一种正压关风器的密封结构及其维持建压方法与流程

本发明涉及一种密封结构，尤其是一种正压关风器的密封结构及其维持建压方法。

背景技术：

1、目前水产饲料生产中，采用正压密度控制系统来生产沉性料是比较普遍的，而正压密度控制系统中必须要用到正压关风器，工作时通过向该系统中通入压缩空气，使得整个系统内保持一定的正压力(一般为0.1-0.2mpa)，即此时，正压关风器的工作区域则亦需保持在0.1-0.2mpa的工作压力，已知正压关风器转子的上部区域设定为工作区域，此处压力维持在0.1-0.2mpa，则正压关风器转子的下部区域设定为卸料区域，此处为常压，而正压关风器的作用实际就是将物料从工作区域输送到卸料区域，同时保持工作区域的压力；

2、但是，在饲料的实际生产过程中，生产环境是比较恶劣的，因为在生产时会产生较多的粉料杂质，这些粉料杂质容易进入正压关风器转子和壳体之间的缝隙中，以此来加速密封件的磨损，破坏关风器的密封性，因此，相比普通的关风器，应用在此类环境的正压关风器对转子密封性、整体结构强度、密封件寿命的要求都更高；

3、在现有技术中，针对关风器的密封主要涉及两个位置，即：转子和壳体之间的密封以及转子和端盖之间的密封；

4、首先，关于转子和壳体之间的密封又包括两个位置，第一处是转子叶片和壳体之间的密封，这个一般是通过长密封条来密封，主要是密封条材料的选择，本专利在此不做说明，第二处是转子两侧短圆柱面和壳体之间的密封，目前行业中的正压关风器主要在转子两侧镶整体密封圈，并通过其与壳体之间过盈配合来密封，密封圈尺寸较大，和壳体之间接触面积也较大，故而，这种密封方式中壳体和密封圈都很容易产生较大的磨损，也易造成减速机负载过高，密封圈为整体密封圈，更换成本也较高，而壳体一般采用整体304不锈钢，不耐磨，壳体一旦磨损则难以维修，且维修成本也较高；

5、具体可参见专利一种高气密耐磨关风器(公告号为cn103538884a)，其所公开的转子两侧密封是通过一个整体密封圈(即该专利中提到这个钢板材料的圆环形密封圈6)来密封，另外希望通过弹性密封圈(即该专利中提到的圆环形密封条5)来补偿整体密封圈的磨损，因为整体密封圈为金属材质且为圆形，所以是不可能被弹性密封圈撑大并补偿密封间隙的，另外，根据该专利中的图3示意图，该整体密封圈实际是难以匹配安装的，即便假设整体密封圈安装完成，因为受加工精度和装配累计误差的影响，整体密封圈和壳体之间亦是不可能刚好同轴，因此装配完成后，整体密封圈和壳体之间的要么间隙太小而产生的干涉，要么间隙太大产生不均匀的密封间隙从而影响密封效果，即便不考虑加工成本，假设零件精度极高，装配后整体密封圈和壳体之间能保持一个均匀的微小的间隙，虽然这确实能达到密封效果，但是其并没有考虑到物料进入后会导致整体密封圈和壳体磨损而导致密封间隙变大进而让整个密封失效的问题；

6、其次，关于转子和端盖之间的密封也分两个位置，第一处是转子两侧端面和端盖之间的密封，目前行业中一般不关注此处的密封，仅依靠转子两侧短圆柱面和壳体之间的密封，第二处是转子两侧轴端和端盖之间的密封，目前行业中一般采用填料密封，密封一般较不可靠，填料也易磨损，故而需要定期去紧填料压盖，且更换填料也比较麻烦，针对两侧轴端和端盖之间的密封则可参见专利一种密封性关风器(公告号为cn106986190b)，但其仅仅实现了转子两侧轴端处的密封，并不能保证整个关风器的密封性，即，关风器转子的上部若为正压的工作区域，转子的下部为卸料区域，粉料杂质会经工作区域内的转子两侧短圆柱和壳体之间间隙(相当于本发明工作区域的密封件一处)窜到转子和端盖之间的区域，然后再通过转子两侧短圆柱和壳体之间间隙(相当于本发明卸料区域的密封件一处)泄露到下面的卸料区域，且上述该专利中所公开的迷宫套亦不是真正意义上的迷宫密封，盘根密封本身也不可靠、拆装也较为麻烦。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种正压关风器的密封结构及其维持建压方法，可以确保结构整体的密封性更强，且密封件的磨损小、寿命也更高，保养维护周期更长，无需频繁进行更换，壳体内细密封条配合位置嵌入耐磨嵌套，耐磨耐腐，更换方便且便宜，密封件过盈量小，摩擦系数低，对主机负载影响也较低。

