一种盘式真空过滤机搅拌轴轴端密封结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种盘式真空过滤机搅拌轴轴端密封结构，包括安装在搅拌轴上的轴套，轴套上靠近搅拌槽处套有支撑环，轴套上远离搅拌槽处设有密封填料和填料压盖，轴套上位于支撑环与密封填料之间设有水环，水环连接密封水管，在支撑环、水环、密封填料、填料压盖的外侧套有密封水套，密封水套的翻边与填料压盖的翻边之间连接有填料调整螺栓，水环的左侧内径与支撑环内径和轴套外径一起形成通向搅拌槽的密封水通道，从而形成压力水密封结构；水环的右侧内径与密封填料和轴套外径一起形成填料密封结构；两种密封结构组合应用。提高搅拌轴轴端密封的整体可靠性，延长密封寿命，降低维修劳动强度，提高盘式真空过滤机生产效率。
【专利说明】一种盘式真空过滤机搅拌轴轴端密封结构
【技术领域】
[0001]本发明属于盘式真空过滤机领域，涉及一种盘式真空过滤机搅拌轴轴端密封结构。
【背景技术】
[0002]盘式真空过滤机是一种固液分离设备，利用真空作为过滤动力使矿浆进行固液分离。盘式真空过滤机适合于铁精矿、有色金属精矿的脱水作业，也适合洗煤厂、非金属矿、化工和环保等领域的脱水作业，在冶金、煤炭、化工、建材、环保等领域广泛应用。盘式真空过滤机由滤盘、主轴及配气装置、主轴传动、搅拌装置、导料及卸料装置、槽体、给矿装置、润滑系统等主要部件组成。其中搅拌装置是为了防止矿浆沉淀，在槽体下部带有桨叶的装置，搅拌轴是搅拌装置的主轴，搅拌轴上装有桨叶，在滤盘之间不断搅拌矿浆。搅拌轴的两端装有密封装置，防止槽体中的矿浆通过搅拌轴与槽体的结合部位溢出。附图一是现有技术中常用的密封结构:该结构包括轴套1、填料压盖2、填料调整螺栓3、密封水套4、密封填料5、尼龙水环6、密封水管7、尼龙支撑环8、卡箍9、压板10、橡胶密封法兰11、压紧螺栓12、尼龙支撑环两边还有密封填料13、轴套I与过滤机搅拌轴15之间通过锁紧环14固定，轴套I为普通灰铁或普通碳结钢。密封水管中7中水的压力为0.2?0.3MPa。
[0003]这种密封结构属于填料密封，填料装于密封水套内，密封水套就是填料箱，通过填料压盖将填料压紧在轴套的表面。该填料密封具有以下特点和要求:
[0004]因为轴套表面总有些粗糙，其与填料只能是部分贴合，而部分未接触，这就形成无数个迷宫。当矿浆通过轴表面时，矿浆被多次节流，凭借这“迷宫效应〃而达到密封。填料与轴套表面的贴合、摩擦，也类似于滑动轴承，需要有足够的液体进行润滑，以保证密封有一定的寿命，即所谓的“轴承效应"。良好的填料密封，必须是迷宫效应和轴承效应的综合。
[0005]其次，填料对轴套的压紧力通过拧紧填料调整螺栓产生。由于填料是弹塑性体，当受到轴向压紧后，产生的径向压紧力使填料紧贴于轴套表面而阻止浆体外漏。径向压紧力的分布由压盖向内端，先是急剧递减后趋平缓。而浆体压力的分布由内端逐渐向压盖递减，靠近压盖处浆体压力为零时，则泄漏很少，压力大于零时则泄漏。当机器和轴有振动或轴有跳动及偏心时，密封填料要有一定的补偿能力即追随性。同时密封填料要有化学稳定性，既不被介质所腐蚀、溶涨、具有低渗透性。
[0006]现有技术的这种填料密封结构常常容易失效。原因在于填料密封对于旋转轴和轴套的振动、偏摆以及偏斜都很敏感。过滤机搅拌轴长度一般在2米以上，大型过滤机搅拌轴能达到10几米，且轴上至少有两组以上的搅拌桨叶，这些搅拌桨叶安装相对位置不精确、矿浆中矿砂的浓度也不均匀，各桨叶受到的矿浆阻力不相同，传递到搅拌轴的轴向和径向作用力变化频繁，使得搅拌轴轴向和径向振动很强烈。搅拌轴与轴套固定在一起；密封水套及其内部的支撑环、水环、填料均静止不动。轴套与密封水套中的支撑环、水环、填料的接触面之间轴向串动距离及径向间隙变动幅度都很大，而且随着轴及轴套的转动这些变动呈周期性。虽然每次开机前操作工先调整好了填料调整螺丝的松紧度，但在生产过程中，由于轴套径向和轴向摆动幅度大，轴套径向摆动超过±0.2毫米，轴向摆动超过±1毫米，使得密封填料时刻处于过紧或过松的工作状态中，形不成良好的“迷宫效应”和“轴承效应”，将造成矿浆泄露或挤烂填料的状况。