專(zhuān)利名稱(chēng)：填料密封石墨軸承檔板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要是用于石油化工行業(yè)的工業(yè)爐系統(tǒng)中煙囪和煙、風(fēng)道的余熱回收系統(tǒng)，用以切斷和調(diào)節(jié)煙氣和空氣流通量的擋板設(shè)備。在加熱爐系統(tǒng)中，分為加熱爐和余熱回收兩部分，正常情況下，為保證加熱爐操作平穩(wěn)，余熱回收部分充分發(fā)揮作用，確保加熱爐的熱效率，擋板起切斷作用。當(dāng)余熱回收部分處于事故狀態(tài)時(shí)，加熱爐系統(tǒng)為了裝置的正常操作將甩掉余熱回收部分繼續(xù)工作，此時(shí)要求擋板瞬時(shí)從全關(guān)的切斷狀態(tài)改為打開(kāi)的調(diào)節(jié)狀態(tài)，避免加熱爐發(fā)生爆炸等事故，保證加熱爐正常操作。
根據(jù)使用情況，要求擋板既要切斷完全密封，又要開(kāi)啟調(diào)節(jié)時(shí)靈活、可靠。
目前使用的擋板難以做到完全切斷流動(dòng)煙氣的目的，主要是在軸和擋板葉連接的端部，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為適應(yīng)裝置生產(chǎn)的波動(dòng)性(與擋板接觸的流動(dòng)介質(zhì)的溫度也隨之發(fā)生高、低變化)，為保證其高溫(500-600℃)下轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，必須留有間隙，無(wú)法將其密封。在高溫下，平面內(nèi)的膨脹變形使得擋板葉和軸連接的端部間隙也隨溫度的升高而減少。在低溫下，平面內(nèi)的膨脹變形使得擋板葉和軸連接的端部間隙也隨溫度的降低而減少。正常使用時(shí)，由于隨溫度變化的間隙的存在，使擋板無(wú)法完全密封。而擋板葉邊緣與上、下?lián)醢迦佑|為硬接觸，在制造、安裝過(guò)程中，極易損壞其密封面。在使用過(guò)程中，平面外的翹曲變形使得密封面無(wú)法正常吻合。這些不足都是造成高溫流動(dòng)介質(zhì)泄漏的原因。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
中國(guó)專(zhuān)利91102219.8披露了密封殼體和穿過(guò)殼體內(nèi)的孔延伸的轉(zhuǎn)軸之間的環(huán)形空間的密封。解決了阻斷介質(zhì)沿著軸長(zhǎng)度方向流動(dòng)，從殼體內(nèi)泄漏出去的問(wèn)題，而未解決煙氣、空氣沿著垂直于擋板軸的正常流通方向流動(dòng)的問(wèn)題。它采取的密封手段主要是依靠在軸與軸套之間的密閉空隙內(nèi)形成高壓而達(dá)到阻止介質(zhì)泄漏的目的。
根據(jù)密封擋板使用的環(huán)境特點(diǎn)，擋板長(zhǎng)期處于不轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)，只在少數(shù)情況下，才偶爾轉(zhuǎn)動(dòng)一下。但是這種擋板的靈活性、可靠性十分重要，它直接關(guān)系到裝置生產(chǎn)的安全性。目前采用兩種方法。
1)在軸和套管之間放一個(gè)暴露于大氣中的軸承，軸承里的潤(rùn)滑油在長(zhǎng)期的煙氣、大氣環(huán)境中，變于而失去作用。由此使軸承中的滾珠失去保護(hù)，直接受到煙氣和大氣的腐蝕，加上時(shí)動(dòng)時(shí)停，加速了磨振腐蝕，一段時(shí)間后，便失去了轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性、可靠性。見(jiàn)圖2。
2)在軸和套管之間放置一個(gè)暴露于大氣中的鍘刀式套管結(jié)構(gòu)，其缺點(diǎn)是軸和鍘刀尖接觸，由于其暴露于大氣和煙氣中，時(shí)動(dòng)時(shí)停，即使材料采用不銹鋼系列，也會(huì)使材料表面形成的保護(hù)膜遭到破壞產(chǎn)生嚴(yán)重的磨振腐蝕。使用一段時(shí)間后，擋板軸和鍘刀尖之間的磨擦系數(shù)大幅度增加，使其轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性、可靠性受到較大的影響。見(jiàn)圖3。
