气体保护粉体密封结构设计与应用

  气体保护粉体密封结构设计与应用_专业资料。设计的一种气体保护填料迷宫组合密封结构可以解决粉体介质密封因粉体颗粒进入密封装置引起密封表面磨损导致密封失效问题。该密封装置在工艺允许条件下,使少量气体通过迷宫疏齿以较大的动能进入容器内,阻止粉体颗粒进入密封腔以起到保护密封装置的作用。保护气体采用洁净气体,填料密封易于实现,且不污染环境。

  维普资讯 第3 7卷 第 1 期 石 油 化 工 设 备 Vo . 7 No 1 13 . 20 0 8年 1 月 P ETR(_ )CHEM I CAL EQUI M ENT P Jn 20 a. 08 文 章编 号 :1 0—4 62 0 ) 10 6—4 0 076 (0 8O —040 气体 保 护 粉体 密 封 结构 设 计 与应 用 李 玉 庚 ,冯殿 义 (. 1 国家 铁 路 罐 车 容 积 计量 站 锦 州 分 站 ,辽 宁 锦 州 1 1 0 200 2 辽 宁工 业 大 学 机 械 与 自动化 学 院 ,辽 宁 锦州 1 1 0 ) . 20 1 摘要 :设计 的一种 气体保 护填料 迷 宫组 合 密封结 构可 以解 决粉 体介质 密封 因粉体 颗粒进 入 密封 装 置 引起 密封表 面磨损 导致 密封 失效 问题 。该 密封 装置在 工 艺允许 条件 下 , 少量 气体通 过 迷 宫疏 使 齿 以 较 大 的 动 能 进 入 容 器 内 , 止 粉 体 颗 粒 进 入 密 封 腔 以起 到 保 护 密 封 装 置 的 作 用 。保 护 气 体 采 阻 用 洁净 气体 , 填料 密封 易于 实现 , 且不 污染环境 。 关键 词 :密封; 粉体;气体保护;泄漏量;应用 中图分 类号 :T 2 B 4 文献标 志码 :B De i n a d Ap lc to fGa — o e tn e lf r Po e sg n p ia i n o s Pr t ci g S a o wd r LIYu g ng — e . FENG a y Din— i ( .iz o a c 1 Jn h u Brn h, Na in lVo u eM e r lg n r fRal yTa k Ca , t a lm too yCe teo i o wa n r Jn h u 2 0 0,Chn ; 2 Colg fM e h n c l g n e ig & Au o t n i z o 1 1 0 ia . l eo c a ia e En ie rn t ma i o o a nn nv riy o c n lg ,Jn h u 1 1 0 , Chn ) fLio ig U ie st fTe h o o y i z o 2 0 1 ia Ab t a t A a r tc in s a f rp wd rwa e in dt o v h r b e t a o en o sr c : g sp o e t e l o o e sd sg e o s l et e p o lmh tp wd ri t o s a a s s a ur a e w o e w h c r s ls i e lf iur .U n r al e lm ke e ls f c r , i h e u t n s a al e de lowe o ii d c nd ton, he s aa— t e l l l w s p o e ton ga o pa s l b i t ta hi h s e o pr v n o d r g a f f o e e i e l o r t c i s t s a yrn h a g pe d t e e t p w e r i r m nt rng s a l c mbe . sng c e n ga s p o e to s t d s a a i e t he ne d wih n nv r ha r U i la s a r t c i n ga , he wa — e le sl m e s t e t o e ion— y m e t p lu i . e m e h nim ft o b ne e lwa na y e . n o l ton Th c a s o he c m i d s a s a l z d Them e ho ft e c l u a i t d o h ac l ton o a e ka e a d t e i n o he s a tuc ur e e dic s d. tw a e n pr c ie