专利名称：用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种圆锥形离心液环动密封装置，特别是一种用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置。
背景技术：
超重力旋转床是20世纪70年代发展起来的一种新兴的高效气液传质设备。旋转床内部是ー个高速旋转转子，其离心加速度是重力的数百至数千 倍。液体在强大离心力作用下，在转子内部形成极薄液膜和细小液滴，快速向转子外缘流动，气体向转子内缘流动。气液在转子内部高效逆流接触，传质系数和气液接触比表面积得到极大增加，传质、传热、气液反应以及微混合过程得到极大强化。超重力技术迅速发展，已经在精馏、油田注水脱氧、废气脱硫、纳米材料制备、強化除尘过程和生化反应过程等方面得到应用。相对于传统板式塔和填料塔，超重力旋转床极大减小了设备尺寸和造价。但是超重力旋转床相对塔器等静设备而言属于高速动设备，在转子上端面和壳体上盖内壁之间需要安装气体动密封装置，防止气体漏气和走短路，从而降低旋转床传质效率。目前，超重力旋转床气体动密封主要采用迷宮密封专利号200910066851. 5、机械密封专利号200310103434. 6，专利号 01143459. 7、离心液环密封专利号 95214611. 8，专利号 95107423，专利号200410073624. 2，专利号02224172. 8，专利号201010124918. 9、填料函密封专利号200920217341. 9，这些气体动密封或密封性能较差导致漏气较严重，或结构复杂制造不便，或磨损大寿命短，很大程度上影响超重力旋转床的エ业应用。
发明内容本实用新型解决了上述问题的技术难题，提供ー种密封性好，传质效率高的用于超重力旋转床的盘形离心液环动密封装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是这种用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，主要包括壳体、转子、转轴、密封装置，转子固定转轴上，壳体套于转子外部，密封装置上部固定在壳体上部内壁，下部固定在转子的转子上端面上，壳体的下部一侧设有气相入ロ，另ー侧设有液相出ロ，壳体的上部设有液相入口和气体出ロ。所述密封装置由外到内主要包括动外锥形盘、静锥形盘和动内锥形盘，动内锥形盘、动外锥形盘、静锥形盘和转子为同一轴线，静锥形盘位于动内锥形盘和动外锥形盘之间，静锥形盘固定在壳体的上部内壁，动内锥形盘和动外锥形盘固定在转子的转子上端面上，动内锥形盘、动外锥形盘和静锥形盘之间的空隙处设有密封液。所述的动内锥形圈、动外锥形圈和静锥形圈的锥形角为10 90°，锥形高度为转子半径的0. I 3倍。所述动内锥形圈、动外锥形圈和静锥形圈之间的间距为转子半径的0. 001 0. 5倍。所述静锥形圈的上下表面设有上翅片和下翅片，动内锥形圈的上表面设有动内翅片，动外锥形圈的下表面设有动外翅片，上翅片、下翅片、动内翅片和动外翅片之间相互嵌入。所述转轴上串联有多组转子和密封装置。所述转子中央设有升气管，靠近转轴处设有引流管，引流管的上端ロ处设有围堰。本实用新型有益的效果是本实用新型的结构密封性能良好，结构简单、紧凑、合理、装置便于制造加工，磨损小、寿命长，在停车时不需要辅以停车密封。
图I是本实用新型的实施例I结构示意图；图2是本实用新型的实施例2结构示意图；图3是本实用新型的实施例3结构示意图；附图标记说明液相入口 1，气体出口 2，壳体3，转子上端面4，转子5，液相出口 6，转轴7，气相入口 8，密封液9，动内锥形圈10，静锥形圈11，动外锥形圈12，上翅片13，动外翅片14，下翅片15，动内翅片16，密封装置17，升气管18，引流管19，围堰20。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进ー步说明实施例I :如图I所示，这种用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，主要包括壳体3、转子5、转轴7、密封装置17，转子5固定转轴7上，壳体3套于转子5外部，密封装置17上部固定在壳体3上部内壁，下部固定在转子5的转子上端面4上，通过焊接或用螺栓紧固的方法加以固定，壳体3的下部ー侧设有气相入口 8，另ー侧设有液相出ロ 6，壳体3的上部设有液相入口 I和气体出ロ 2。