專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于超重力旋轉(zhuǎn)床的圓錐形離心液環(huán)動(dòng)密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圓錐形離心液環(huán)動(dòng)密封裝置，特別是一種用于超重力旋轉(zhuǎn)床的圓錐形離心液環(huán)動(dòng)密封裝置。
背景技術(shù)：
超重力旋轉(zhuǎn)床是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種新興的高效氣液傳質(zhì)設(shè)備。旋轉(zhuǎn)床內(nèi)部是一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子，其離心加速度是重力的數(shù)百至數(shù)千倍。液體在強(qiáng)大離心力作用下，在轉(zhuǎn)子內(nèi)部形成極薄液膜和細(xì)小液滴，快速向轉(zhuǎn)子外緣流動(dòng)，氣體向轉(zhuǎn)子內(nèi)緣流動(dòng)。氣液在轉(zhuǎn)子內(nèi)部高效逆流接觸，傳質(zhì)系數(shù)和氣液接觸比表面積得到極大增加，傳質(zhì)、傳熱、氣液反應(yīng)以及微混合過(guò)程得到極大強(qiáng)化。超重力技術(shù)迅速發(fā)展，已經(jīng)在精餾、油田注水脫氧、廢氣脫硫、納米材料制備、強(qiáng)化除塵過(guò)程和生化反應(yīng)過(guò)程等方面得到應(yīng)用。相對(duì)于傳統(tǒng)板式塔和填料塔，超重力旋轉(zhuǎn)床極大減小了設(shè)備尺寸和造價(jià)。但是超重力旋轉(zhuǎn)床相對(duì)塔器等靜設(shè)備而言屬于高速動(dòng)設(shè)備，在轉(zhuǎn)子上端面和殼體上蓋內(nèi)壁之間需要安裝氣體動(dòng)密封裝置，防止氣體漏氣和走短路，從而降低旋轉(zhuǎn)床傳質(zhì)效率。目前，超重力旋轉(zhuǎn)床氣體動(dòng)密封主要采用迷宮密封專(zhuān)利號(hào)200910066851. 5、機(jī)械密封專(zhuān)利號(hào)200310103434. 6，專(zhuān)利號(hào) 01143459. 7、離心液環(huán)密封專(zhuān)利號(hào) 95214611. 8，專(zhuān)利號(hào) 95107423，專(zhuān)利號(hào)200410073624. 2，專(zhuān)利號(hào)02224172. 8，專(zhuān)利號(hào)201010124918. 9、填料函密封專(zhuān)利號(hào)200920217341. 9，這些氣體動(dòng)密封或密封性能較差導(dǎo)致漏氣較嚴(yán)重，或結(jié)構(gòu)復(fù)雜制造不便，或磨損大壽命短，很大程度上影響超重力旋轉(zhuǎn)床的工業(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了上述問(wèn)題的技術(shù)難題，提供一種密封性好，傳質(zhì)效率高的用于超重力旋轉(zhuǎn)床的盤(pán)形離心液環(huán)動(dòng)密封裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是這種用于超重力旋轉(zhuǎn)床的圓錐形離心液環(huán)動(dòng)密封裝置，主要包括殼體、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、密封裝置，轉(zhuǎn)子固定轉(zhuǎn)軸上，殼體套于轉(zhuǎn)子外部，密封裝置上部固定在殼體上部?jī)?nèi)壁，下部固定在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子上端面上，殼體的下部一側(cè)設(shè)有氣相入口，另一側(cè)設(shè)有液相出口，殼體的上部設(shè)有液相入口和氣體出口。所述密封裝置由外到內(nèi)主要包括動(dòng)外錐形盤(pán)、靜錐形盤(pán)和動(dòng)內(nèi)錐形盤(pán)，動(dòng)內(nèi)錐形盤(pán)、動(dòng)外錐形盤(pán)、靜錐形盤(pán)和轉(zhuǎn)子為同一軸線(xiàn)，靜錐形盤(pán)位于動(dòng)內(nèi)錐形盤(pán)和動(dòng)外錐形盤(pán)之間，靜錐形盤(pán)固定在殼體的上部?jī)?nèi)壁，動(dòng)內(nèi)錐形盤(pán)和動(dòng)外錐形盤(pán)固定在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子上端面上，動(dòng)內(nèi)錐形盤(pán)、動(dòng)外錐形盤(pán)和靜錐形盤(pán)之間的空隙處設(shè)有密封液。所述的動(dòng)內(nèi)錐形圈、動(dòng)外錐形圈和靜錐形圈的錐形角為10 90°，錐形高度為轉(zhuǎn)子半徑的O. I 3倍。