o r — fg s l a g n he d sg f t e ls r t e w r s us e I s us d i a tc pe a to f e tv l . i n e f c i e y K e r s s a ; p wd r g s p o e t n; g s l a a e a p ia i n y wo d : e l o e ; a r t c i o a e k g ; p l t c o 粉体介 质密 封装置存 在 的主要 问题是 由于粉 体 颗粒 进入 密封面 导致 密 封失 效 , 至 造 成密 封 表 面 甚 容器 以阻止 粉体 颗粒 进 入 密封 腔 , 由此 可 以有 效地 解 决粉 体颗 粒进入 密 封 面 导致 其 失 效 的 问题 , 为粉 体介 质密封 提供一 种新途 径 。 磨损而导致密封装置损坏 。已有许多改进的密封结 构 和抗磨 密封材 料 的研 究 , 以 在不 同 程度 上 改 善 可 粉 体介质 密封效 果 , 但仍 无 法 从根 本 上 解决 这 一 问 题口 。为此 , 中介 绍 一 种 新 型气 体 保 护 迷 宫 填 q] 文 1 气体 保 护密 封 原 理 1 1 密封原 理 . 料 组合密 封结构 , 过让 少 量 保护 气 体 泄漏 后 进 入 通 气体保 护粉 体密封 的基本 思路 是允许 保护气 体 收 稿 日期 :20 —8O 0 70一 1 作者简介 :李玉庚 (9 0)男 , 1 6一 , 辽宁锦州人 。 高级工程 师。 学士 。 从事化工装备安全 技术 与容积研究检验等工作 。 维普资讯 第1 期 李 玉庚 , : 体 保 护 粉 体 密 封 结 构 设 计 与 应 用 等 气 以一定 的速度 通 过密 封装 置进 人 容器 内 , 阻止 粉 体 进入密 封表 面而达 到保 护密封 表面 的 目的 。 量难 以控 制 , 计时 可取梳 齿数 z ~4 设 一2 。 迷宫 的泄 漏 量 q 质 量 流量 ) 以通 过单 孔 板 ( 可 模 拟计算 : q = a S e P () 1 气 体 保 护密 封结 构 由填 料 和迷 宫 两 部分 组成 , 见图 1 。图 中 , p 为容 器 内介 质工 作压 力 , 。 p 为大 气 压力 , p为保 护气 体压 力 。其 密封 原理 是 : 密封 装 在 置 中间加入压 力 高于 容器 内工 作 压力 的保 护 气体 , 其 中 S cC 一7 式中, P为迷 宫 出 口处气 体 的密 度 , g m。 S为 孔板 k/ ; 环形 面 积 , I; 1 d为环 形 间 隙平 均直 径 , T C为 环形 间 隙 ,I0 孔板 系数 , 为 迷宫系 数 。 1; 为 T t e 当梳齿 由 0 2 0 6mm 的 窄 片 组 成 , C一 . ~ . 且 0 2 . . ~O 6mm时 , 平滑 迷宫 , 板 系数 o . 5 对 孔 t 一0 7 ~ 0 85。 . 靠近容 器 内侧 采用 间隙密 封 , 许 保 护气 体 通 过 间 允 隙 以较 高 的气 速进 人 容器 , 由此 阻 止 粉 体颗 粒 进 入 密封腔 而达到 保 护密 封 表 面 的 目的 。另 一侧 ( 大 与 气接触侧 ) 可采 用常规 填料 密封 结构 , 来密 封保 护 用 气 体 以防止其 外泄 , 作 时 可根 据 实 际情 况 调 节保 操 护气体 压 力。 迷宫 系数 e 迷宫结 构 和最后 一个 迷宫 室 流体 与 的流 动状态 有关 , 音 速 流 动条 件 e随 压 比增 加 而 亚 增加 , 达到 临界 压 比 后 , 不 再 变 化 。为 此 , 先 e 首 要确定 最后 一个 迷 宫 室 的流 动条 件 , 出现 临 界速 度 的条件 是 : 卅] 一p p一 ( / ( P / p p一 ) p 一 / ) () 2 6 5 4 3 Z l 其 中 / ( ) p 南 一 p一/ —i Jx (-1r lp / + z ) c 1密封轴 . 2填料 . 3 保 护 气进 口管 . 6迷 宫 梳 齿 . 4 气 体 分 配环 5密 封 箱体 . . 图 1 气 体保 护组 合 密 封 结 构 r扁 ( 商 c 一 南) 式 中, p为人 口处 绝对 压 力 , a k为气 体压 缩 指数 , P; z为 梳齿数 。 临界压 比由下 式表示 : 一 1 2 密封 特点 . 此 密封结 构 简单 , 由于 密 封介 质 为 洁净 的保 护 气体 , 因而还 具有 易 达到 密 封 要求 和 保 护 环境 的特 点 。