一种化工反应器用磁性液体密封装置及其控制系统的制作方法

本发明属于机械旋转密封技术领域，具体为一种化工反应器用磁性液体密装置及其控制系统。

背景技术：

化工反应器内反应介质和催化剂成分复杂，气体组分多，反应过程中既不允许空气进入反应器内，也不允许反应器中气体泄漏到空气中。化工反应器在正常生产过程中，容器内常常是气液两相，容器底部是液态物质，容器上部是气态物质，而密封的作用主要是防止气态物质的泄漏，化工反应器用磁性液体密封装置适用于反应器在生产过程中对有毒有害、易燃易爆气体的密封。传统化工反应器密封采用双端面机械密封，在安装使用过程中，需要配备阻封液循环系统和冷却液循环系统，其中阻封液循环系统在使用过程中存在一定的内泄漏，会影响到生产产品的质量，而阻封液循环系统和冷却液循环系统的连续运行会增加运行的成本，此外，双端面机械密封没有外泄检测装置、报警系统和联锁装置，一旦发生外泄漏，将导致安全事故，严重影响正常生产，最终导致整个化工反应器的生产、运行和检修成本投入较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种化工反应器用磁性液体密封装置及其控制系统，适用于密封有毒、有害、易燃、易爆等气体介质。本发明磁性液体密封装置及控制系统可以克服传统双端面机械密封在使用过程中出现的生产、运行和检修成本投入较高及密封泄漏等问题，有效提高化工反应器气体的密封性。本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种化工反应器用磁性液体密封装置，包括旋转主轴，所述旋转主轴外设置有导磁轴套，法兰盘，密封座及压盖，所述导磁轴套固定在旋转主轴上，所述法兰盘固定在机壳上，所述密封座位于法兰盘上方并固定在法兰盘上，所述密封座与导磁轴套形成的腔体内从下到上设置有磁性液体密封单元Ⅰ及磁性液体密封单元Ⅱ，所述压盖位于密封座上方并固定在密封座上，所述压盖将密封座与导磁轴套形成的腔体内的零件轴向固定在腔体内。

作为本发明一种化工反应器用磁性液体密封装置的一个具体实施例，所述装置还包括设置在所述导磁轴套上部的驱动环，所述驱动环固定在旋转主轴上，所述驱动环的下端与导磁轴套的上端重合并固定连接。

作为本发明一种化工反应器用磁性液体密封装置的一个具体实施例，所述驱动环通过紧定螺钉Ⅰ固定在旋转主轴上，所述驱动环的下端与导磁轴套的上端采用紧定螺钉Ⅱ固定连接，所述紧定螺钉Ⅱ固定在旋转主轴上。

作为本发明一种化工反应器用磁性液体密封装置的一个具体实施例，所述法兰盘上安装有空气围带，且所述空气围带上设置有惰性气体入口。

作为本发明一种化工反应器用磁性液体密封装置的一个具体实施例，所述磁性液体密封单元Ⅰ包括从下到上依次设置的极靴Ⅰ、永磁体Ⅰ、极靴Ⅱ、永磁体Ⅱ及极靴Ⅲ；所述磁性液体密封单元Ⅱ包括从下到上依次设置的极靴Ⅳ、永磁体Ⅲ、极靴Ⅴ、永磁体Ⅳ、极靴Ⅵ；所述极靴Ⅲ与极靴Ⅳ之间设置有隔离垫。

作为本发明一种化工反应器用磁性液体密封装置的一个具体实施例，所述密封座与导磁轴套形成的腔体内还设置有位于所述磁性液体密封单元Ⅰ下部从下至上依次排列的四氟骨架油封Ⅰ，轴用弹簧挡圈Ⅰ，轴承Ⅰ及垫圈Ⅰ以及位于所述磁性液体密封单元Ⅱ上部从上至下依次排列的四氟骨架油封Ⅱ，轴用弹簧挡圈Ⅱ，轴承Ⅱ及垫圈Ⅱ。

