一种用于高温设备的浮动式机械密封装置的制作方法

1.本发明涉及密封技术领域，具体涉及一种用于高温设备的浮动式机械密封装置。


背景技术：

2.当前应用最广的负极材料仍然是天然石墨和人造石墨两大类，还有部分性能介于天然石墨和人造石墨之间，以天然石墨为基础和其他负极材料掺杂形成的复合石墨。在制造锂电池人造石墨负极材料过程中，最核心的环节就是包覆碳化的过程(温度达700℃及以上，反复搅拌混合石墨烯粉料和沥青粉料，使沥青粉料融化并包覆在石墨烯颗粒的外表面上)，该过程的关键设备是高温反应釜，对于卧式反应釜，两端轴端密封是核心。
3.现有的机械密封或填料密封装置存在如下问题：首先，对于高温的耐热性是一大问题，关键部件易受热变形，且不具备散热降温能力；其次，釜内温度达600℃甚至更高，这已经处于奥氏体不锈钢敏化温度范围，长时间运转，主轴容易发生弯曲变形；加之主轴本身长跨距，中间发生翘曲，导致轴端出现弯曲大跳动；从而影响轴端密封的可靠性，甚至导致轴端密封失效。此外，常规密封也不具备一定气密性(当前包覆造粒工艺，其釜内压力处于0.3-0.4mpa的微正压状态，并且要求釜内与外界隔绝)，常规填料密封存在污染物料问题，并且更换频繁，目前已逐步淘汰。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于至少解决上述问题之一，提供一种用于高温设备的浮动式机械密封装置，以便确保密封的可靠性和耐久性。
5.本发明通过以下技术手段解决上述问题：
6.本发明提供了一种用于高温设备的浮动式机械密封装置，包括密封座组件以及与密封座组件密封转动套接的轴套，所述密封座组件与轴套之间形成密封腔，所述密封腔连接有气嘴，密封腔内安装有与轴套固定套接装配的弹簧座，所述弹簧座的两侧与密封腔对应的侧壁之间均装配有浮动密封组件。
7.进一步，所述浮动密封组件包括依次套接装配在轴套上的静环、静环径向限位环、动环和推环，所述静环的一侧通过周向布置的多根静环防转销与密封座组件连接而实现二者之间的周向限位；静环的另一侧与动环紧密贴合，静环与静环径向限位环嵌套装配；所述动环远离静环的一侧与推环紧密贴合，动环的外圆周面周向开设有多个卡槽，所述密封座一体设置有与卡槽卡接装配的卡爪；所述推环远离动环的一侧与弹簧座对应的侧壁之间周向装配有多根弹簧，所述弹簧座上开设有弹簧安装孔。
8.进一步，所述密封座组件的一端装配有压盖密封组件。
9.进一步，所述压盖密封组件包括石墨盘根和压盖，所述石墨盘根密封装配在密封座组件与轴套之间，所述压盖压紧石墨盘根并通过压盖固定螺丝与密封座组件固定装配。
10.进一步，所述密封座组件远离压盖密封组件的一端装配有涡流式防泄漏组件。
11.进一步，所述涡流式防泄漏组件包括同轴套接装配的内螺旋套和外螺旋套，所述
内螺旋套与密封座组件一体连接，或者通过内螺旋套固定螺丝与密封座组件固定连接，所述内螺旋套和外螺旋套的旋向相反。
12.进一步，所述静环由两个半圆静环体拼装构成，两个半圆静环体通过静环拼装定位销实现拼装定位，并且通过静环箍合拢成整体。
13.进一步，所述动环由两个半圆动环体拼装构成，两个半圆动环体通过动环拼装定位销实现拼装定位，并且通过动环箍合拢成整体。
14.进一步，所述密封座组件包括通过螺栓法兰台结构对接密封装配的第一密封座、第二密封座和第三密封座，第一密封座与第二密封座的对接装配处、第二密封座与第三密封座的对接装配处均安装有石墨密封垫。
15.进一步，所述第一密封座和第二密封座均配套有水冷夹套，第一密封座的水冷夹套连接有第一冷却水入口和第一冷却水出口；第二密封座的水冷夹套连接有第二冷却水入口和第二冷却水出口。
16.本发明的有益效果：