并且轴套与支撑环、水环和填料的接触面之间径向间隙变动幅度大，间歇接触又容易形成泵浆作用，产生泄露。而密封水的压力本来不算大，很多盘式过滤机说明书中要求的密封水的工作压力为0.2-0.3MPa,之所以是这个压力范围，因为在污水泵等其他设备的填料密封中，工作压力基本也是这个压力范围，密封水作为冷却和润滑填料介质，这个压力能够满足一般设备填料密封工作需要。但对盘式真空过滤机来说，密封水的这个压力确实不够，因为盘式过滤机槽体中搅拌轴轴端位置，矿物浓度高、t匕重大、压力大，一般为0.5-0.7MPa。一旦矿浆泄露，矿浆在密封水套内外压力差的作用下，沿支撑环与轴套之间的缝隙及支撑环与密封水套之间的缝隙进入密封水套内。矿浆内的矿物颗粒硬度较高，而轴套、支撑环、水环的材料硬度不及矿物颗粒的硬度，经过研磨使轴套、水环、支撑环因变形使相互之间的间隙迅速变大，大量矿浆挟带矿物颗粒对填料进一步研磨破坏，于是整个密封体系迅速失效，失去密封功能，矿浆溢出。溢出的矿浆直接流淌到盘式真空过滤机下面的成品矿输送带上，并溅落到机器上及机器周围环境中，既影响产品的质量又污染工作场地并给机器设备正常运行造成隐患，为保证生产正常运行就必须频繁更换填料，或更换轴套，水环、支撑环等易损配件，这样生产成本上升、设备开机率下降。在铁矿选矿实践中，经统计这种密封装置的使用寿命一般在处理铁精矿产量达到4000吨左右时就失效开始漏浆，相当于每台设备连续工作8小时就要维修一次。由于盘式过滤机轴端结构相对复杂，尤其在传动端，有传动链轮等配件，维修时要将这些配件都拆装一遍，维修更换密封件一次少则4小时，多则6到8小时，严重影响生产。
【发明内容】
[0007]为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种可靠性高、使用寿命长的盘式真空过滤机搅拌轴轴端密封结构。
[0008]本发明是通过如下技术方案实现的:
[0009]一种盘式真空过滤机搅拌轴轴端密封结构，包括安装在搅拌轴上的轴套，轴套上靠近搅拌槽处套有支撑环，轴套上远离搅拌槽处设有密封填料和填料压盖，轴套上位于支撑环与密封填料之间设有水环，水环连接密封水管，在支撑环、水环、密封填料、填料压盖的外侧套有密封水套，密封水套的翻边与填料压盖的翻边之间连接有填料调整螺栓，其特征在于:水环的左侧内径与支撑环内径和轴套外径一起形成通向搅拌槽的密封水通道，从而形成压力水密封结构；水环的右侧内径与密封填料和轴套外径一起形成填料密封结构；两种密封结构组合应用。
[0010]填料压盖上与填料接触的端面的形状为带有一定角度的锥面。
[0011]在填料压盖与各调整螺栓之间均设置弹簧。
[0012]水环内径尺寸，左右两侧不同，水环的左侧内径即水环与支撑环相邻一侧内径尺寸大，与轴套的配合间隙大，与支撑环和轴套一起形成密封水通道，从而形成压力水密封结构；水环的右侧内径即与填料接触的一侧内径尺寸小，与轴套的配合间隙小，从而与填料一起形成填料密封结构；整个轴套的外径左右一致。
[0013]水环的左侧内径与轴套的配合间隙为0.365-0.25mm，水环的右侧内径与轴套的配合间隙为0.09-0.05mm。
[0014]密封水的工作压力为0.8—IMPa。
[0015]支撑环与密封水套之间设置有O型密封圈密封。
[0016]所述轴套、水环、支撑环均采用耐磨、耐腐蚀硬质合金材料制成，优选不锈钢材料。
[0017]填料压盖上与填料的接触端面的锥面角度优选45度。
[0018]上述水环的内径左右侧尺寸及搅拌轴轴端密封结构形式均为搅拌轴的右侧布置结构，由于盘式过滤机搅拌轴与搅拌槽两端连接处都有一套轴端密封，而结构和尺寸对称，本说明书仅说明一端结构，在实际应用中，要考虑对称制作。
[0019]本发明的有益效果是，由于采取综合密封措施，极大提高了盘式过滤机搅拌轴端密封的可靠性和配件的使用寿命，降低了维修劳动强度，实现了连续生产，提高了产品质量和生产效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]附图为结构示意图。附图1为现有技术中搅拌轴轴端密封的剖面图。附图2为本发明的搅拌轴轴端密封剖视图。附图3为水环剖视图。附图4为现有技术中支撑环，图5为本发明中支撑环。附图6为本发明中轴套。附图7为现有技术中填料压盖，图8为本发明中填料压盖。
