專利名稱：具有長(zhǎng)壽命密封的旋轉(zhuǎn)連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)連接器，它用于向旋轉(zhuǎn)機(jī)器(例如干燥器鼓)供蒸汽;更具體地說，是涉及一種在旋轉(zhuǎn)連接器中使用的反半徑(reverseradius)密封系統(tǒng)。
旋轉(zhuǎn)連接器長(zhǎng)期以來用于固定導(dǎo)管與旋轉(zhuǎn)機(jī)件之間的連接，這種旋轉(zhuǎn)機(jī)件可以是干燥鼓或冷卻鼓。這種旋轉(zhuǎn)連接器廣泛應(yīng)用于造紙和卷筒紙加工工藝中。當(dāng)加熱蒸汽干燥系統(tǒng)時(shí)，由于鼓和用于干燥鼓系統(tǒng)中的其它部件的長(zhǎng)度很大，因此產(chǎn)生很大的膨脹量。為了允許構(gòu)件在工作階段自由移動(dòng)并密封，在蒸汽供入端設(shè)有蒸汽連接裝置;干燥鼓的軸頸設(shè)在相對(duì)的一端，通常在這里有朝支承軸承作用的端推力。
上述類型的設(shè)備在技術(shù)上是已知的，例如由美國(guó)專利1666637。1896062和2496471號(hào)可知。這些發(fā)明利用一個(gè)在環(huán)形板密封面上形成形狀不規(guī)則的凹陷和波紋管結(jié)構(gòu)，后者的作用如同一個(gè)力的放大器，以成比例地增加作用在密封面上的壓力差。所使用的原理是使與碳密封環(huán)側(cè)面接觸的密封面形狀設(shè)計(jì)成，中心的環(huán)狀連續(xù)密封面和較大的周圍間斷密封面分別與密封環(huán)的各側(cè)面接觸;以較大的面積承受同樣的蒸汽壓力，可避免在較小的面積上卸除蒸汽壓力。
這種結(jié)構(gòu)對(duì)減小密封件的磨損貢獻(xiàn)極小，因?yàn)檎羝麎毫υ黾訒r(shí)，作用在密封件上總的力也增加;再加上密封面的凹陷也傾向于增加這個(gè)力。當(dāng)蒸汽壓力保持不變時(shí)，由于添加了減小接觸面積的槽，在密封面上的穩(wěn)態(tài)接觸壓力增加，使密封件磨損和扭矩增加。
在旋轉(zhuǎn)連接器中使用反半徑密封環(huán)可由2836439號(hào)美國(guó)專利獲知，該專利中使用了這種類型的密封件和具有連續(xù)和均勻密封面的凸緣。采用這種結(jié)構(gòu)的結(jié)果是，當(dāng)蒸汽壓力增加時(shí)，作用在密封件上的壓力增加，從而使密封件的摩擦熱增加。摩擦使密封件磨損和引起扭矩，此扭矩對(duì)鼓的旋轉(zhuǎn)起制動(dòng)作用，并減少零件壽命。
本發(fā)明的目的是提供一種使用具有增長(zhǎng)的密封壽命的反半徑密封環(huán)的旋轉(zhuǎn)連接器。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一種旋轉(zhuǎn)連接器，它的特點(diǎn)是減小密封件的摩擦，使之有較低的密封溫度和摩擦力矩。
本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)連接器用于連接蒸汽源和旋轉(zhuǎn)設(shè)備，例如造紙干燥器鼓。此連接器有一個(gè)自支承式球墨鑄鐵外殼，它由三部分組成，即端蓋、機(jī)體和耐磨板。端蓋上有一個(gè)冷凝液出口，外部的冷凝液回流系統(tǒng)與之相連。在外殼機(jī)體上設(shè)有蒸汽入口，它鄰近外殼內(nèi)端。機(jī)體外端與端蓋相連，它有一個(gè)內(nèi)腔和設(shè)在耐磨板上的孔，耐磨板處于與端蓋相對(duì)位置，并與外殼機(jī)體內(nèi)端相鄰，接管和同軸的冷凝液收集管穿過孔延伸，以便裝入旋轉(zhuǎn)設(shè)備中。