本发明还提供所述的化工反应器用磁性液体密封装置的控制系统，包括磁性液体密封装置，反应气体探测器Ⅰ，反应气体探测器Ⅱ，所述磁性液体密封装置的法兰盘上设置有反应气体入口，所述磁性液体密封单元Ⅰ及磁性液体密封单元Ⅱ之间设置有反应气体探测器Ⅰ接入口，所述反应气体探测器Ⅰ与反应气体探测器Ⅰ接入口连接；所述四氟骨架油封Ⅱ与轴承Ⅱ之间设置有反应气体探测器Ⅱ接入口，所述反应气体探测器Ⅱ与反应气体探测器Ⅱ接入口连接。

作为本发明所述的化工反应器用磁性液体密封装置控制系统的一个具体实施例，所述反应气体入口与法兰盘和导磁轴套之间的间隙相通。

作为本发明所述的化工反应器用磁性液体密封装置控制系统的一个具体实施例，所述反应气体探测器Ⅱ接入口通过连接螺钉Ⅰ固定在磁性液体密封装置的压盖上，所述反应气体入口通过连接螺钉Ⅱ固定在法兰盘上。

作为本发明所述的化工反应器用磁性液体密封装置控制系统的一个具体实施例，所述控制系统还包括对反应气体探测器Ⅰ，反应气体探测器Ⅱ，反应气体入口及惰性气体入口进行控制的计算机系统。

本发明的有益效果：

1、本发明提供一种化工反应器用磁性液体密封装置，通过密封座与导磁轴套之间形成的腔体内设置磁性密封单元Ⅰ和磁性密封单元Ⅱ对化工反应器内的气体进行密封，可以有效防止化工反应有毒、、有害、易燃、易爆等气体介质的溢出。

2、本发明提供一种化工反应器用磁性液体密封装置，通过在法兰盘上设置空气围带，在密封损坏或设备故障的情况下，惰性气体会通过电气控制元件直接进入空气围带，空气围带在受压作用下膨胀与导磁轴套贴紧，形成停车密封或检修密封，防止气体介质溢出，达到完全密封的作用。

3、本发明还提供一种化工反应器用磁性液体密封装置的控制系统，通过控制系统能及时对反应器内的气体泄漏进行检测报警，及时发现泄漏并控制相应的执行机构，可完全做到“零泄漏”，降低生产、运行和检修成本。

附图说明

图1为本发明化工反应器用磁性液体密封装置结构剖视图。

图2为本发明化工反应器用磁性液体密封装置控制系统图。

附图标记：1-旋转主轴，2-导磁轴套，3-法兰盘，4-密封座，5-压盖，6-磁性液体密封单元Ⅰ，7-磁性液体密封单元Ⅱ，8-隔离垫，9-驱动环，10-紧定螺钉Ⅰ，11-紧定螺钉Ⅱ，12-空气围带，13-惰性气体入口，14-四氟骨架油封Ⅰ，15-轴用弹簧挡圈Ⅰ，16-轴承Ⅰ，17-垫圈Ⅰ，18-四氟骨架油封Ⅱ，19-轴用弹簧挡圈Ⅱ，20-轴承Ⅱ，21-垫圈Ⅱ，22-反应气体探测器Ⅰ，23-反应气体探测器Ⅱ，24-反应气体入口，25-反应气体探测器Ⅰ接入口，26-反应气体探测器Ⅱ接入口，27-连接螺钉Ⅰ，28-连接螺钉Ⅱ，601-极靴Ⅰ，602-永磁体Ⅰ，603-极靴Ⅱ，604-永磁体Ⅱ，605-极靴Ⅲ，701-极靴Ⅳ，702-永磁体Ⅲ，703-极靴Ⅴ，704-永磁体Ⅳ，705-极靴Ⅵ。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种化工反应器用磁性液体密封装置，包括旋转主轴1，所述旋转主轴1外设置有导磁轴套2，法兰盘3，密封座4及压盖5，所述导磁轴套2固定在旋转主轴1上，所述法兰盘3固定在机壳上，所述密封座4位于法兰盘3上方并固定在法兰盘3上，所述密封座4与导磁轴套2形成的腔体内从下到上设置有磁性液体密封单元Ⅰ6及磁性液体密封单元Ⅱ7，所述压盖5位于密封座4上方并固定在密封座4上，所述压盖5将密封座4与导磁轴套2形成的腔体内的零件轴向固定在腔体内。

