一种磁力耦合传动密封装置的制作方法

本发明涉及一种搅拌反应釜的密封装置，特别是涉及一种磁力耦合传动密封装置。

背景技术：

近几年国内精细化工行业的快速发展，设备都有向大型化发展的趋势。精细化工设备大多工况在高温、高压条件下运行，设备大型化以后，设备的密封相应的要做大。国内大型设备广泛使用的是填料密封和机械密封，不可避免地存在着“跑、冒、滴、漏”现象。从密封的成本上来说，在使用压力高于4.0mpa以上的设备，机械密封的成本占整个反应釜的价格的一半以上。因为这种高压密封设备技术大多在国外厂家手里掌握着。现在国内大型的糖醇设备设计压力在7.0mpa左右，使用的密封为德国进口的机械密封，而此机械密封的成本已经占了整套反应设备的50％以上，而且在运转过程中存在泄露的问题。如果采用磁力密封的结构，预估可以将密封的成本降低到总成本的30％。而且随着食品、医药、有机合成、石油化工及环保工业的发展，对一些易燃、易爆、有毒、腐蚀及贵金属介质的搅拌及搅拌反应过程要求越来越严格，对其使用的搅拌釜或搅拌反应釜的要求应做到绝无泄漏，以防止外界介质泄漏入釜内影响介质的搅拌反应质量，或是搅拌反应的介质泄漏到外界污染环境造成不良后果，在小型的反应釜上我们已经成功的采用磁力密封代替了机械密封，但是在大型的反应釜上，由于磁力密封在大扭矩下发热严重、稳定性差，使用磁力密封的情况非常的少。所以我们很有必要在磁力密封稳定性大扭矩上进行研究，一方面可以将我们国家大型反应设备的制造成本降低，另一方可以提高我们国产化大型设备的竞争优势。

技术实现要素：

本发明针对现有大型反应釜的密封装置散热差、稳定性差和成本高的技术问题，提供一种散热好、稳定性好和成本低的磁力耦合传动密封装置。

为此，本发明的技术方案是，包括外回转体、密封罩、内回转体和输出轴；输出轴贯穿有过渡节部件，过渡节部件的上端与密封罩的底部连接，过渡节部件的下端与反应釜的连接凸缘连接；过渡节部件的上部和下部分别设有上轴承室、下轴承室，上轴承室从上到下设有第一上密封件、上轴承组件和第一下密封件，上轴承室从上到下设有第二上密封件、下轴承组件和第二下密封件。

优选地，过渡节部件设有通气道，通气道连通密封罩内部、上轴承室和下轴承室之间腔体以及反应釜内部。

优选地，第一下密封件、第二下密封件的上端面均设有储油槽。

优选地，外回转体外套有外磁钢冷却部件，外磁钢冷却部件包括冷却水套、与冷却水套内表面连接的冷却盘管，所述冷却水套的下端与过渡节部件的上端连接；所述冷却水套上设有导热油进出口组件。

优选地，冷却水套内部且位于冷却盘管的上方设有防涡流挡板，防涡流挡板包括环形挡板、与环形挡板上端面连接的固定立板，固定立板的外端面与冷却水套内表面连接。

优选地，输出轴外套设有下部冷却组件，下部冷却组件内表面设有螺纹密封槽，螺纹密封槽的螺纹方向与输出轴的旋转方向相反。

优选地，下部冷却组件包括换热套体、与换热套体上端连接的支撑法兰，换热套体设在输出轴与连接凸缘之间，支撑法兰夹设在过渡节部件、连接凸缘之间。

优选地，换热套体内设有环形腔体，支撑法兰上设有换热介质进出口组件，换热介质进出口组件与环形腔体连通；环形腔体内间隔设有若干换热隔环，换热隔环设有通道孔；换热介质进出口组件的入口通过流通管与环形腔体的底部连通。

优选地，第二下密封件包括静环、动环，静环的内表面设有轴向迷宫槽，静环的下端面设有第一端面迷宫槽，动环的上端面设有与第一端面迷宫槽相配合的第二端面迷宫槽。

优选地，内回转体、外回转体的磁路排布中的磁钢防转固定块对称布置。

本发明在传递特大扭矩的同时能保障结构的稳定性，设备在运转过程产生的热量能尽快转移，保证设备能够稳定可靠持久运行：

1、承重点设置在过渡节部件上，两个轴承组件设置在过渡节部件5里面，可以在不影响内回转体结构的情况下调节轴承大小，在设备放大的情况下减少调整成本。每个轴承室设置了储油槽，避免了在使用过程中轴承缺油的问题，结构更加稳定、可靠。过渡节部件设有通气道，实现每个轴承室压力的单独平衡，防止了润滑油脂由于受压不均发生泄露，造成轴承润滑不良损坏；