所述動(dòng)內(nèi)錐形圈、動(dòng)外錐形圈和靜錐形圈之間的間距為轉(zhuǎn)子半徑的O. 001 O. 5倍。所述靜錐形圈的上下表面設(shè)有上翅片和下翅片，動(dòng)內(nèi)錐形圈的上表面設(shè)有動(dòng)內(nèi)翅、片，動(dòng)外錐形圈的下表面設(shè)有動(dòng)外翅片，上翅片、下翅片、動(dòng)內(nèi)翅片和動(dòng)外翅片之間相互嵌入。所述轉(zhuǎn)軸上串聯(lián)有多組轉(zhuǎn)子和密封裝置。所述轉(zhuǎn)子中央設(shè)有升氣管，靠近轉(zhuǎn)軸處設(shè)有引流管，引流管的上端口處設(shè)有圍堰。本發(fā)明有益的效果是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)密封性能良好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、合理、裝置便于制造加工，磨損小、壽命長(zhǎng)，在停車(chē)時(shí)不需要輔以停車(chē)密封。


圖I是本發(fā)明的實(shí)施例I結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖；附圖標(biāo)記說(shuō)明液相入口 1，氣體出口 2，殼體3，轉(zhuǎn)子上端面4，轉(zhuǎn)子5，液相出口 6，轉(zhuǎn)軸7，氣相入口 8，密封液9，動(dòng)內(nèi)錐形圈10，靜錐形圈11，動(dòng)外錐形圈12，上翅片13，動(dòng)外翅片14，下翅片15，動(dòng)內(nèi)翅片16，密封裝置17，升氣管18，引流管19，圍堰20。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例I :如圖I所示，這種用于超重力旋轉(zhuǎn)床的圓錐形離心液環(huán)動(dòng)密封裝置，主要包括殼體3、轉(zhuǎn)子5、轉(zhuǎn)軸7、密封裝置17，轉(zhuǎn)子5固定轉(zhuǎn)軸7上，殼體3套于轉(zhuǎn)子5外部，密封裝置17上部固定在殼體3上部?jī)?nèi)壁，下部固定在轉(zhuǎn)子5的轉(zhuǎn)子上端面4上，通過(guò)焊接或用螺栓緊固的方法加以固定，殼體3的下部一側(cè)設(shè)有氣相入口 8，另一側(cè)設(shè)有液相出口 6，殼體3的上部設(shè)有液相入口 I和氣體出口 2。密封裝置17由外到內(nèi)主要包括動(dòng)外錐形盤(pán)12、靜錐形盤(pán)11和動(dòng)內(nèi)錐形盤(pán)10，動(dòng)內(nèi)錐形盤(pán)10、動(dòng)外錐形盤(pán)12、靜錐形盤(pán)11和轉(zhuǎn)子5為同一軸線(xiàn)，靜錐形盤(pán)11位于動(dòng)內(nèi)錐形盤(pán)10和動(dòng)外錐形盤(pán)12之間，靜錐形盤(pán)11固定在殼體3的上部?jī)?nèi)壁，靜止不轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)內(nèi)錐形盤(pán)10和動(dòng)外錐形盤(pán)12固定在轉(zhuǎn)子5的轉(zhuǎn)子上端面4上，與轉(zhuǎn)子5 —起高速旋轉(zhuǎn)，動(dòng)內(nèi)錐形盤(pán)10、動(dòng)外錐形盤(pán)12和靜錐形盤(pán)11之間的空隙處設(shè)有密封液9，當(dāng)動(dòng)內(nèi)錐形圈10和動(dòng)外錐形圈12旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)密封液9旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的密封液9產(chǎn)生離心力，達(dá)到密封氣體的目的。動(dòng)內(nèi)錐形圈10、動(dòng)外錐形圈12和靜錐形圈11的錐形角為10 90°，錐形高度為轉(zhuǎn)子5半徑的O. I 3倍。動(dòng)內(nèi)錐形圈10、動(dòng)外錐形圈12和靜錐形圈11之間的間距為轉(zhuǎn)子5半徑的
O.001 O. 5倍。動(dòng)內(nèi)錐形圈10、動(dòng)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(dòng)內(nèi)錐形盤(pán)10、動(dòng)外錐形盤(pán)12、靜錐形盤(pán)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(huán)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明動(dòng)靜錐形圈相結(jié)合的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)保證密封液8始終填充在密封間隙中，在停車(chē)時(shí)密封液也不會(huì)流走，同時(shí)具有重力作用下的靜止密封功能。