[0021]图中，I轴套、2填料压盖、3填料调整螺栓、4密封水套、5密封填料、6水环、7密封水管、8支撑环、9卡箍、10压板、11橡胶密封法兰、12压紧螺栓、13密封填料、14锁紧环、15搅拌轴、16压力弹簧、170型密封圈，18矿浆，19密封水通道。
【具体实施方式】
[0022]以下为本发明的一种具体实施例。
[0023]本发明的盘式真空过滤机搅拌轴轴端密封结构，包括安装在搅拌轴15上的轴套I，轴套上靠近搅拌槽处套有支撑环8，轴套上远离搅拌槽处设有密封填料5和填料压盖2，轴套上位于支撑环与密封填料之间设有水环6，水环连接密封水管7，在支撑环、水环、密封填料、填料压盖的外侧套有密封水套4，密封水套的翻边与填料压盖的翻边之间连接有填料调整螺栓3，水环的左侧内径与支撑环内径和轴套外径一起形成通向搅拌槽的密封水通道19，从而形成压力水密封结构；水环的右侧内径与密封填料和轴套外径一起形成填料密封结构；两种密封结构组合应用。
[0024]盘式真空过滤机搅拌轴轴端密封结构，还设有卡箍9、压板10、橡胶密封法兰11、压紧螺栓12，轴套I与过滤机搅拌轴15之间通过锁紧环14固定。
[0025]水环内径尺寸，左右两侧不同，水环的左侧内径即水环与支撑环相邻一侧内径尺寸大，与轴套的配合间隙大，与支撑环和轴套一起形成密封水通道，从而形成压力水密封结构；水环的右侧内径即与填料接触的一侧内径尺寸小，与轴套的配合间隙小，从而与填料一起形成填料密封结构；整个轴套的外径左右一致。
[0026]水环的左侧内径即与支撑环接触一侧与轴套的配合间隙为0.365-0.25mm，水环的右侧内径即与填料接触的一侧与轴套的配合间隙为0.09-0.05mm。由于轴套外圆尺寸都相同，因此通过改变水环的两个与轴套接触圆周面内径的尺寸来获得需要的配合间隙。密封水管7中的密封水利用管道泵加压至0.8-1.0Mpa0密封水经水环内侧圆周面、支撑环内侧圆周面与轴套外圆之间的间隙所形成的密封水通道流至搅拌槽体内部，密封水的压力大于矿浆压力，在密封水流的冲洗作用下矿物颗粒不容易接近轴端附近，这就形成了第一道密封屏障。密封水流具有一定的刚度，不会随着搅拌轴的径向间隙变化而消失，同时由于密封水的绝对数量有限，对矿浆的工况不会有任何影响，而且还能起到给生产系统补水的作用。我们将这种密封方式叫压力水密封。
[0027]本发明的盘式真空过滤机主要用于铁精矿的脱水。密封轴套I与搅拌轴15之间通过锁紧环14和锁紧螺母固定。各密封件具体尺寸:轴套外径:Φ100 mm偏差范围+0.00mm—--0.03mm ;支撑环内径:Φ 100 mm偏差范围+0.70mm—- +0.50mm(原有支撑环内径为Φ 100mm偏差范围+0.1Omm——+0.15mm);水环内径尺寸:靠近左侧端内径B为Φ IOOmm偏差范
围+0.70mm--+0.50mm,靠近右侧端内径C为Φ 10Omm偏差范围+0.15mm--+0.1Omm(原
有水环左右两侧内径B、C均为Φ100 mm偏差范围+0.10mm— +0.15mm)。
[0028]密封水经密封水套上的密封水管进入密封水套,通过水环的6个0 IOmm过水孔，进入由水环内侧圆周面、支撑环内侧圆周面与轴套外圆之间的间隙所形成的密封水通道，该通道各密封件之间配合 间隙最大0.365mm,最小0.25mm,截面积大小相当于在1/2吋至3/8吋直径水管之间，因此密封水管的直径取1/2吋即可，密封水的压力为0.8MPa-l MPa之间，这一压力通过选择合适的管道泵取得，水源选择生产水，在管道中加过滤装置。
[0029]在支撑环外侧圆周面与密封水套之间增设O型密封圈，支撑环与密封水套之间无相对运动是“静密封”，增设一道2.5_直径的O型密封圈就能起到较好的密封效果。