本发明磁性液体密封装置分为旋转部分和固定部分，其中旋转主轴1及固定在其上的导磁轴套2为旋转部分，固定在机壳上的法兰盘3，固定在法兰盘3上的密封座4以及固定在密封座4上的压盖5为固定部分，旋转部分能相对固定部分做圆周方向转动。进一步，旋转部分及固定部分各部件通过螺钉实现固定连接，螺钉进一步优选为内六角螺钉，即导磁轴套2通过紧定螺钉固定在旋转主轴1上，法兰盘3通过内六角螺钉固定在机壳上，密封座4通过内六角螺钉固定在法兰盘3上，压盖5通过内六角螺钉固定在密封座4上。压盖5的作用是将腔体内的密封单元及零件轴向固定在腔体内，进一步加固密封单元及零件的牢固性，保证整个装置的密封性。

进一步，本发明密封座4与导磁轴套2形成的腔体内从下到上设置有磁性液体密封单元Ⅰ6及磁性液体密封单元Ⅱ7，磁性液体密封单元Ⅰ6及磁性液体密封单元Ⅱ7用来对反应气体介质进行密封，可实现零泄露。本发明两层磁性液体密封单元可以使装置的密封性增强，达到双层密封的效果，同时，如果其中一个密封单元出现泄漏并不影响另一个密封单元，另一个密封单元仍然可以起到防止气体介质泄漏的目的。更进一步，所述磁性液体密封单元Ⅰ6包括从下到上依次设置的极靴Ⅰ601、永磁体Ⅰ602、极靴Ⅱ603、永磁体Ⅱ604及极靴Ⅲ605；所述磁性液体密封单元Ⅱ7包括从下到上依次设置的极靴Ⅳ701、永磁体Ⅲ702、极靴Ⅴ703、永磁体Ⅳ704、极靴Ⅵ705；所述极靴Ⅲ605与极靴Ⅳ701之间设置有隔离垫8。

为了进一步使导磁轴套2固定在旋转主轴1上并保证导磁轴套2随旋转主轴1的转动，所述装置还包括设置在所述导磁轴套2上部的驱动环9，所述驱动环9固定在旋转主轴1上，所述驱动环9的下端与导磁轴套2的上端重合并固定连接。更进一步，所述驱动环9通过紧定螺钉Ⅰ10固定在旋转主轴1上，所述驱动环8的下端与导磁轴套2的上端采用紧定螺钉Ⅱ11固定连接传递扭矩，所述紧定螺钉Ⅱ11固定在旋转主轴1上，随旋转主轴1一起转动。

进一步，所述法兰盘3上安装有空气围带12，且空气围带12上设置有惰性气体入口13。通过在法兰盘3上设置空气围带12，并通过惰性气体入口13将惰性气体通入空气围带12，空气围带12在受压作用下膨胀与导磁轴套2贴紧，形成导磁袖套2与法兰盘3之间间隙的封口，在密封损坏或设备故障的情况下，防止反应器内部的气体介质溢出，进一步加强密封，达到完全密封的作用。

所述密封座4与导磁轴套2形成的腔体内还设置有位于所述磁性液体密封单元Ⅰ6下部从下至上依次排列的四氟骨架油封Ⅰ14，轴用弹簧挡圈Ⅰ15，轴承Ⅰ16及垫圈Ⅰ17以及位于所述磁性液体密封单元Ⅱ7上部从上至下依次排列的四氟骨架油封Ⅱ18，轴用弹簧挡圈Ⅱ19，轴承Ⅱ20及垫圈Ⅱ21。

进一步，为了加固本发明整个磁性液体密封装置的密封性，所示法兰盘3上设置有密封O型圈，所述导磁轴套2与旋转主轴1之间设置有密封O型圈，所述及密封座4与极靴Ⅰ、极靴Ⅱ、极靴Ⅲ、极靴Ⅳ、极靴Ⅴ、极靴Ⅵ之间均设置有密封O型圈。O型圈的设置可以根据具体密封需求，各部件的结构或部件之间的连接密封性来设定安装，其目的是为了实现整个密封装置的密封性。这一点对本领域人员来说是常规且容易实现的，在此不做具体限定。