為了解決泄漏問(wèn)題，針對(duì)軸(4)和擋板葉(3)連接之間留有間隙，該間隙無(wú)法密封，造成不能完全將煙氣、空氣切斷的問(wèn)題。本發(fā)明擋板采取了新的傳動(dòng)方式(見(jiàn)圖4)，采用的檔板軸(4)為1～3對(duì)，伸到擋板筒體(1)之外面，由石墨軸承支撐，并配有齒輪(11)傳遞力矩，使兩擋板軸(4)同步逆向旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)一對(duì)擋板葉(3)象一對(duì)翅膀一樣動(dòng)作。
考慮到擋板軸(4)沿長(zhǎng)度方向在溫度下的熱膨脹的影響及一對(duì)平行擋板軸(4)之間必然存在的間隔，為了達(dá)到密封的效果，在一對(duì)平行擋板軸(4)下面設(shè)有一個(gè)密封橋(13)，橋上填滿密封填料(9)，使這對(duì)平行擋板軸(4)陷入填料(9)之中，并在填料(9)中轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將其間隙完全消除掉。(見(jiàn)圖6、8(II))在擋板筒體(1)適當(dāng)?shù)奈恢蒙希惭b環(huán)向密封槽(12)，槽內(nèi)填滿柔性密封填料(9)。在擋板葉(3)的環(huán)向外邊緣，設(shè)有一剛度相對(duì)比較大的鍘刀形密封環(huán)(10)，其目的之一是盡量減少擋板葉(3)平面外的翹曲變形。在高溫(500-600℃)工作環(huán)境下，由于熱膨脹引起的擋板葉(3)平面內(nèi)徑向變形，可由密封槽(12)上部開(kāi)口寬度方向尺寸吸收，保證擋板葉(3)環(huán)向外邊緣的鍘刀形密封環(huán)(10)，在冷態(tài)和熱態(tài)時(shí)能夠順利地切入密封槽內(nèi)。由于熱應(yīng)力而引起的擋板葉(3)平面外翹曲變形，可由擋板葉(3)環(huán)向外邊緣的鍘刀形密封環(huán)(10)切入密封槽(12)內(nèi)密封填料(9)的深度自動(dòng)解決其環(huán)向外邊緣的密封性。兩擋板軸(4)上的擋板葉(3)，象一對(duì)蝴蝶的翅膀，在運(yùn)行的過(guò)程中任意靜止位置，對(duì)流動(dòng)的煙氣、空氣進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)擋板葉(3)處于同一平面時(shí)，擋板葉(3)環(huán)向外邊緣的鍘刀形密封環(huán)(10)切入密封槽內(nèi)(12)的密封填料(9)中，從而切斷了流動(dòng)的煙氣、空氣。
針對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性、可靠性差的問(wèn)題，本發(fā)明在軸(4)和套管(7)之間放置一個(gè)石墨軸承(8)，該材料的特點(diǎn)是高強(qiáng)度、耐溫、耐腐蝕、自潤(rùn)滑，以增加擋板轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性、可靠性(見(jiàn)圖4)?？紤]到熱膨脹，在擋板軸(4)和石墨軸套(8)之間留有一間隙，擋板軸(4)靠自重，放在該石墨軸套(8)上，形成沿?fù)醢遢S(4)長(zhǎng)度方向上的線接觸，因而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)阻力很小。
由于在目前范圍內(nèi)，擋板軸是靠外力作用，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生力矩而帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)的，而產(chǎn)生外力的機(jī)構(gòu)比較經(jīng)濟(jì)，則必然在外力的發(fā)生過(guò)程中，伴隨著無(wú)緩沖過(guò)程、突然性的力的遞增現(xiàn)象，從而使石墨軸承(8)受到較大的沖擊力。這就要求石墨軸承(8)具有高強(qiáng)度。
本發(fā)明擋板采用了浸有金屬的高強(qiáng)度、耐溫、耐腐蝕、自潤(rùn)滑石墨做為軸承。以其高強(qiáng)度(抗壓強(qiáng)度≥200MPa、抗折強(qiáng)度≥60MPa)來(lái)承受由經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)生外力的機(jī)構(gòu)發(fā)力時(shí)帶來(lái)的瞬時(shí)沖擊力。以其耐溫性(使用溫度＜600℃)來(lái)適應(yīng)擋板工作環(huán)境溫度。以其耐腐蝕性來(lái)抵御煙氣和大氣對(duì)它的長(zhǎng)期腐蝕。以其自潤(rùn)滑特性，來(lái)增加擋板的轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性，并將平時(shí)的維護(hù)工作量降到最低。上述幾項(xiàng)特點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)，無(wú)疑使擋板的可靠性大幅度提高。