外殼上的冷凝液收集螺紋接頭設(shè)在端蓋上并與外殼軸線同軸，它朝外殼機(jī)體的內(nèi)端方向開口。收集管接頭接受回流的冷凝液，并與同樣設(shè)在端蓋中的冷凝液回流口連通。冷凝液收集管擰入收集管螺紋接頭中，它在接管內(nèi)從螺紋接頭起與接管同軸地延伸，收集管與接管兩者均伸出機(jī)體內(nèi)端，并朝旋轉(zhuǎn)鼓延伸。在內(nèi)部，接管通過一對(duì)環(huán)形碳導(dǎo)向軸承支承，這一對(duì)軸承各與機(jī)體一端相鄰;一個(gè)密封環(huán)系統(tǒng)由環(huán)形的接管凸緣構(gòu)成，凸緣從接管外表面向機(jī)體空腔內(nèi)均勻延伸，其內(nèi)表面形成一個(gè)平的徑向密封面，此密封面與含銻的反半徑密封環(huán)相接觸，此密封環(huán)也有一個(gè)平的圓周密封面。凸緣密封面上設(shè)有沿周向分布的徑向槽，用來減小密封載荷和摩擦。在接管外圓周上的壓力彈簧與接管凸緣上與密封面相對(duì)的表面接觸，將接管朝機(jī)體內(nèi)端方向偏壓，使之壓靠在反半徑密封環(huán)上。
設(shè)在接管凸緣徑向密封面上的徑向槽與外殼蒸汽壓力溝通。從而減小了作用在接管上的軸向力(這一軸向壓力力圖增加密封環(huán)上的密封壓力)，因此延長(zhǎng)了密封環(huán)使用壽命。在密封環(huán)配合表面上采用二硫化鉬層，同樣可以減少密封環(huán)的摩擦。二硫化鉬是一種高級(jí)潤(rùn)滑劑，在高溫環(huán)境和暴露在水或蒸汽中時(shí)，顯示出異常的穩(wěn)定性。
為了清楚地理解本發(fā)明，下面以舉例的方式，參考附圖作進(jìn)一步說明，其中


圖1是應(yīng)用本發(fā)明原理的旋轉(zhuǎn)連接器沿直徑方向的縱剖面圖;
圖2是沿圖1中2-2線看凸緣密封面的放大橫向剖視圖;
圖3是反半徑密封裝置縱剖面局部放大詳圖，表示偏壓彈簧、接管凸緣(截面中帶有一個(gè)槽)、反半徑密封環(huán)和旋轉(zhuǎn)連接器中與之相鄰結(jié)構(gòu)之間的相互空間關(guān)系;
圖4為沿圖2中4-4線的接管凸緣槽縱剖面放大詳圖;以及圖5是沿圖2中5-5線的接管槽剖面放大詳圖。
本發(fā)明的使用長(zhǎng)壽命密封件的旋轉(zhuǎn)連接器總體用標(biāo)號(hào)10表示，連接器中有一筒形機(jī)體12，設(shè)在此機(jī)體外端的端蓋14，以及裝在筒形機(jī)體12內(nèi)端的耐磨板16。筒形機(jī)體、端蓋和耐磨板可用球墨鑄鐵制成。端蓋14用螺栓18裝在筒形體12上，螺栓18穿過兩個(gè)對(duì)置的法蘭?？刹鸬哪湍グ?6用螺栓20裝在筒形機(jī)體12上，螺栓20穿過耐磨板法蘭并擰入筒形機(jī)體中。
筒形機(jī)體12上制有一個(gè)帶螺紋的蒸汽入口22，它與筒形機(jī)體內(nèi)部連通。凸耳24用來將筒形機(jī)體與常規(guī)的旋轉(zhuǎn)連接器的支承結(jié)構(gòu)(圖上未表示)相固定，該支承結(jié)構(gòu)支承此連接器，使之與干燥器鼓筒(圖中未表示)相鄰。端蓋14上有一個(gè)帶螺紋的冷凝液排出口26，如下面所述，它與虹吸系統(tǒng)相連。
普通的圓柱形細(xì)長(zhǎng)接管28，通過分別位于筒形機(jī)體和耐磨板內(nèi)部的圓柱形導(dǎo)套30和32，可旋轉(zhuǎn)地裝在筒形機(jī)體12和耐磨板16中。導(dǎo)套允許接管28相對(duì)于筒形機(jī)體、端蓋和耐磨板轉(zhuǎn)動(dòng)。接管上有一個(gè)向內(nèi)延伸的延長(zhǎng)段34，用于通過常規(guī)的連接方法，將接管裝在干燥器旋轉(zhuǎn)鼓上(圖中未表示)，使進(jìn)入連接器10中的蒸汽可以輸往干燥器鼓。
接管上有沿徑向向外延伸的凸緣36，設(shè)在接管上的徑向孔38使接管內(nèi)部和筒形機(jī)體12的內(nèi)腔40之間互相溝通，而內(nèi)腔40與入口22是相通的。因此，通過入口22進(jìn)入連接器10的蒸汽將進(jìn)入接管28內(nèi)，并輸往干燥器鼓(圖中未表示)。
接管28在壓縮彈簧42的作用下，受向內(nèi)的軸向偏壓。彈簧42圍繞著接管，并被壓縮在凸緣36和導(dǎo)套30之間。如后面將說明的，彈簧42的偏壓力在蒸汽或其它介質(zhì)輸入連接器之前，保持連接器的密封面相互接觸。