2、外回转体采用油浴冷却方式，采用内盘管换热的方式对油进行冷却，避免了直接水冷在外磁钢处存留钙镁污垢的问题，增强了外磁钢设备的使用寿命；

3、下部冷却组件采用了螺纹散热槽的结构，提升了对内部空间的密封效果，同时能够隔绝反应釜内部热量往密封罩内部上窜，利于对密封罩内部的内磁钢进行冷却。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是过渡节部件结构示意图；

图3是过滤节部件的局部放大结构示意图；

图4是第一下密封件的一种结构示意图；

图5是第一下密封件的另一种结构示意图；

图6是外磁钢冷却部件去掉冷却水套的结构示意图；

图7是下部冷却组件结构示意图；

图8是外磁钢、内磁钢的磁钢磁路排布展开图。

图中符号说明

1.外回转体；2.密封罩；3.内回转体；4.外磁钢冷却部件；5.过渡节部件；6.下部冷却组件；7.输出轴；8.上轴承组件；9.下轴承组件；10.连接凸缘；11.第一上密封件；12.第一下密封件；13.第二上密封件；14.第二下密封件；15.轴向迷宫槽；16.磁钢防转固定块；17.储油槽；18.上轴承测温接口；19.下轴承测温接口；20.动环；21.冷却盘管；22.冷却入口管；23.冷却出口管；24.静环；25.环形挡板；26.固定立板；27.换热套体；28.支撑法兰；29.螺纹密封槽；30.环形腔体；31.换热介质入口管；32.换热介质出口管；33.换热隔环；34.流通管；35.通道孔；36.第一定位槽；37.第二定位块；38.第一通气道；39.第二通气道。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

如图1所示，一种磁力耦合传动密封装置，包括动力驱动装置、外回转体1、密封罩2、内回转体3和输出轴7；动力驱动装置的动力输出轴7与外回转体1联动，动力输出装置可以是电动机；外回转体1罩在内回转体3外，外回转体1与内回转体3通过磁力耦合联动，内回转体3罩在输出轴7外且与输出轴7的上端联动，外回转体1与内回转体3之间设置密封罩2；外回转体1、内回转体3和密封罩2整体均呈倒扣杯状结构，外回转体1设有固定在其侧壁的外磁钢，内回转体3设有固定在其侧壁的内磁钢9，外磁钢8和内磁钢9均为永磁体，密封罩2为非导磁体。以上为现有技术内容，不再赘述。

密封罩2下端面设有o型圈放置槽，o型圈放置槽内设有o型圈。密封罩2整体结构更加紧凑。

如图2、3所示，输出轴7贯穿有过渡节部件5，过渡节部件5的上部和下部分别设有上轴承室、下轴承室，上轴承室、下轴承室与输出轴7之间分别设有上轴承组件8、下轴承组件9；过渡节部件5的上端与密封罩2的底部连接，过渡节部件5的下端与反应釜的连接凸缘10连接。当动力输出装置带动外回转体1旋转时，磁场能穿透空气隙和非磁性物质，带动与输出轴7相连的内回转体3作同步旋转，实现动力的无接触传递。

上轴承室的上下两端分别设有第一上密封件11、第一下密封件12，下轴承室的上下两端分别设有第二上密封件13、第二下密封件14，第一上密封件11、第一下密封件12、第二上密封件13的内表面设有轴向迷宫槽15。

如图4所示，第二下密封件14也是端面密封件，包括静环24、动环20，静环24的内表面设有轴向迷宫槽，静环24的下端面设有第一端面迷宫槽，动环20的上端面设有与第一端面迷宫槽相配合的第二端面迷宫槽。静环24、动环20的组合，形成了轴向和端面双迷宫密封，在运转过程中对油脂起到双重密封作用，可以防止油脂在运转过程中由于挤压而泄露到反应釜内部。

过渡节部件5设有通气道，通气道连通密封罩2内部、上轴承室和下轴承室之间腔体以及反应釜内部，通气道包括第一通气道38、第二通气道39，第一通气道38连通反应釜内部、上轴承室和下轴承室之间腔体，第二通气道39连通上轴承室和下轴承室之间腔体、密封罩2内部。

上轴承室、下轴承室的上下两端的压力能够保持平衡(p1＝p2＝p3)，实现每个轴承室压力的单独平衡，防止了润滑油脂由于受压不均发生泄露，造成轴承润滑不良损坏。

第一下密封件12、第二下密封件14的静环24的上端面均设有储油槽17，储油槽17截面可以是方形、半圆形等形状(参见图4、5)。轴承的油脂能够在压力平衡的条件下长时间储存。

过渡节部件5设有上轴承测温接口18、下轴承测温接口19，可以是螺纹结构、卡套结构或螺纹锁紧环结构，可以在设备运行时及时获得轴承的实时温度，保证了设备运行的可靠性。

