专利名称：填料密封石墨轴承档板的制作方法
技术领域：
本发明主要是用于石油化工行业的工业炉系统中烟囱和烟、风道的余热回收系统，用以切断和调节烟气和空气流通量的挡板设备。在加热炉系统中，分为加热炉和余热回收两部分，正常情况下，为保证加热炉操作平稳，余热回收部分充分发挥作用，确保加热炉的热效率，挡板起切断作用。当余热回收部分处于事故状态时，加热炉系统为了装置的正常操作将甩掉余热回收部分继续工作，此时要求挡板瞬时从全关的切断状态改为打开的调节状态，避免加热炉发生爆炸等事故，保证加热炉正常操作。
根据使用情况，要求挡板既要切断完全密封，又要开启调节时灵活、可靠。
目前使用的挡板难以做到完全切断流动烟气的目的，主要是在轴和挡板叶连接的端部，现有结构设计中，为适应装置生产的波动性(与挡板接触的流动介质的温度也随之发生高、低变化)，为保证其高温(500-600℃)下转动灵活，必须留有间隙，无法将其密封。在高温下，平面内的膨胀变形使得挡板叶和轴连接的端部间隙也随温度的升高而减少。在低温下，平面内的膨胀变形使得挡板叶和轴连接的端部间隙也随温度的降低而减少。正常使用时，由于随温度变化的间隙的存在，使挡板无法完全密封。而挡板叶边缘与上、下挡板圈接触为硬接触，在制造、安装过程中，极易损坏其密封面。在使用过程中，平面外的翘曲变形使得密封面无法正常吻合。这些不足都是造成高温流动介质泄漏的原因。具体结构见图1。
中国专利91102219.8披露了密封壳体和穿过壳体内的孔延伸的转轴之间的环形空间的密封。解决了阻断介质沿着轴长度方向流动，从壳体内泄漏出去的问题，而未解决烟气、空气沿着垂直于挡板轴的正常流通方向流动的问题。它采取的密封手段主要是依靠在轴与轴套之间的密闭空隙内形成高压而达到阻止介质泄漏的目的。
根据密封挡板使用的环境特点，挡板长期处于不转动的状态，只在少数情况下，才偶尔转动一下。但是这种挡板的灵活性、可靠性十分重要，它直接关系到装置生产的安全性。目前采用两种方法。
1)在轴和套管之间放一个暴露于大气中的轴承，轴承里的润滑油在长期的烟气、大气环境中，变于而失去作用。由此使轴承中的滚珠失去保护，直接受到烟气和大气的腐蚀，加上时动时停，加速了磨振腐蚀，一段时间后，便失去了转动的灵活性、可靠性。见图2。
2)在轴和套管之间放置一个暴露于大气中的铡刀式套管结构，其缺点是轴和铡刀尖接触，由于其暴露于大气和烟气中，时动时停，即使材料采用不锈钢系列，也会使材料表面形成的保护膜遭到破坏产生严重的磨振腐蚀。使用一段时间后，挡板轴和铡刀尖之间的磨擦系数大幅度增加，使其转动的灵活性、可靠性受到较大的影响。见图3。
为了解决泄漏问题，针对轴(4)和挡板叶(3)连接之间留有间隙，该间隙无法密封，造成不能完全将烟气、空气切断的问题。本发明挡板采取了新的传动方式(见图4)，采用的档板轴(4)为1～3对，伸到挡板筒体(1)之外面，由石墨轴承支撑，并配有齿轮(11)传递力矩，使两挡板轴(4)同步逆向旋转，从而带动一对挡板叶(3)象一对翅膀一样动作。
考虑到挡板轴(4)沿长度方向在温度下的热膨胀的影响及一对平行挡板轴(4)之间必然存在的间隔，为了达到密封的效果，在一对平行挡板轴(4)下面设有一个密封桥(13)，桥上填满密封填料(9)，使这对平行挡板轴(4)陷入填料(9)之中，并在填料(9)中转动，从而将其间隙完全消除掉。(见图6、8(II))在挡板筒体(1)适当的位置上，安装环向密封槽(12)，槽内填满柔性密封填料(9)。在挡板叶(3)的环向外边缘，设有一刚度相对比较大的铡刀形密封环(10)，其目的之一是尽量减少挡板叶(3)平面外的翘曲变形。在高温(500-600℃)工作环境下，由于热膨胀引起的挡板叶(3)平面内径向变形，可由密封槽(12)上部开口宽度方向尺寸吸收，保证挡板叶(3)环向外边缘的铡刀形密封环(10)，在冷态和热态时能够顺利地切入密封槽内。由于热应力而引起的挡板叶(3)平面外翘曲变形，可由挡板叶(3)环向外边缘的铡刀形密封环(10)切入密封槽(12)内密封填料(9)的深度自动解决其环向外边缘的密封性。两挡板轴(4)上的挡板叶(3)，象一对蝴蝶的翅膀，在运行的过程中任意静止位置，对流动的烟气、空气进行调节。当挡板叶(3)处于同一平面时，挡板叶(3)环向外边缘的铡刀形密封环(10)切入密封槽内(12)的密封填料(9)中，从而切断了流动的烟气、空气。