一种化工反应器用磁性液体密封装置的控制系统，如图2所示，包括磁性液体密封装置，反应气体探测器Ⅰ22，反应气体探测器Ⅱ23，所述磁性液体密封装置的法兰盘2上设置有反应气体入口24，所述磁性液体密封单元Ⅰ6及磁性液体密封单元Ⅱ7之间设置有反应气体探测器Ⅰ接入口25，所述反应气体探测器Ⅰ22与反应气体探测器Ⅰ接入口25连接；所述四氟骨架油封Ⅱ18与轴承Ⅱ20之间设置有反应气体探测器Ⅱ接入口26，所述反应气体探测器Ⅱ23与反应气体探测器Ⅱ接入口26连接。反应气体探测器Ⅰ22用来对磁性液体密封单元Ⅰ6的密封性进行检测，反应气体探测器Ⅱ23用来对磁性液体密封单元Ⅱ7的密封性进行检测，反应气体入口24用来通入反应气体。进一步，所述反应气体入口24与法兰盘3和导磁轴套2之间的间隙相通，从而实现反应气体的导入。更进一步，所述反应气体入口24优选为L形，且所述反应气体入口24与法兰盘3和导磁轴套2之间间隙的气体通入口低于所述空气围带12，这样才能实现在密封装置泄漏时，空位围带12受压膨胀与导磁轴套2贴紧，形成导磁袖套2与法兰盘3之间间隙的封口，从而防止气体介质溢出，进一步加强密封，达到完全密封的作用。

进一步，所述反应气体探测器Ⅱ接入口26通过连接螺钉Ⅰ27固定在磁性液体密封装置的压盖5上，所述反应气体入口24通过连接螺钉Ⅱ28固定在法兰盘3上。这样设置是为了实现反应气体探测器Ⅱ接入口26及反应气体入口24的固定，同时方便反应气体探测器Ⅱ23和反应气体的接入。

更进一步，所述控制系统还包括对气体反应探测器Ⅰ22，气体反应探测器Ⅱ23，反应气体入口24及惰性气体入口13进行控制的计算机系统。通过计算机系统对气体反应探测器Ⅰ22，气体反应探测器Ⅱ23，反应气体入口24及惰性气体入口13进行控制，可以及时检测出本发明磁性液体密封装置的密封状况，并根据具体的密封状况作出相应的防泄漏措施，及时发现泄漏并对针对具体泄露进行处理，防止泄露进一步扩大，降低生产、运行和检修成本。

本发明化工反应器用磁性液体密封装置及其控制系统的具体工作过程如下：当磁性液体密封装置不泄露时，反应气体入口24打开，向反应器中通入反应气体，此时反应气体探测器Ⅰ6及反应气体探测器Ⅱ7不会发出报警信号，密封装置正常工作。当磁性液体密封单元Ⅰ6出现泄漏时，与反应气体探测器Ⅰ接入口25连接的反应气体探测器Ⅰ22向计算机控制系统发出报警信号1，表明下部的磁性液体密封单元Ⅰ6的磁液不足，应该加入磁性液体，若与反应气体探测器Ⅱ接入口26连接的反应气体探测器Ⅱ23没有发出报警信号2，表明磁性液体密封单元Ⅱ7仍然具有密封作用，整个密封装置仍处于密封状态，此时，计算机控制系统不会发出指令将反应气体入口24关闭，也不会将惰性气体入口13打开，电机会继续运转，密封装置可继续使用，对整个密封装置而言，磁性液体密封单元Ⅱ7相当于一个保险装置，当对磁性液体密封单元Ⅱ7进行检测的反应气体探测器Ⅱ23发出报警信号2时，计算机控制系统会发指令信号，使得反应气体入口24关闭，电机停止运转，惰性气体入口13打开，惰性气体进入空气围带12，空气围带12在受压作用下膨胀与导磁轴套2贴紧防止内部气体介质的溢出，起到完全密封的作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。