉子上端面上，動內錐形盤、動外錐形盤和靜錐形盤之間的空隙處設有密封液。所述的動內錐形圈、動外錐形圈和靜錐形圈的錐形角為10 90°，錐形高度為轉子半徑的O. I 3倍。所述動內錐形圈、動外錐形圈和靜錐形圈之間的間距為轉子半徑的O. 001 O. 5倍。所述靜錐形圈的上下表面設有上翅片和下翅片，動內錐形圈的上表面設有動內翅、片，動外錐形圈的下表面設有動外翅片，上翅片、下翅片、動內翅片和動外翅片之間相互嵌入。所述轉軸上串聯有多組轉子和密封裝置。所述轉子中央設有升氣管，靠近轉軸處設有引流管，引流管的上端口處設有圍堰。本發明有益的效果是本發明的結構密封性能良好，結構簡單、緊湊、合理、裝置便于制造加工，磨損小、壽命長，在停車時不需要輔以停車密封。
圖I是本發明的實施例I結構示意圖；圖2是本發明的實施例2結構示意圖；圖3是本發明的實施例3結構示意圖；附圖標記說明液相入口 1，氣體出口 2，殼體3，轉子上端面4，轉子5，液相出口 6，轉軸7，氣相入口 8，密封液9，動內錐形圈10，靜錐形圈11，動外錐形圈12，上翅片13，動外翅片14，下翅片15，動內翅片16，密封裝置17，升氣管18，引流管19，圍堰20。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明實施例I :如圖I所示，這種用于超重力旋轉床的圓錐形離心液環動密封裝置，主要包括殼體3、轉子5、轉軸7、密封裝置17，轉子5固定轉軸7上，殼體3套于轉子5外部，密封裝置17上部固定在殼體3上部內壁，下部固定在轉子5的轉子上端面4上，通過焊接或用螺栓緊固的方法加以固定，殼體3的下部一側設有氣相入口 8，另一側設有液相出口 6，殼體3的上部設有液相入口 I和氣體出口 2。密封裝置17由外到內主要包括動外錐形盤12、靜錐形盤11和動內錐形盤10，動內錐形盤10、動外錐形盤12、靜錐形盤11和轉子5為同一軸線，靜錐形盤11位于動內錐形盤10和動外錐形盤12之間，靜錐形盤11固定在殼體3的上部內壁，靜止不轉動，動內錐形盤10和動外錐形盤12固定在轉子5的轉子上端面4上，與轉子5 —起高速旋轉，動內錐形盤10、動外錐形盤12和靜錐形盤11之間的空隙處設有密封液9，當動內錐形圈10和動外錐形圈12旋轉，帶動密封液9旋轉。旋轉的密封液9產生離心力，達到密封氣體的目的。動內錐形圈10、動外錐形圈12和靜錐形圈11的錐形角為10 90°，錐形高度為轉子5半徑的O. I 3倍。動內錐形圈10、動外錐形圈12和靜錐形圈11之間的間距為轉子5半徑的
O.001 O. 5倍。動內錐形圈10、動外錐形圈12和靜錐形圈11的表面為光滑的、粗糙的或具有溝槽。動內錐形盤10、動外錐形盤12、靜錐形盤11為不銹鋼，碳鋼，有色金屬，各種工程塑料或玻璃鋼制作。密封液9可以是原料液，也可以是外加液體，包括水、油等各種不同粘度的純液體，液體混合物，熔融體，溶膠，懸浮液等液體。與普遍的離心液環動密封結構相比，本發明動靜錐形圈相結合的結構。該結構保證密封液8始終填充在密封間隙中，在停車時密封液也不會流走，同時具有重力作用下的靜止密封功能。轉子5在轉軸7的帶動下高速旋轉，氣體從氣相入口 8進入殼體3內腔，在壓力作用下，徑向穿過轉子5，在轉子5內與液體逆流接觸，最后從氣體出口 2排出。液體經過液相入口 I進入旋轉床轉子5，在離心力作用下甩出，液體被粉碎成細小液滴和液絲，與氣體逆流接觸，進行傳質傳熱，從液相出口 6排出。動內錐形圈10、靜錐形圈11、動外錐形圈12和密封液9組成的密封裝置17起到氣體動密封作用，防止旋轉床殼體3內的氣體不經過轉子5，而從轉子上端面4處直接進入氣體出口 2。
密封裝置17的動外錐形圈直徑240毫米，動外錐形圈、靜錐形圈和動內錐形圈之間的間隙距離為10毫米，錐形角45°。當圓錐形離心液環動密封裝置17的漏氣量為20升/小時，在轉速為800r/min時，旋轉床殼體內和氣體出口管之間的氣體壓降為3. 2千帕時，；在轉速為1000r/min時，旋轉床殼體內和氣體出口管之間的氣體壓降為3. 7千帕時；在轉速為1200r/min時，旋轉床殼體內和氣體出口管之間的氣體壓降為4. 3千帕時。實施例2 :如圖2所示,與實施例I的不同之處在于靜錐形圈11的上下表面設有上翅片13和下翅片15，動內錐形圈10的上表面設有動內翅片16，動外錐形圈12的下表面設有動外翅片14，上翅片13、下翅片15、動內翅片16和動外翅片14之間相互嵌入，減少圓錐形離心液環動密封裝置17的漏氣。翅片為焊接的豎直矮圈，翅片可以是各種不同形狀和尺寸。