耐磨板16上有一個(gè)凹入的球形密封面44，球面中心在連接器10的中心線上，此軸線也就是接管28的旋轉(zhuǎn)軸線。
最好用碳或石墨制成的密封環(huán)46，設(shè)在耐磨板16和接管凸緣36之間。該密封環(huán)上有一個(gè)凸出的球形密封面48，它與耐磨板上的密封面44對(duì)應(yīng)并配合工作。由于密封環(huán)46與一般密封件的結(jié)構(gòu)形狀不同，它稱為“反半徑”(Reverseradius)式的。密封環(huán)46上還有一個(gè)外部徑向平面50，它面朝著接管凸緣36上與之相對(duì)的徑向平面52，并與之接觸。作用在接管28上的彈簧42的軸向偏壓力，使表面44和48以及50和52保持接觸。
在圖1所示的實(shí)施例中，同樣地穿過接管28的虹吸管54有一個(gè)內(nèi)端(圖上未表示)，此內(nèi)端位于干燥器鼓之內(nèi)，用于收集冷凝液。虹吸管54的外端擰入制在端蓋14上的螺紋56中，使虹吸管54和冷凝液出口26之間互相溝通。虹吸管54的外端還支承在用螺栓固定在端蓋14上的應(yīng)接板58上。
改進(jìn)的密封和耐磨特征是通過采用多個(gè)直線狀徑向槽60來達(dá)到的，這些槽制在與密封環(huán)面50接觸的接管凸緣面52上，在所公開的實(shí)施例中，6個(gè)徑向槽60(見圖2)設(shè)在面52上，它們互相間隔60°，每個(gè)槽與接管凸36的圓周邊橫交，每個(gè)槽60有兩個(gè)與周邊62橫交的平行直側(cè)邊64、一個(gè)封閉端66以及一個(gè)底面68，底面68與側(cè)邊64和周邊62橫交。
如圖2所示，槽60的徑向長(zhǎng)度基本上等于凸緣面52徑向尺寸的一半。兩個(gè)側(cè)邊64之間的槽寬最好小于槽徑向長(zhǎng)度的一半。
由于槽60與接管凸緣周邊62橫交，所以每個(gè)槽與筒形機(jī)體12中的內(nèi)腔40連通，內(nèi)腔40中的蒸汽壓力將存在于槽60中，并由于槽與壓力蒸汽連通，從而取得雙重優(yōu)點(diǎn)。
由于在內(nèi)腔40中的蒸汽壓力存在于槽60中，所以作用于槽底68上的蒸汽壓力產(chǎn)生了一個(gè)作用在接管凸緣和接管28上朝圖1中左方的軸向力，這一軸向力有助于平衡彈簧42作用在接管上的軸向力以及空腔40內(nèi)的蒸汽壓力作用在凸緣36上朝密封環(huán)46方向偏壓凸緣的軸向力，作用在凸緣36上朝密封環(huán)46方向軸向力的降低，減小了表面50和52之間以及44和48之間的摩擦，延長(zhǎng)了密封環(huán)46的使用壽命。
有了槽60，還可允許蒸汽和水進(jìn)入密封環(huán)表面50和接管凸緣表面52之間，這有利于潤(rùn)滑這些互相接觸的密封面和減小摩擦，其結(jié)果同樣可延長(zhǎng)密封環(huán)46的使用壽命。
采用低摩擦高抗磨性的密封材料可進(jìn)一步提高密封壽命。因此，最好采用含銻的碳或石墨的密封環(huán)46，且在表面44和42涂上干潤(rùn)滑劑，諸如二硫化鉬，其銷售時(shí)的商品名稱為MOLY-COAT(鉬涂層)或EVERLUBE(耐寒性潤(rùn)滑油)，采用這種材料可進(jìn)一步延長(zhǎng)密封環(huán)的壽命。
由以上所述可知，采用具有其上制有槽60的徑向平面52的接管，可以在無需復(fù)雜工藝技術(shù)的情況下，容易地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的思想，所公開的結(jié)構(gòu)和零件表明，本發(fā)明可以最佳經(jīng)濟(jì)的方式加以實(shí)施和制造。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，對(duì)本發(fā)明作出各種非實(shí)質(zhì)性的修改。
權(quán)利要求