本發(fā)明的石墨軸承擋板可以在低于600℃的溫度下可靠作用，能承受不穩(wěn)定、低轉(zhuǎn)速及有沖擊力工作條件。
本發(fā)明中所采用的石墨軸承為抗沖擊力強(qiáng)的整體石墨軸套結(jié)構(gòu)，材料選用的是浸有金屬的高強(qiáng)度(抗壓強(qiáng)度≥200MPa、抗折強(qiáng)度≥60MPa)，耐高溫(使用溫度＜600℃)石墨。
在大型生產(chǎn)裝置中，以前使用的擋板，由于密封性、生產(chǎn)后期的靈活性、可靠性差，產(chǎn)生了大量的不必要的能量從密封不住的密封擋板中損失掉，由于長(zhǎng)期操作，擋板軸軸承部分銹蝕，使之難以在自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)作用下自動(dòng)調(diào)節(jié)，此時(shí)，則需要操作工蹬高調(diào)節(jié)擋板開(kāi)度。尤其在緊急情況下，需將密封擋板從關(guān)閉狀態(tài)迅速打開(kāi)，由于長(zhǎng)期操作，擋板軸軸承部分銹蝕，可能使密封擋板無(wú)法迅速自動(dòng)打開(kāi)，派操作工去開(kāi)，需要一定的時(shí)間。在緊急情況下，也許就在這短暫的時(shí)間內(nèi)加熱爐出現(xiàn)事故，從而引起整個(gè)裝置的停產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。正是基于上述這些，本發(fā)明擋板進(jìn)一步改善了密封擋板的密封性，生產(chǎn)后期的靈活性和可靠性，從而減少了能量損失，方便了生產(chǎn)操作，保證了裝置生產(chǎn)的連續(xù)性。


1擋板筒體2上密封擋圈 3擋板葉4擋板軸 5下密封擋圈 6襯里7套管8軸承、鍘刀環(huán)、石墨軸套9密封填料10鍘刀形密封環(huán)11齒輪 12密封槽 13密封橋
權(quán)利要求1.一種填料密封石墨軸承擋板，由擋板筒體(1)、上密封擋圈(2)、擋板葉(3)、擋板軸(4)、下密封擋圈(5)、襯里(6)、套管(7)、軸承(8)、密封填料(9)等組成，其特征是擋板軸(4)為1～3對(duì)，每個(gè)軸端部配有齒輪(11)來(lái)傳遞力距，擋板軸(4)下面設(shè)有一個(gè)密封橋(13)，橋上填滿密封填料(9)，擋板軸(4)陷入填料(9)中，軸在填料中轉(zhuǎn)動(dòng)，擋板葉(3)外邊緣設(shè)有一個(gè)鍘刀形密封環(huán)(10)，密封環(huán)切入密封填料(9)中。
2.按照權(quán)利要求1的填料密封石墨軸承擋板，其特征是1～3對(duì)軸(4)伸到筒體(1)的外面，由石墨軸承支撐，并配有齒輪(11)傳遞力距，使兩個(gè)擋板軸(4)同步逆向旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)擋板葉(3)象一對(duì)翅膀一樣動(dòng)作。
3.按照權(quán)利要求1的填料密封石墨軸承擋板，其特征是擋板葉(3)的環(huán)向外邊緣設(shè)有一個(gè)鍘刀形密封環(huán)(10)，密封環(huán)切入裝在密封槽(12)的密封填料(9)中。
專(zhuān)利摘要一種填料密封石墨軸承檔板，有1～3對(duì)檔板軸，每個(gè)軸的端部由石墨軸承支撐，并配有齒輪來(lái)傳遞力距，使兩檔板軸同步逆向旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)檔板葉象一對(duì)翅膀一樣動(dòng)作；在檔板軸下面設(shè)有一個(gè)密封橋，橋上填滿密封填料，檔板軸陷入填料之中，軸在填料中轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到完全消除其間隙；檔板葉的環(huán)向外邊緣設(shè)有一剛度大的鍘刀形密封環(huán)，切入到密封填料中，使檔板轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，密封性好。
文檔編號(hào)F16C33/78GK2237748SQ9520884
公開(kāi)日1996年10月16日 申請(qǐng)日期1995年4月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月26日
發(fā)明者闕志建, 孫興權(quán) 申請(qǐng)人:中國(guó)石化北京設(shè)計(jì)院