密封装置17由外到内主要包括动外锥形盘12、静锥形盘11和动内锥形盘10，动内锥形盘10、动外锥形盘12、静锥形盘11和转子5为同一轴线，静锥形盘11位于动内锥形盘10和动外锥形盘12之间，静锥形盘11固定在壳体3的上部内壁，静止不转动，动内锥形盘10和动外锥形盘12固定在转子5的转子上端面4上，与转子5 —起高速旋转，动内锥形盘10、动外锥形盘12和静锥形盘11之间的空隙处设有密封液9，当动内锥形圈10和动外锥形圈12旋转，带动密封液9旋转。旋转的密封液9产生离心力，达到密封气体的目的。动内锥形圈10、动外锥形圈12和静锥形圈11的锥形角为10 90°，锥形高度为转子5半径的0. I 3倍。动内锥形圈10、动外锥形圈12和静锥形圈11之间的间距为转子5半径的0. 001 0. 5倍。动内锥形圈10、动外锥形圈12和静锥形圈11的表面为光滑的、粗糙的或具有沟槽。动内锥形盘10、动外锥形盘12、静锥形盘11为不锈钢，碳钢，有色金属，各种工程塑料或玻璃钢制作。密封液9可以是原料液，也可以是外加液体，包括水、油等各种不同粘度的纯液体，液体混合物，熔融体，溶胶，悬浮液等液体。与普遍的离心液环动密封结构相比，本实用新型动静锥形圈相结合的结构。该结构保证密封液8始终填充在密封间隙中，在停车时密封液也不会流走，同时具有重力作用下的静止密封功能。转子5在转轴7的带动下高速旋转，气体从气相入口 8进入壳体3内腔，在压力作用下，径向穿过转子5，在转子5内与液体逆流接触，最后从气体出口 2排出。液体经过液相入口 I进入旋转床转子5，在离心力作用下甩出，液体被粉碎成细小液滴和液丝，与气体逆流接触，进行传质传热，从液相出口 6排出。动内锥形圈10、静锥形圈11、动外锥形圈12和密封液9组成的密封装置17起到气体动密封作用，防止旋转床壳体3内的气体不经过转子5，而从转子上端面4处直接进入气体出ロ 2。密封装置17的动外锥形圈直径240毫米，动外锥形圈、静锥形圈和动内锥形圈之间的间隙距离为10毫米，锥形角45°。当圆锥形离心液环动密封装置17的漏气量为20升/小时，在转速为800r/min时，旋转床壳体内和气体出ロ管之间的气体压降为3. 2千帕时，；在转速为1000r/min时，旋转床壳体内和气体出口管之间的气体压降为3. 7千帕时；在转速为1200r/min时，旋转床壳体内和气体出ロ管之间的气体压降为4. 3千帕时。实施例2 :如图2所示,与实施例I的不同之处在于静锥形圈11的上下表面设有 上翅片13和下翅片15，动内锥形圈10的上表面设有动内翅片16，动外锥形圈12的下表面设有动外翅片14，上翅片13、下翅片15、动内翅片16和动外翅片14之间相互嵌入，减少圆锥形离心液环动密封装置17的漏气。翅片为焊接的竖直矮圈，翅片可以是各种不同形状和尺寸。实施例3 :如图3所示，转轴7上串联有多组与实施例I或2相似的转子5和密封装置17，转子5中央设有升气管18，靠近转轴7处设有引流管20，引流管20的上端ロ处设有围堰19。以三个转子串联为列例，三个转子5的上端面各安装ー个密封装置17。气体从气相入口 8进入旋转床壳体内腔，径向流过最底部的转子5，进入转子中央的升气管18，向上流动，依次通过上面两个转子5，最后从气体出口 2排出。液体从液相入口 I进入，通过围堰19和引流管20进入最上部的转子5，在离心力作用下甩出，然后依次通过下面两个转子5，从液相出ロ 6排出。在三个转子5内，液体被粉碎成细小液滴和液丝，与气体逆流接触，进行強烈的传质传热。三个转子5上端面各安装ー个密封装置17，防止气体从转子5上端面直接进入上层空间而发生漏气。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