實施例3 :如圖3所示，轉軸7上串聯有多組與實施例I或2相似的轉子5和密封裝置17，轉子5中央設有升氣管18，靠近轉軸7處設有引流管20，引流管20的上端口處設有圍堰19。以三個轉子串聯為列例，三個轉子5的上端面各安裝一個密封裝置17。氣體從氣相入口 8進入旋轉床殼體內腔，徑向流過最底部的轉子5，進入轉子中央的升氣管18，向上流動，依次通過上面兩個轉子5，最后從氣體出口 2排出。液體從液相入口 I進入，通過圍堰19和引流管20進入最上部的轉子5，在離心力作用下甩出，然后依次通過下面兩個轉子5，從液相出口 6排出。在三個轉子5內，液體被粉碎成細小液滴和液絲，與氣體逆流接觸，進行強烈的傳質傳熱。三個轉子5上端面各安裝一個密封裝置17，防止氣體從轉子5上端面直接進入上層空間而發生漏氣。除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護范圍。
權利要求
1.一種用于超重力旋轉床的圓錐形離心液環動密封裝置，主要包括殼體(3)、轉子(5)、轉軸(7)、密封裝置(17)，其特征是轉子(5)固定轉軸(7)上，殼體(3)套于轉子(5)外部，密封裝置(17)上部固定在殼體(3)上部內壁，下部固定在轉子(5)的轉子上端面(4)上，殼體(3)的下部一側設有氣相入口(8)，另一側設有液相出口 ￠)，殼體(3)的上部設有液相入口(I)和氣體出口(2)。
2.根據權利要求I所述的用于超重力旋轉床的圓錐形離心液環動密封裝置，其特征是所述密封裝置(17)由外到內主要包括動外錐形盤(12)、靜錐形盤(11)和動內錐形盤(10)，動內錐形盤(10)、動外錐形盤(12)、靜錐形盤(11)和轉子(5)為同一軸線，靜錐形盤(11)位于動內錐形盤(10)和動外錐形盤(12)之間，靜錐形盤(11)固定在殼體(3)的上部內壁，動內錐形盤(10)和動外錐形盤(12)固定在轉子(5)的轉子上端面(4)上，動內錐形盤(10)、動外錐形盤(12)和靜錐形盤(11)之間的空隙處設有密封液(9)。
3.根據權利要求2所述的用于超重力旋轉床的圓錐形離心液環動密封裝置，其特征是所述的動內錐形圈(10)、動外錐形圈(12)和靜錐形圈(11)的錐形角為10 90°，錐形高度為轉子(5)半徑的O. I 3倍。
4.根據權利要求2或3所述的用于超重力旋轉床的圓錐形離心液環動密封裝置，其特征是所述動內錐形圈(10)、動外錐形圈(12)和靜錐形圈(11)之間的間距為轉子(5)半徑的O. 001 O. 5倍。
5.根據權利要求2或3所述的用于超重力旋轉床的圓錐形離心液環動密封裝置，其特征是所述靜錐形圈(11)的上下表面設有上翅片(13)和下翅片(15)，動內錐形圈(10)的上表面設有動內翅片(16)，動外錐形圈(12)的下表面設有動外翅片(14)，上翅片(13)、下翅片(15)、動內翅片(16)和動外翅片(14)之間相互嵌入。
6.根據權利要求2或3所述的用于超重力旋轉床的圓錐形離心液環動密封裝置，其特征是所述動內錐形圈(10)、動外錐形圈(12)和靜錐形圈(11)的表面為光滑的、粗糙的或具有溝槽。
7.根據權利要求I所述的用于超重力旋轉床的圓錐形離心液環動密封裝置，其特征是所述密封裝置(17)通過焊接或用螺栓緊固的方法與殼體(3)上部內壁和轉子上端面(4)固定連接。
8.根據權利要求I所述的用于超重力旋轉床的圓錐形離心液環動密封裝置，其特征是所述密封液(9)可以是原料液，也可以是外加液體，包括水、油各種不同粘度的純液體，液體混合物，熔融體，溶膠，懸浮液液體。
9.根據權利要求I所述的用于超重力旋轉床的圓錐形離心液環動密封裝置，其特征是所述轉軸(7)上串聯有多組轉子(5)和密封裝置(18)。
10.根據權利要求9所述的用于超重力旋轉床的圓錐形離心液環動密封裝置，其特征是所述轉子(5)中央設有升氣管(21)，靠近轉軸(7)處設有引流管(20)，引流管(20)的上端口處設有圍堰(19)。
全文摘要
本發明涉及一種用于超重力旋轉床的圓錐形離心液環動密封裝置，主要包括殼體、轉子、轉軸、密封裝置，轉子固定轉軸上，殼體套于轉子外部，密封裝置上部固定在殼體上部內壁，下部固定在轉子的轉子上端面上，殼體的下部一側設有氣相入口，另一側設有液相出口，殼體的上部設有液相入口和氣體出口。本發明有益的效果是本發明的結構密封性能良好，結構簡單、緊湊、合理、裝置便于制造加工，磨損小、壽命長，在停車時不需要輔以停車密封。
文檔編號B01D3/30GK102641717SQ20121013279
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月28日 優先權日2012年4月28日
發明者敖翔, 李育敏, 計建炳 申請人:浙江工業大學