[0030]支撑环、水环与轴套之间是有相对滑动的，它们之间间隙的密封是“动密封”，虽然有压力水密封，但由于浓度扩散作用，难免有矿物颗粒进入密封面，为了提高支撑环、水环和轴套的抗研磨强度，本发明中支撑环8、水环6和轴套I为硬质合金材料，优选不锈钢材料。使用硬质合金材料还有一个好处是能够抵御矿浆的酸碱腐蚀，因为矿浆经常是带有一定的酸碱度，对密封件有腐蚀作用。
[0031]水环6的右侧加入四氟盘根或其他材质的密封填料5，以进一步增强密封作用，水环右侧的填料密封是对压力水密封的补充，水环右侧内径与轴套的间隙0.09-0.05mm小于水环左侧内径与轴套的间隙0.365-0.25mm,因为填料密封水所需要的正常工作压力为
0.2~0.3MPa，且0.09-0.05mm间隙使盘根填料水泄漏量控制在8_10点/分钟，就能保证填料密封冷却和润滑的需要。
[0032]本发明采用两种方法克服密封填料不容易与轴套紧密贴合的实际状况。首先，是将填料压盖上与盘根的接触端面的形状制成带有角度的锥面，优选45度角的锥面，而且轴套与填料压盖尺寸配合间隙较紧，当搅拌轴产生径向振动时，搅拌轴通过轴套带动填料压盖作相同幅度振动，填料压盖因与填料紧密接触并且由于是锥面接触有一定裹挟作用，将带动填料作相同运动，这样能够保证轴套始终与填料紧密接触，而不会间歇接触形成泵浆作用。其次，为保持填料有合适的松紧度，避免过紧过松，或使用一段时间填料磨损后得不到及时调整而变松，形不成迷宫效果使密封失效，在两调整螺栓与压盖之间均增加了中等强度的弹簧，通过观测填料水泄漏量和测量弹簧的伸缩量来判断压紧力大小，让弹簧保持一定的压紧力，这样轴套轴向串动及盘根收缩变形或磨损后，因有弹簧的储能作用仍能保持填料具有较稳定的松紧度，从而保持良好的迷宫效应和润滑效应，使填料密封不失效。
【权利要求】
1.一种盘式真空过滤机搅拌轴轴端密封结构，包括安装在搅拌轴上的轴套，轴套上靠近搅拌槽处套有支撑环，轴套上远离搅拌槽处设有密封填料和填料压盖，轴套上位于支撑环与密封填料之间设有水环，水环连接密封水管，在支撑环、水环、密封填料、填料压盖的外侧套有密封水套，密封水套的翻边与填料压盖的翻边之间连接有填料调整螺栓，其特征在于:水环的左侧内径与支撑环内径和轴套外径一起形成通向搅拌槽的密封水通道，从而形成压力水密封结构；水环的右侧内径与密封填料和轴套外径一起形成填料密封结构；两种密封结构组合应用。
2.根据权利要求1所述盘式真空过滤机搅拌轴轴端密封结构,其特征在于:填料压盖上与填料接触的端面的形状为带有一定角度的锥面。
3.根据权利要求1或2所述盘式真空过滤机搅拌轴轴端密封结构，其特征在于:在填料压盖与各调整螺栓之间均设置弹簧。
4.根据权利要求1或2所述盘式真空过滤机搅拌轴轴端密封结构，其特征在于:水环内径尺寸，左右两侧不同，水环的左侧内径即水环与支撑环相邻一侧内径尺寸大，与轴套的配合间隙大，与支撑环和轴套一起形成密封水通道，从而形成压力水密封结构；水环的右侧内径即与填料接触的一侧内径尺寸小，与轴套的配合间隙小，从而与填料一起形成填料密封结构；整个轴套的外径左右一致。
5.根据权利要求1或2所述盘式真空过滤机搅拌轴轴端密封结构，其特征在于:水环的左侧内径与轴套的配合间隙为0.365-0.25mm，水环的右侧内径与轴套的配合间隙为0.09-0.05mm。
6.根据权利要求1或2所述盘式真空过滤机搅拌轴轴端密封结构，其特征在于:密封水的工作压力为0.8—IMPa0
7.根据权利要求1或2所述盘式真空过滤机搅拌轴轴端密封结构，其特征在于:支撑环与密封水套之间设置有O型密封圈密封。
8.根据权利要求1或2所述盘式真空过滤机搅拌轴轴端密封结构，其特征在于:所述轴套、水环、支撑环均采用耐磨、耐腐蚀硬质合金材料制成。
9.根据权利要求8所述盘式真空过滤机搅拌轴轴端密封结构，其特征在于:轴套、水环、支撑环均采用不锈钢材料制成。
10.根据权利要求2所述盘式真空过滤机搅拌轴轴端密封结构，其特征在于:填料压盖上与填料的接触端面的锥面角度为45度。
【文档编号】F16J15/40GK203784305SQ201420018304
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】李怀秋, 张岩华, 冯英俊 申请人:济南钢城矿业有限公司