2、本发明提供了如下的技术方案：

3、一种正压关风器的密封结构，包括第一密封区、第二密封区以及位于第一密封区和第二密封区之间的气压密封区；

4、所述第一密封区包括转子和壳体之间的密封件一、转子的侧端面和端盖之间的密封件二以及端盖和壳体之间的密封件三，且所述密封件二设置在靠近密封件一的一端，以此来保证正压关风器整体密封性，因为针对密封件一、密封件三以及后续的第二密封区的位置均是确定的，假如密封件二为靠近转子中心设置，则即便密封件二的密封性再好，正压关风器转子叶片工作区域的气体也会从密封件一和密封件二之间的空间泄露到底部的卸料区域中；

5、上述泄露可参见背景及技术中所描述的关风器泄露走向，即：已知关风器转子的上部为正压的工作区域，转子的下部为卸料区域，粉料杂质会经工作区域内的转子两侧短圆柱和壳体之间间隙(相当于本发明工作区域的密封件一处)窜到转子和端盖之间的区域，然后再通过转子两侧短圆柱和壳体之间间隙(相当于本发明卸料区域的密封件一处)泄露到下面的卸料区域。

6、所述第二密封区包括转子两侧轴端和端盖之间的密封件四以及安装在端盖内的密封件五；

7、所述端盖侧面开设有加气孔，所述加气孔上安装有进气接头，用以往端盖和转子侧端面之间通入压缩空气，且配合第一密封区和第二密封区的密封性，来形成所述气压密封区，所述气压密封区内的气压压力大于正压关风器转子叶片工作区域的工作压力，使得水汽、粉料杂质更加不容易进入第一密封区内，从而提高了关风器的整体密封性；

8、此时，第一密封区和第二密封区较好的密封性，才可形成所述气压密封区，即在此处才能建的起压力并且降低耗气量，理想情况下，如果密封件二的密封性够好，则气压密封区和第二密封区就没必要存在，正压关风器密封足够，便也不可能有气体从轴端泄露从而影响轴承，但在实际应用中只靠密封件二肯定不够，因为没有气压密封区形成反吹的话，物料杂质是会不断进入密封件二区域处，进而会使得密封件二的磨损不断加大，密封间隙进而增加，使得漏气量增加，而当设置有气压密封区时，则可形成密封件一区域处泄露的气体反吹，以此来减少物料杂质的泄露，密封件一和密封件二的微小间隙也能保持，从而保证密封性的同时也能减少密封件一和密封件二的互相摩擦，以增加其使用寿命，故而，第一密封区、第二密封区和气压密封区则为缺一不可且位置不可更换，亦为相辅相成的部分。

9、优选的，所述密封件一包括开设在转子两侧短圆柱面上的多道并排间隔分布的密封凹槽以及安装在所述密封凹槽内的细密封条，所述细密封条为改性聚四氟乙烯材料，且所述壳体两侧安装有耐磨嵌套，所述细密封条和所述耐磨嵌套之间通过过盈配合密封；

10、由此可知，上述密封件一实现的即是：转子两侧短圆柱面和壳体之间的密封，具体可采用三圈细密封条密封，三圈细密封条间隔布置，和壳体过盈配合，整体过盈量少，对减速机负载影响较小，细密封条采用改性聚四氟乙烯制作，耐磨且摩擦系数较低，细密封条为一根长密封条切割后绕制而成，更换方便，成本低，另外，在壳体内细密封条配合位置嵌入耐磨嵌套，耐磨嵌套为不锈钢材料并采取硬化处理，耐磨耐腐，且可更换，相比较整体壳体被磨损后无法维修或维修成本太高，更换耐磨嵌套更方便且便宜。