针对转动灵活性、可靠性差的问题，本发明在轴(4)和套管(7)之间放置一个石墨轴承(8)，该材料的特点是高强度、耐温、耐腐蚀、自润滑，以增加挡板转动的灵活性、可靠性(见图4)。考虑到热膨胀，在挡板轴(4)和石墨轴套(8)之间留有一间隙，挡板轴(4)靠自重，放在该石墨轴套(8)上，形成沿挡板轴(4)长度方向上的线接触，因而转动时阻力很小。
由于在目前范围内，挡板轴是靠外力作用，通过传动机构产生力矩而带动其转动的，而产生外力的机构比较经济，则必然在外力的发生过程中，伴随着无缓冲过程、突然性的力的递增现象，从而使石墨轴承(8)受到较大的冲击力。这就要求石墨轴承(8)具有高强度。
本发明挡板采用了浸有金属的高强度、耐温、耐腐蚀、自润滑石墨做为轴承。以其高强度(抗压强度≥200MPa、抗折强度≥60MPa)来承受由经济型产生外力的机构发力时带来的瞬时冲击力。以其耐温性(使用温度＜600℃)来适应挡板工作环境温度。以其耐腐蚀性来抵御烟气和大气对它的长期腐蚀。以其自润滑特性，来增加挡板的转动灵活性，并将平时的维护工作量降到最低。上述几项特点的实现，无疑使挡板的可靠性大幅度提高。
本发明的石墨轴承挡板可以在低于600℃的温度下可靠作用，能承受不稳定、低转速及有冲击力工作条件。
本发明中所采用的石墨轴承为抗冲击力强的整体石墨轴套结构，材料选用的是浸有金属的高强度(抗压强度≥200MPa、抗折强度≥60MPa)，耐高温(使用温度＜600℃)石墨。
在大型生产装置中，以前使用的挡板，由于密封性、生产后期的灵活性、可靠性差，产生了大量的不必要的能量从密封不住的密封挡板中损失掉，由于长期操作，挡板轴轴承部分锈蚀，使之难以在自动调节机构作用下自动调节，此时，则需要操作工蹬高调节挡板开度。尤其在紧急情况下，需将密封挡板从关闭状态迅速打开，由于长期操作，挡板轴轴承部分锈蚀，可能使密封挡板无法迅速自动打开，派操作工去开，需要一定的时间。在紧急情况下，也许就在这短暂的时间内加热炉出现事故，从而引起整个装置的停产，造成巨大的经济损失。正是基于上述这些，本发明挡板进一步改善了密封挡板的密封性，生产后期的灵活性和可靠性，从而减少了能量损失，方便了生产操作，保证了装置生产的连续性。
1挡板筒体2上密封挡圈 3挡板叶4挡板轴 5下密封挡圈 6衬里7套管8轴承、铡刀环、石墨轴套9密封填料10铡刀形密封环11齿轮 12密封槽 13密封桥
权利要求1.一种填料密封石墨轴承挡板，由挡板筒体(1)、上密封挡圈(2)、挡板叶(3)、挡板轴(4)、下密封挡圈(5)、衬里(6)、套管(7)、轴承(8)、密封填料(9)等组成，其特征是挡板轴(4)为1～3对，每个轴端部配有齿轮(11)来传递力距，挡板轴(4)下面设有一个密封桥(13)，桥上填满密封填料(9)，挡板轴(4)陷入填料(9)中，轴在填料中转动，挡板叶(3)外边缘设有一个铡刀形密封环(10)，密封环切入密封填料(9)中。
2.按照权利要求1的填料密封石墨轴承挡板，其特征是1～3对轴(4)伸到筒体(1)的外面，由石墨轴承支撑，并配有齿轮(11)传递力距，使两个挡板轴(4)同步逆向旋转，从而带动挡板叶(3)象一对翅膀一样动作。
3.按照权利要求1的填料密封石墨轴承挡板，其特征是挡板叶(3)的环向外边缘设有一个铡刀形密封环(10)，密封环切入装在密封槽(12)的密封填料(9)中。
专利摘要一种填料密封石墨轴承档板，有1～3对档板轴，每个轴的端部由石墨轴承支撑，并配有齿轮来传递力距，使两档板轴同步逆向旋转，从而带动档板叶象一对翅膀一样动作；在档板轴下面设有一个密封桥，桥上填满密封填料，档板轴陷入填料之中，轴在填料中转动，以达到完全消除其间隙；档板叶的环向外边缘设有一刚度大的铡刀形密封环，切入到密封填料中，使档板转动灵活，运转可靠，密封性好。
文档编号F16C33/78GK2237748SQ9520884
公开日1996年10月16日 申请日期1995年4月26日 优先权日1995年4月26日
发明者阙志建, 孙兴权 申请人:中国石化北京设计院