1.和繞軸線旋轉(zhuǎn)的鼓筒一同使用的旋轉(zhuǎn)連接器，其特征是使用一種長(zhǎng)壽命密封裝置，它由以下部分組成A.一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的筒形外殼，它有一根軸線、一個(gè)內(nèi)端、一個(gè)外端、在此外殼內(nèi)的一個(gè)內(nèi)腔、一個(gè)在此外殼上與此內(nèi)腔連通的入口、一個(gè)在外殼上與外殼軸線同軸并與所述內(nèi)端相鄰的密封面，該密封面限定了所述內(nèi)腔的一部分，B.一個(gè)可同軸地沿軸向移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)地裝在外殼里面的細(xì)長(zhǎng)接管，它有一個(gè)從外殼內(nèi)端同軸地延伸出去的內(nèi)端和一個(gè)位于所述內(nèi)腔中的中心區(qū)，至少一個(gè)孔設(shè)在接管的中心區(qū)，以便與內(nèi)腔溝通，有一個(gè)制在接管中心區(qū)沿徑向伸入內(nèi)腔的環(huán)狀凸緣，凸緣有一周邊和一個(gè)制在凸緣上的徑向平密封面，它與外殼的密封面相對(duì)且沿軸向彼此相隔一定距離，有多個(gè)槽制在凸緣密封面上，它們與內(nèi)腔連通，C.一個(gè)設(shè)在外殼和凸緣密封面之間的密封環(huán)，此密封環(huán)有一個(gè)與凸緣密封面接觸的徑向外平面，有一個(gè)與上述外殼密封面接觸的內(nèi)密封面，槽中的壓力介質(zhì)幫助抵抗內(nèi)腔壓力介質(zhì)作用在凸緣上的軸向力，所述的這些槽有助于凸緣密封面和密封環(huán)外平面的潤(rùn)滑。
2.按照權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)連接器，其特征為制在接管凸緣密封面上的多個(gè)槽與接管凸緣周邊橫交。
3.按照權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)連接器，其特征為制在接管凸緣上的多個(gè)槽具有沿徑向的直線形狀，它有兩個(gè)平行的側(cè)邊，有一個(gè)封閉端，和有一個(gè)與內(nèi)腔連通的開口端。
4.按照權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)連接器，其特征為槽的徑向長(zhǎng)度基本上等于凸緣密封面徑向尺寸的一半。
5.按照權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)連接器，其特征為外殼密封面是球形的，而密封環(huán)的內(nèi)密封面是與之互補(bǔ)的凸球形。
6.按照權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)連接器，其特征為密封環(huán)含有干潤(rùn)滑劑。
7.按照權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)連接器，其特征為密封環(huán)外表面和內(nèi)表面由二硫化鉬處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及的旋轉(zhuǎn)連接器用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器，如干燥鼓。它有由一個(gè)端蓋、筒形機(jī)體和耐磨板組成的固定外殼、收集管、和偏壓在接管凸緣上的彈簧。凸緣與一個(gè)用鉬潤(rùn)滑的反半徑密封環(huán)接觸。密封環(huán)裝在耐磨密封面和接管凸緣密封面之間。在接管凸緣密封面上有多個(gè)徑向槽，因此當(dāng)蒸汽供入連接器時(shí)，減小了承受壓力差的面積，降低了密封載荷，并可用蒸汽潤(rùn)滑密封面。
文檔編號(hào)D21F5/02GK1069330SQ9210330
公開日1993年2月24日 申請(qǐng)日期1992年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月9日
發(fā)明者約翰·亨利·比特, 吉納德·利羅伊·迪姆 申請(qǐng)人:喬森公司