11、优选的，所述密封件二包括通过沉头螺钉一固定安装在端盖上的迷宫密封圈a和通过圆柱头螺钉固定安装在转子的侧端面上的迷宫密封圈b，所述迷宫密封圈a和所述迷宫密封圈b配对设置以形成转子的侧端面和端盖之间的第一道迷宫式密封，且迷宫密封圈a采用改性聚四氟乙烯材料，所述迷宫密封圈b采用硬化处理的不锈钢材料；

12、综上所述，则可形成转子两侧端面和端盖之间的密封，相比较行业中对这个位置密封的忽视，本发明中通过在该处增加了迷宫密封方案，则可以增加整体密封性，也弥补了转子两侧短圆柱面和壳体之间的密封性不足，实际饲料生产时，会产生较多粉料杂质，粉料杂质进入迷宫密封后会将密封间隙填充形成料封，密封性更好，两个配对的迷宫密封圈一个为不锈钢材料并采取硬化处理，耐磨耐腐，另一个采用改性聚四氟乙烯材质，耐磨且摩擦系数低，降低了驱动负载。

13、优选的，所述密封件三包括设置在端盖和壳体之间的o型圈，从而使得端盖和壳体之间可以通过o型圈做静密封，并端盖和壳体之间通过止口定位，安装方便，配合高精度加工的零部件尺寸公差，可有效降低转子轴的径向跳动，从而大大保证了第二密封区内骨架油封的密封性和使用寿命。

14、优选的，所述密封件四包括采用改性聚四氟乙烯材料制作的迷宫密封圈c以及采用硬化处理的不锈钢材料制作的迷宫密封圈d，所述迷宫密封圈c通过紧定螺钉固定在转子轴上，所述迷宫密封圈d通过沉头螺钉二固定在端盖上，迷宫密封圈c和迷宫密封圈d配对组成第二道迷宫式密封。

15、优选的，所述密封件五包括两道安装在端盖内的骨架油封，骨架油封作为最终的密封，两道骨架油封配合低速转动的转子，可确保整个关风器轴端不会有水汽、粉料杂质泄露，且无需经常维护；

16、且由于在第二密封区采用了迷宫式密封加骨架油封的密封方案，迷宫式密封再次阻止了可能过来的粉料杂质并形成料封，增加关风器整体密封性的同时也降低了后道骨架油封密封工况的恶劣性，提高了后道骨架油封的密封寿命，两个配对的迷宫密封圈一个为不锈钢材料并采取硬化处理，耐磨耐腐，另一个采用改性聚四氟乙烯材质，耐磨且摩擦系数低，从而降低了驱动负载，两道骨架油封作为最后一处密封，可确保没有水汽、粉料杂质从关风器内泄露出来，避免关风器整体密封性降低以及对轴承的影响；

17、且端盖和壳体之间通过止口定位，配合高精度加工的零部件尺寸公差，可有效降低转子轴的径向跳动，从而大大保证了骨架油封的密封性和使用寿命，相比于填料密封需要经常紧填料压盖和更换填料，本发明在转子两侧轴端密封处基本可以实现免维护。

18、优选的，所述第二道迷宫式密封在直径方向的配合密封间隙由外至内呈现逐渐减小的趋势，从而可以使得密封效果更好。

19、优选的，所述端盖上还开有油道并在油道端口安装有加油嘴，由加油嘴添加的润滑脂用于充满骨架油封和第二道迷宫式密封的间隙，且配合第二道迷宫式密封和骨架油封的密封性在该间隙处形成封闭区，外部水汽、粉料杂质无法轻易进入封闭区，封闭区内保持润滑和无杂质有利于减少密封件的磨损，延长使用寿命，同时也降低了摩擦阻力，有利于降低驱动负载。

20、一种正压关风器的密封结构维持建压方法，基于上述的一种正压关风器的密封结构，包括如下步骤：

21、正压密度控制系统初始工作时，首先开启正压关风器并通过进气接头加入压缩空气，形成气压密封区；初始时第一密封区、第二密封区和气压密封区内无水汽和粉料杂质，气压密封区无压缩空气损失；