17.1、该密封装置，一方面，实现了浮动密封和机械密封的结合，浮动密封能适应轴端翘曲变化；另一方面，密封腔内具有一定气密性，通入一定气体后具有一定保压能力，密封腔内压力大于釜内压力，达到防止设备内物料泄漏的目的，也能隔绝外界空气；可对密封腔实时压力检测，起到及时发现泄漏并第一时间堵漏的作用。
18.2、进一步来说，静环采用浸渍石墨材料，具有较高的耐磨性、耐高温性，质地致密不透气，在一定压力、高温及粉尘环境下实现轴端密封，并且静环套合的轴套外表面镀镍，具有极低的磨损量和更长的寿命。
19.3、进一步来说，静环可在轴套上上下浮动，静环随变形的轴套上下浮动而密封面贴合(主轴变形会作用到轴套上)，端面密封面始终被动环抵住(这个力来自弹簧及密封腔内气压)，降低了大型腔体轴端同轴度要求，利于装配同时降低了加工精度要求，同时也适合主轴因高温、自重导致翘曲变形的场合。
20.4、进一步来说，多道密封面形成曲路密封，提高了密封能力。
21.5、进一步来说，通过旋向相反的内、外螺旋套，形成了螺旋迷宫密封，处于密封的第一段，能将绝大部分物料推送回釜体腔内，降低了后段动、静环密封压压力，提高了整体密封能力。
22.6、进一步来说，拼装式的动、静环便于日常维护更换。
23.7、进一步来说，各零部件具有耐高温、耐磨的特点，可防止因设备高温运转导致的热膨胀损坏。
附图说明
24.下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
25.图1为本发明优选实施例的外部结构示意图；
26.图2为本发明优选实施例的剖视图；
27.图3为浮动密封组件部位的局部结构示意图；
28.图4为拼装式静环的立体结构示意图；
29.图5为拼装式静环的剖视图；
30.图6为拼装式动环的立体结构示意图；
31.图7为拼装式动环的剖视图；
32.图8为外螺旋套采用圆柱锯齿的示意图；
33.图9为内螺旋套与第一密封座一体的示意图。
34.附图标记如下：
35.压盖1、第三密封座2、第二密封座3、第一密封座4、气嘴5、静环防转销6、静环7、静环径向限位环8、石墨密封垫9、动环10、弹簧座11、第二冷却水出口12、弹簧座固定销13、第一冷却水出口14、内螺旋套固定螺丝15、内螺旋套16、外螺旋套17、第一冷却水入口18、第二冷却水入口19、弹簧20、推环21、石墨盘根22、轴套23、轴套固定销24；半圆静环体71、静环箍72、静环拼装定位销73、静环防转销安装孔74；半圆动环体101、动环箍102、动环拼装定位销103、卡槽104。
具体实施方式
36.下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。
37.如图1至图9所示，本实施例公开了一种用于高温设备的浮动式机械密封装置，包括密封座组件以及与密封座组件密封转动套接的轴套23；本实施例中，所述密封座组件包括通过螺栓法兰台结构对接密封装配的第一密封座4、第二密封座3和第三密封座2，第一密封座与第二密封座的对接装配处、第二密封座与第三密封座的对接装配处均安装有石墨密封垫9。所述轴套通过轴套固定销24与转轴固定，并随转轴旋转。
38.所述第二密封座与轴套之间形成密封腔，所述密封腔内安装有与轴套固定套接装配的弹簧座11，本实施例中，所述弹簧座通过弹簧座固定销13与轴套固定。所述弹簧座的两侧与密封腔对应的侧壁之间均装配有浮动密封组件，所述浮动密封组件包括依次套接装配在轴套上的静环7、静环径向限位环8、动环10和推环21；所述静环的一侧通过周向布置的多根静环防转销6与密封座组件连接而实现二者之间的周向限位；静环与静环径向限位环嵌套装配；如图4所示，静环的侧面开设有静环防转销安装孔74，静环防转销安装孔略大于静环防转销6，从而实现静环7随转轴起到一定上下浮动作用，并且静环7嵌入挡环8内，使静环7在垂直方向上在挡环8内浮动，静环7嵌入挡环8内有利于提高静环7结构强度。