传统的磁力密封为做到压力平衡，在密封装置的两端设有轴承室，将轴承室部件设在内回转体3内部，而两个轴承室之间润滑油脂的泄露问题无法解决。本发明的过渡节部件5作为整个设备的支撑部件，轴承组件安装在过渡节部件5上，可以在不影响内回转体3结构的情况下调节轴承大小，在设备放大的情况下减少调整成本。

如图6所示，外回转体1外套有外磁钢冷却部件4，外磁钢冷却部件4包括冷却水套、冷却盘管21，冷却水套的下端与过渡节部件5的上端连接。冷却水套的内表面连接冷却盘管21，冷却盘管21的冷却入口管22与冷却出口管23伸出冷却水套，冷却水套上设有导热油入口管、导热油出口管。本发明采用了油浴间接水冷，外回转体1上的外磁钢浸泡在导热油中，导热油通过冷却盘管21进行冷却。这样可以避免由于水质问题水冷时造成的结垢、生锈问题，降低了外磁钢损坏的可能性。

冷却盘管21通过固定支架与外部冷却盘管21连接。

冷却水套内部且位于冷却盘管21的上方设有防涡流挡板15，防涡流挡板15包括环形挡板25、与环形挡板25上端面连接的若干固定立板26，固定立板26的外端面与外磁钢冷却部件4内表面连接。

环形挡板25为内低外高的倒锥形结构。可以避免外回转体1在高速运转过程中产生大量环向流，减弱外磁钢的冷却效果。

在外回转体1下端增加稳定环，可以防止在扭矩大的情况下，外回转体1悬臂太长，在转送过程中摆动量大而造成外磁钢磨损。

如图7所示，输出轴7外套设有下部冷却组件6，下部冷却组件6包括换热套体27、与换热套体27上端连接的支撑法兰28，换热套体27设在输出轴7与连接凸缘10之间，支撑法兰28夹设在过渡节部件5、连接凸缘10之间。

换热套体27内表面设有螺纹密封槽29，螺纹密封槽29的螺纹方向与输出轴7的旋转方向相反，对上升的气体有一个反向的推动作用，能够隔绝反应釜内部热量往密封罩2内部上窜，达到了动态密封的作用，同时螺纹密封槽29有利于热量的传导，增强冷却效果。

换热套体27内设有环形腔体30，支撑法兰28上设有换热介质进出口组件，分别是换热介质入口管31、换热介质出口管32；换热介质进出口组件与环形腔体30连通。

环形腔体30内间隔设有若干换热隔环33，换热隔环33设有若干通道孔35；换热介质进出口组件的入口通过流通管34与环形腔体30的底部连通。

相邻的换热隔环33的通道孔35错位分布，即位于奇数层的换热隔环33的通道孔35与位于偶数层的换热隔环33的通道孔35错位分布。换热隔环33起导流的作用，以奇数层到偶数层不同的允许轨迹，保证换热介质最大面积的接触换热的热量源，更有效的带走热量，有效的降低了输出轴7的温度。

下部冷却组件6的换热循环：换热介质由换热介质入口管31经流通管34到换热腔体的最远端，经换热隔环33的奇数层、偶数层的错位流动，由换热介质出口管32流出，完成换热的循环。

支撑法兰28的上端面设有第一定位槽36，过渡节部件5的下端面设有与其对应的第一定位块；支撑法兰28的下端面设有第二定位块37，连接凸缘10的上端面设有与其对应的第二定位槽。

如图8所示，内外回转体的磁路排布优化，磁钢防转固定块16对称布置，减少了磁钢运转过程偏转问题。采用的防转固定块16，可以是条形的，可以是马蹄形状，可以多等分布置。

本发明在传递特大扭矩的同时能保障结构的稳定性，设备在运转过程产生的热量能尽快转移，保证设备能够稳定可靠持久运行：

1、承重点设置在过渡节部件5上，两个轴承组件设置在过渡节部件5里面，可以在不影响内回转体3结构的情况下调节轴承大小，在设备放大的情况下减少调整成本。每个轴承室设置了储油槽17，避免了在使用过程中轴承缺油的问题，结构更加稳定、可靠。过渡节部件5设有通气道，实现每个轴承室压力的单独平衡，防止了润滑油脂由于受压不均发生泄露，造成轴承润滑不良损坏；

2、外回转体1采用油浴冷却方式，采用内盘管换热的方式对油进行冷却，避免了直接水冷在外磁钢处存留钙镁污垢的问题，增强了外磁钢设备的使用寿命；

3、下部冷却组件6采用了螺纹散热槽的结构，提升了对内部空间的密封效果，同时能够隔绝反应釜内部热量往密封罩2内部上窜，利于对密封罩2内部的内磁钢进行冷却。

惟以上者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。