权利要求1.一种用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，主要包括壳体(3)、转子(5)、转轴(7)、密封装置(17)，其特征是转子(5)固定转轴(7)上，壳体(3)套于转子(5)外部，密封装置(17)上部固定在壳体(3)上部内壁，下部固定在转子(5)的转子上端面(4)上，壳体(3)的下部一侧设有气相入口(8)，另一侧设有液相出口 ￠)，壳体(3)的上部设有液相入口(I)和气体出口(2)。
2.根据权利要求I所述的用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，其特征是所述密封装置(17)由外到内主要包括动外锥形盘(12)、静锥形盘(11)和动内锥形盘(10)，动内锥形盘(10)、动外锥形盘(12)、静锥形盘(11)和转子(5)为同一轴线，静锥形盘(11)位于动内锥形盘(10)和动外锥形盘(12)之间，静锥形盘(11)固定在壳体(3)的上部内壁，动内锥形盘(10)和动外锥形盘(12)固定在转子(5)的转子上端面(4)上，动内锥形盘(10)、动外锥形盘(12)和静锥形盘(11)之间的空隙处设有密封液(9)。
3.根据权利要求2所述的用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，其特征是所述的动内锥形圈(10)、动外锥形圈(12)和静锥形圈(11)的锥形角为10 90°，锥形高度为转子(5)半径的0. I 3倍。
4.根据权利要求2或3所述的用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，其特征是所述动内锥形圈(10)、动外锥形圈(12)和静锥形圈(11)之间的间距为转子(5)半径的0. 001 0.5倍。
5.根据权利要求2或3所述的用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，其特征是所述静锥形圈(11)的上下表面设有上翅片(13)和下翅片(15)，动内锥形圈(10)的上表面设有动内翅片(16)，动外锥形圈(12)的下表面设有动外翅片(14)，上翅片(13)、下翅片(15)、动内翅片(16)和动外翅片(14)之间相互嵌入。
6.根据权利要求2或3所述的用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，其特征是所述动内锥形圈(10)、动外锥形圈(12)和静锥形圈(11)的表面为光滑的、粗糙的或具有沟槽。
7.根据权利要求I所述的用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，其特征是所述密封装置(17)通过焊接或用螺栓紧固的方法与壳体(3)上部内壁和转子上端面(4)固定连接。
8.根据权利要求I所述的用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，其特征是所述密封液(9)可以是原料液，也可以是外加液体，包括水、油各种不同粘度的纯液体，液体混合物，熔融体，溶胶，悬浮液液体。
9.根据权利要求I所述的用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，其特征是所述转轴(7)上串联有多组转子(5)和密封装置(18)。
10.根据权利要求9所述的用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，其特征是所述转子(5)中央设有升气管(21)，靠近转轴(7)处设有引流管(20)，引流管(20)的上端口处设有围堰(19)。
专利摘要本实用新型涉及一种用于超重力旋转床的圆锥形离心液环动密封装置，主要包括壳体、转子、转轴、密封装置，转子固定转轴上，壳体套于转子外部，密封装置上部固定在壳体上部内壁，下部固定在转子的转子上端面上，壳体的下部一侧设有气相入口，另一侧设有液相出口，壳体的上部设有液相入口和气体出口。本实用新型有益的效果是本实用新型的结构密封性能良好，结构简单、紧凑、合理、装置便于制造加工，磨损小、寿命长，在停车时不需要辅以停车密封。
文档编号B01J19/28GK202538788SQ201220194690
公开日2012年11月21日 申请日期2012年4月28日 优先权日2012年4月28日
发明者敖翔, 李育敏, 计建炳 申请人:浙江工业大学