39.所述静环的另一侧与动环紧密贴合，所述动环远离静环的一侧与推环紧密贴合，动环的外圆周面周向开设有多个卡槽104，所述密封座一体设置有与卡槽卡接装配的卡爪，如此实现了动环、密封座和轴套同步随转轴转动；所述推环远离动环的一侧与弹簧座对应的侧壁之间周向装配有多根弹簧20，所述弹簧座上开设有弹簧安装孔。在弹簧弹力作用下，推环顶住动环，静环7端面与动环10端面抵住，整体实现动环10与弹簧座11随轴套23旋转，静环7通过静环防转销6相对固定住。静环7在浮动同时端面始终被动环10抵住，静环7内环面与轴套23直接接触，动环10与轴套23之间的间隙比静环与轴套之间的间隙稍大，在弹性推力作用下，实现如图3所示的两处密封面，即端面密封和轴向密封，有效提高了密封能力。
40.所述密封座组件的一端装配有压盖密封组件，所述压盖密封组件包括石墨盘根22和压盖1，所述石墨盘根密封装配在密封座组件与轴套之间，所述压盖压紧石墨盘根并通过
压盖固定螺丝与密封座组件固定装配。所述密封腔连接有气嘴5，密封腔由气嘴5通入带压气体，密封腔内气压略高于釜内气压，一方面，密封腔内充入带压气体有利于将动环10抵住静环7，同时有一定压力将静环7紧紧抱住轴套23，另一方面密封腔内压力大于釜内压力，达到防止设备内物料泄漏的目的也能隔绝外界空气，可实时检测密封腔内气压，一旦出现压力降低，可进行现场排查，确定石墨盘根22可能需要更换或者压盖固定螺丝需要拧紧，起到及时发现泄漏并第一时间堵漏的作用，石墨盘根22此处起到配合密封腔密封同时也能隔绝外界灰尘进入密封装置内。
41.所述第一密封座和第二密封座均配套有水冷夹套，第一密封座的水冷夹套连接有第一冷却水入口18和第一冷却水出口14；第二密封座的水冷夹套连接有第二冷却水入口19和第二冷却水出口12；冷却水下进上出，对整体密封座冷却。
42.作为对上述技术方案的进一步改进，所述密封座组件远离压盖密封组件的一端装配有涡流式防泄漏组件，所述涡流式防泄漏组件包括同轴套接装配的内螺旋套16和外螺旋套17，所述内螺旋套与密封座组件一体连接，或者通过内螺旋套固定螺丝15与密封座组件固定连接，所述内螺旋套和外螺旋套的旋向相反，所述外螺旋套与转轴固定并随转轴转动。内螺旋套16、外螺旋套17材质采用低膨胀合金钢，内、外螺旋套间有一定间距，间隙在1-2mm，内、外螺纹的螺旋齿隔着间隙交叉布置，当转轴转动时，流体在旋向相反的螺旋间发生涡流摩擦，产生压力克服泄漏。内、外螺旋套的配合，能将大部分物料隔绝，并推送回釜内。
43.本实施例中，如图4和图5所示，所述静环由两个半圆静环体71拼装构成，两个半圆静环体通过静环拼装定位销73实现拼装定位，并且通过静环箍72合拢成整体；静环由浸渍石墨材质组成，质地致密不透气，硬度高且耐磨，端面与内环面研磨提高光洁度。
44.本实施例中，所述动环由两个半圆动环体101拼装构成，两个半圆动环体通过动环拼装定位销103实现拼装定位，并且通过动环箍102合拢成整体。动环由金属材质制成，端面密封面喷涂耐磨涂层，如碳化钨、氧化锆等，并研磨。
45.此外，有必要说明的是：静环、动环可采用整体结构而非拼装式，可提高整体结构强度，或其中一种为拼装式，另一种为整体式；动、静环可采用同种材质如：浸渍石墨、碳化硅、哈氏合金等，或材质之间两两搭配，相同的是密封面需要研磨提高表面光洁度。内螺旋套16、外螺旋套17的螺旋齿可为矩形、梯形、三角形或圆弧形等，或两两搭配。此外，外螺旋套的外圆周面的锯齿可采用非螺旋布置，直接采用间隔布置的圆柱锯齿，具体如图8所示，或取消内螺旋套，将内螺旋套与第一密封座做成整体，具体如图9所示。