轉(zhuǎn)子5在轉(zhuǎn)軸7的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，氣體從氣相入口 8進(jìn)入殼體3內(nèi)腔，在壓力作用下，徑向穿過(guò)轉(zhuǎn)子5，在轉(zhuǎn)子5內(nèi)與液體逆流接觸，最后從氣體出口 2排出。液體經(jīng)過(guò)液相入口 I進(jìn)入旋轉(zhuǎn)床轉(zhuǎn)子5，在離心力作用下甩出，液體被粉碎成細(xì)小液滴和液絲，與氣體逆流接觸，進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，從液相出口 6排出。動(dòng)內(nèi)錐形圈10、靜錐形圈11、動(dòng)外錐形圈12和密封液9組成的密封裝置17起到氣體動(dòng)密封作用，防止旋轉(zhuǎn)床殼體3內(nèi)的氣體不經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子5，而從轉(zhuǎn)子上端面4處直接進(jìn)入氣體出口 2。
密封裝置17的動(dòng)外錐形圈直徑240毫米，動(dòng)外錐形圈、靜錐形圈和動(dòng)內(nèi)錐形圈之間的間隙距離為10毫米，錐形角45°。當(dāng)圓錐形離心液環(huán)動(dòng)密封裝置17的漏氣量為20升/小時(shí)，在轉(zhuǎn)速為800r/min時(shí)，旋轉(zhuǎn)床殼體內(nèi)和氣體出口管之間的氣體壓降為3. 2千帕?xí)r，；在轉(zhuǎn)速為1000r/min時(shí)，旋轉(zhuǎn)床殼體內(nèi)和氣體出口管之間的氣體壓降為3. 7千帕?xí)r；在轉(zhuǎn)速為1200r/min時(shí)，旋轉(zhuǎn)床殼體內(nèi)和氣體出口管之間的氣體壓降為4. 3千帕?xí)r。實(shí)施例2 :如圖2所示,與實(shí)施例I的不同之處在于靜錐形圈11的上下表面設(shè)有上翅片13和下翅片15，動(dòng)內(nèi)錐形圈10的上表面設(shè)有動(dòng)內(nèi)翅片16，動(dòng)外錐形圈12的下表面設(shè)有動(dòng)外翅片14，上翅片13、下翅片15、動(dòng)內(nèi)翅片16和動(dòng)外翅片14之間相互嵌入，減少圓錐形離心液環(huán)動(dòng)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(shí)施例3 :如圖3所示，轉(zhuǎn)軸7上串聯(lián)有多組與實(shí)施例I或2相似的轉(zhuǎn)子5和密封裝置17，轉(zhuǎn)子5中央設(shè)有升氣管18，靠近轉(zhuǎn)軸7處設(shè)有引流管20，引流管20的上端口處設(shè)有圍堰19。以三個(gè)轉(zhuǎn)子串聯(lián)為列例，三個(gè)轉(zhuǎn)子5的上端面各安裝一個(gè)密封裝置17。氣體從氣相入口 8進(jìn)入旋轉(zhuǎn)床殼體內(nèi)腔，徑向流過(guò)最底部的轉(zhuǎn)子5，進(jìn)入轉(zhuǎn)子中央的升氣管18，向上流動(dòng)，依次通過(guò)上面兩個(gè)轉(zhuǎn)子5，最后從氣體出口 2排出。液體從液相入口 I進(jìn)入，通過(guò)圍堰19和引流管20進(jìn)入最上部的轉(zhuǎn)子5，在離心力作用下甩出，然后依次通過(guò)下面兩個(gè)轉(zhuǎn)子5，從液相出口 6排出。在三個(gè)轉(zhuǎn)子5內(nèi)，液體被粉碎成細(xì)小液滴和液絲，與氣體逆流接觸，進(jìn)行強(qiáng)烈的傳質(zhì)傳熱。三個(gè)轉(zhuǎn)子5上端面各安裝一個(gè)密封裝置17，防止氣體從轉(zhuǎn)子5上端面直接進(jìn)入上層空間而發(fā)生漏氣。除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于超重力旋轉(zhuǎn)床的圓錐形離心液環(huán)動(dòng)密封裝置，主要包括殼體(3)、轉(zhuǎn)子(5)、轉(zhuǎn)軸(7)、密封裝置(17)，其特征是轉(zhuǎn)子(5)固定轉(zhuǎn)軸(7)上，殼體(3)套于轉(zhuǎn)子(5)外部，密封裝置(17)上部固定在殼體(3)上部?jī)?nèi)壁，下部固定在轉(zhuǎn)子(5)的轉(zhuǎn)子上端面(4)上，殼體(3)的下部一側(cè)設(shè)有氣相入口(8)，另一側(cè)設(shè)有液相出口 ￠)，殼體(3)的上部設(shè)有液相入口(I)和氣體出口(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于超重力旋轉(zhuǎn)床的圓錐形離心液環(huán)動(dòng)密封裝置，其特征是所述密封裝置(17)由外到內(nèi)主要包括動(dòng)外錐形盤(pán)(12)、靜錐形盤(pán)(11)和動(dòng)內(nèi)錐形盤(pán)(10)，動(dòng)內(nèi)錐形盤(pán)(10)、動(dòng)外錐形盤(pán)(12)、靜錐形盤(pán)(11)和轉(zhuǎn)子(5)為同一軸線(xiàn)，靜錐形盤(pán)(11)位于動(dòng)內(nèi)錐形盤(pán)(10)和動(dòng)外錐形盤(pán)(12)之間，靜錐形盤(pán)(11)固定在殼體(3)的上部?jī)?nèi)壁，動(dòng)內(nèi)錐形盤(pán)(10)和動(dòng)外錐形盤(pán)(12)固定在轉(zhuǎn)子(5)的轉(zhuǎn)子上端面(4)上，動(dòng)內(nèi)錐形盤(pán)(10)、動(dòng)外錐形盤(pán)(12)和靜錐形盤(pán)(11)之間的空隙處設(shè)有密封液(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于超重力旋轉(zhuǎn)床的圓錐形離心液環(huán)動(dòng)密封裝置，其特征是所述的動(dòng)內(nèi)錐形圈(10)、動(dòng)外錐形圈(12)和靜錐形圈(11)的錐形角為10 90°，錐形高度為轉(zhuǎn)子(5)半徑的O. I 3倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于超重力旋轉(zhuǎn)床的圓錐形離心液環(huán)動(dòng)密封裝置，其特征是所述動(dòng)內(nèi)錐形圈(10)、動(dòng)外錐形圈(12)和靜錐形圈(11)之間的間距為轉(zhuǎn)子(5)半徑的O. 001 O. 5倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于超重力旋轉(zhuǎn)床的圓錐形離心液環(huán)動(dòng)密封裝置，其特征是所述靜錐形圈(11)的上下表面設(shè)有上翅片(13)和下翅片(15)，動(dòng)內(nèi)錐形圈(10)的上表面設(shè)有動(dòng)內(nèi)翅片(16)，動(dòng)外錐形圈(12)的下表面設(shè)有動(dòng)外翅片(14)，上翅片(13)、下翅片(15)、動(dòng)內(nèi)翅片(16)和動(dòng)外翅片(14)之間相互嵌入。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于超重力旋轉(zhuǎn)床的圓錐形離心液環(huán)動(dòng)密封裝置，其特征是所述動(dòng)內(nèi)錐形圈(10)、動(dòng)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(jù)權(quán)利要求I所述的用于超重力旋轉(zhuǎn)床的圓錐形離心液環(huán)動(dòng)密封裝置，其特征是所述密封裝置(17)通過(guò)焊接或用螺栓緊固的方法與殼體(3)上部?jī)?nèi)壁和轉(zhuǎn)子上端面(4)固定連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于超重力旋轉(zhuǎn)床的圓錐形離心液環(huán)動(dòng)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(jù)權(quán)利要求I所述的用于超重力旋轉(zhuǎn)床的圓錐形離心液環(huán)動(dòng)密封裝置，其特征是所述轉(zhuǎn)軸(7)上串聯(lián)有多組轉(zhuǎn)子(5)和密封裝置(18)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于超重力旋轉(zhuǎn)床的圓錐形離心液環(huán)動(dòng)密封裝置，其特征是所述轉(zhuǎn)子(5)中央設(shè)有升氣管(21)，靠近轉(zhuǎn)軸(7)處設(shè)有引流管(20)，引流管(20)的上端口處設(shè)有圍堰(19)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于超重力旋轉(zhuǎn)床的圓錐形離心液環(huán)動(dòng)密封裝置，主要包括殼體、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、密封裝置，轉(zhuǎn)子固定轉(zhuǎn)軸上，殼體套于轉(zhuǎn)子外部，密封裝置上部固定在殼體上部?jī)?nèi)壁，下部固定在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子上端面上，殼體的下部一側(cè)設(shè)有氣相入口，另一側(cè)設(shè)有液相出口，殼體的上部設(shè)有液相入口和氣體出口。本發(fā)明有益的效果是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)密封性能良好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、合理、裝置便于制造加工，磨損小、壽命長(zhǎng)，在停車(chē)時(shí)不需要輔以停車(chē)密封。
文檔編號(hào)B01D3/30GK102641717SQ20121013279
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者敖翔, 李育敏, 計(jì)建炳 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)