22、随着正压密度控制系统的持续运行，第一密封区内的细密封条逐渐磨损，转子侧短圆柱面和壳体之间的密封效果减弱，此时由于气压密封区内气体压力大于转子工作区域压力，气压密封区内的压缩空气会穿过第一密封区的流道间隙反向流动到正压关风器转子区域内，其中大部分压缩空气进入转子的工作区域，帮助正压密度控制系统维持建压，另外的少部分压缩空气进入转子的底部，继而泄露至卸料区域，此时气压密封区耗气量增加，但依然满足气压密封区内气体压力大于转子工作区域压力，气体泄漏量则可以接受，气压密封区的气压可以继续维持建压，此时，正压关风器整体密封建立；

23、而随着正压关风器的继续运行，第一密封区中积攒的粉料杂质填满第一密封区的迷宫密封间隙，使得可以形成料封，此时第一密封区的密封效果会再次得到增强，同时因为流道间隙尺寸减小，气压密封区穿过第一密封区向转子反向流动的压缩空气量也会随之减少，进而使得气压密封区的耗气量降低，此时正压关风器的密封结构完成维持建压，整体密封可以持续保持；

24、且正压关风器的密封结构完成维持建压后，气压密封区的耗气量也就可以在一个稳定范围值内维持；

25、结合上述建压过程可以总结为三个阶段：

26、第一阶段，细密封条没有磨损完，正压关风器密封极好，没有物料、水汽泄露，耗气量也不大，这个过程一般只能坚持一周左右；

27、第二阶段，细密封条磨损大了，和壳体间有间隙了，此时气压密封区开始起作用，靠高于工作区域的气压反吹，减少物料、水汽进入第一密封区，此时关风器的密封就已经建立了，只是耗气量会大一点(因为迷宫密封间隙相对会大一点)，这个过程一般可持续一个月以上；

28、第三阶段，虽然有反吹，但是物料仍然会慢慢进入第一密封区，迷宫密封间隙逐渐填满，此时关风器密封性更好，且更重要的是耗气量大大降低了(因为流道间隙被填充小了)，这个过程可以维持一年以上，也就是说至少一年以上客户是不需要更换密封件，正压系统仍能正常工作；

29、且在第三阶段中，耗气量虽然大大降低了，但依然是没有消失的，而是维持在一个较低的稳定范围值内，此气体泄露的状态恰好更适宜实际工作时的密封，因为，此微小的泄漏量可以保持气压密封区对密封件一处的反吹(只是耗气量不要像第二阶段那样大就行)，这样可以有效降低物料的进入，否则即便第一密封区处迷宫密封性能再好，物料过多的进入仍然会造成细密封条(密封件一)处的磨损加大，该处间隙如果大了，仍然会影响整个关风器的密封性。

30、本发明的有益效果是：

31、1.第一密封区内密封件一用以实现转子两侧短圆柱面和壳体之间的密封，其通过采用三圈细密封条过盈配合密封，更换方便且成本低，整体过盈量少且摩擦系数低，对减速机负载影响小，壳体内嵌耐磨嵌套，耐磨耐腐，更换方便且成本低；

32、2.第一密封区内还有转子两侧面和端盖之间的第一道迷宫式密封，通过形成料封增加密封性，配合气压密封区形成正压关风器的主要密封区域，第一道迷宫式密封的两个迷宫密封圈一个采用硬化处理的不锈钢材质，耐磨耐腐，另一个采用改性聚四氟乙烯材质，耐磨且摩擦系数低；

33、3.第二密封区内转子轴端和端盖之间的密封采用第二道迷宫式密封加骨架油封的密封方案，第二道迷宫式密封再次阻止粉料杂质并形成料封，骨架油封作为最终密封彻底杜绝了水汽和粉料杂质泄露的可能，同时在第二密封区内添加润滑脂，在第二道迷宫式密封和骨架油封内部形成封闭区，可以增加第二密封区密封性的同时，也能够降低密封件的磨损，提高密封件使用寿命，第二密封区内迷宫密封的两个迷宫密封圈一个采用硬化处理的不锈钢材质，耐磨耐腐，另一个采用改性聚四氟乙烯材质，耐磨且摩擦系数低；

34、4.通过端盖侧面的加气孔，往端盖和转子端面之间通入压缩空气，配合第一密封区和第二密封区在该处形成气压密封区，该密封区内压力大于正压关风器转子叶片内的工作压力，则可以使得水汽、粉料杂质更加不容易泄露出来。