46.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种用于高温设备的浮动式机械密封装置；其特征在于：包括密封座组件以及与密封座组件密封转动套接的轴套，所述密封座组件与轴套之间形成密封腔，所述密封腔连接有气嘴，密封腔内安装有与轴套固定套接装配的弹簧座，所述弹簧座的两侧与密封腔对应的侧壁之间均装配有浮动密封组件。2.根据权利要求1所述的用于高温设备的浮动式机械密封装置，其特征在于：所述浮动密封组件包括依次套接装配在轴套上的静环、静环径向限位环、动环和推环，所述静环的一侧通过周向布置的多根静环防转销与密封座组件连接而实现二者之间的周向限位；静环的另一侧与动环紧密贴合，静环与静环径向限位环嵌套装配；所述动环远离静环的一侧与推环紧密贴合，动环的外圆周面周向开设有多个卡槽，所述密封座一体设置有与卡槽卡接装配的卡爪；所述推环远离动环的一侧与弹簧座对应的侧壁之间周向装配有多根弹簧，所述弹簧座上开设有弹簧安装孔。3.根据权利要求2所述的用于高温设备的浮动式机械密封装置，其特征在于：所述密封座组件的一端装配有压盖密封组件。4.根据权利要求3所述的用于高温设备的浮动式机械密封装置，其特征在于：所述压盖密封组件包括石墨盘根和压盖，所述石墨盘根密封装配在密封座组件与轴套之间，所述压盖压紧石墨盘根并通过压盖固定螺丝与密封座组件固定装配。5.根据权利要求4所述的用于高温设备的浮动式机械密封装置，其特征在于：所述密封座组件远离压盖密封组件的一端装配有涡流式防泄漏组件。6.根据权利要求5所述的用于高温设备的浮动式机械密封装置，其特征在于：所述涡流式防泄漏组件包括同轴套接装配的内螺旋套和外螺旋套，所述内螺旋套与密封座组件一体连接，或者通过内螺旋套固定螺丝与密封座组件固定连接，所述内螺旋套和外螺旋套的旋向相反。7.根据权利要求6所述的用于高温设备的浮动式机械密封装置，其特征在于：所述静环由两个半圆静环体拼装构成，两个半圆静环体通过静环拼装定位销实现拼装定位，并且通过静环箍合拢成整体。8.根据权利要求7所述的用于高温设备的浮动式机械密封装置，其特征在于：所述动环由两个半圆动环体拼装构成，两个半圆动环体通过动环拼装定位销实现拼装定位，并且通过动环箍合拢成整体。9.根据权利要求1-8任意一项所述的用于高温设备的浮动式机械密封装置，其特征在于：所述密封座组件包括通过螺栓法兰台结构对接密封装配的第一密封座、第二密封座和第三密封座，第一密封座与第二密封座的对接装配处、第二密封座与第三密封座的对接装配处均安装有石墨密封垫。10.根据权利要求9所述的用于高温设备的浮动式机械密封装置，其特征在于：所述第一密封座和第二密封座均配套有水冷夹套，第一密封座的水冷夹套连接有第一冷却水入口和第一冷却水出口；第二密封座的水冷夹套连接有第二冷却水入口和第二冷却水出口。

技术总结
本发明公开了一种用于高温设备的浮动式机械密封装置，包括密封座组件以及与密封座组件密封转动套接的轴套，所述密封座组件与轴套之间形成密封腔，所述密封腔连接有气嘴，密封腔内安装有与轴套固定套接装配的弹簧座，所述弹簧座的两侧与密封腔对应的侧壁之间均装配有浮动密封组件。采用本申请的用于高温设备的浮动式机械密封装置，确保了密封的可靠性和耐久性。久性。久性。


技术研发人员：汤怀量 邹俊伟
受保护的技术使用者：湖南探索机械科技有限公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/8/4