密封装 置与 大气 接 触侧 采 用 填 料 密封 结 构 , 可 按常 规填料 密封设 计方 法设计 。与 粉体 接触侧 采用 迷宫 结构 , 许 少 量 保 护 气 体 泄 漏 进 人 容 器 内 , 允 因 此 , 加工精 度要求 不 十分严格 , 开车前 初始磨 合 对 经 后 , 向间隙基本 不变 , 封装 置运行稳 定 。操作 时 径 密 通过 调节保 护气压 力可 以控制气 体流 过缝 隙时 的速 度 , 容易达 到经济 的工作 点 。 很 1 3 泄 漏量计 算 . 泄 漏量是 该密封 结构 的主要 设计参 数之 一 。气 流通过 迷宫流 动 时会 出 现气 体 膨胀 , 这一 过 程 通 过 (/ 1 丽 ) () 3 对 于双原 子 气 体 , 氮 气 、 气 , 一 1 4 r 如 空 k . ,c = 0 65则 有 : .8 , 一 / z O 5 + 9 . 2 1 . () 4 对理 想参 差式 或阶梯迷 宫可 用下 式估算 e 。 £= √ x1 n l - ( y ) 的迷宫 系数表示 为 : 时 一 ( 5 ) 式中, 卢为迷 宫 出 口与入 口压 比,= / 。 临界 流动 ( 多次将 势能转 变成 动 能 , 在迷 宫 槽 内能量 以热 量形 式 耗散 L 。在最 后 迷 宫 槽 内气 体 比容 增 大 , 速 4 ] 流 1 fZ , ̄ l , . 提 高 , 压力下 降 。 而 与 常规 迷 宫密 封不 同 的是 , 体 保 护密 封 结构 气 軎丽 ㈤ 迷 宫 系数 e与压 比 的关 系见 图 2 。由 图 2可 要求气体通过迷宫时具有较高的动能, 因此 , 采用的 平 滑迷宫结 构和 尽量 少 的梳齿 数 可 以少 阻力 损 失 。 理论 上梳齿 数 z 时 能量损 失最小 , =1 但考 虑到 加工 以看 出 , 当迷 宫梳 齿数 的数值 一定 时 , 迷宫 系数 随压 比 的减小 而 增大 。因此 , 过 调 整压 比可 以控 制 通 保 护气体 进入 容器 的量 , 而 控制 气 体 进入 容 器 时 进 的流速 。 制造及安装误差会使保护气体 的泄漏量过大 , 且流 维普资讯 石 油 化 工 设 备 20 0 8年 第 3 卷 7 为C . 一0 5mm, 行前 低速跑 合 。 运 8 7 6 5 4 3 2 1 1主轴 . 2轴承支架 . 3 填料 . 4 密 封 箱 体 . 7器壁 . 8 梳齿 . 5 保 护 气 体进 口管 . 6 气 体 分 配环 . 图 3 螺 旋 加 料 器 气 体保 护密 封 () 2 增加 气体分 配 环 在原 填 料 密 封箱 内靠 近 容器外 壁处 加装 一个 保 护气 进 口管 和气 体 分配 环 , 图 2 理 想 参 差 型迷 宫 系数 £ 卢和 卢 与 的关 系 其 它结 构保持 不变 。 () 3 保护 气体 保 护 气 体 采用 闪蒸 干燥 器 进空 1 4 流 体流速 . 保 护气 体通过最 后一个 迷宫 疏齿进 入容器 时 的 流速是 该组 合密封装 置设计 控制 的主要 参数 。气体 流速按 下式计 算 : “= q / S ) = ( p = () 7 气, 其温 度为 2 0℃ , 6 压力 为 0 1 a . 8MP 。 22 . 泄漏量计 算 () 1 计算条 件 容 器 工 作 压 力 P 一 0 1 5P , . 4 a 保 护气 体最 大压力 一0 1 a 温 度 T一5 3K, . 8MP , 3 最 大压 比 口 . , 气 气 体 常 数 R一 8 3 4 2 = 一0 8 空 1/ 9 = = 2 6 7/ k K), 8 . 0J ( g? 压缩系数 k . , 齿数 = , 一1 4 梳 = 2 = 其 中 J ( 0 一P / RT) 式中, T为 迷 宫 人 口气 体 温 度 , R 为 气 体 常 数 , K; 尺一83 4 M , 为保护 气体分 子量 。 1/ M 由泄漏 量 与压 比 口的关 系 可 知 , 于结 构 一 定 对 平 均环形 间 隙 C一0 5mm, 封 轴 直 径 6 . 密 0mm, 流 量 系数 口= . 。 = 0 8 = ( ) 算结 果 2计 按 式 ( ) 算 出临 界 压 比 = 3计 = = 0 4 。由于 P o 流 体 为 亚 临 界 流 动 , 式 ( ) .4 >P , 按 5 计 算迷 宫 系数 £= . 3 。 = 0 3 4 = 孑 板 环 形 面 积 S= 丌× 0 0 L = : . 6× 0 5× 1 一 . 0 的迷 宫 , 过 调节 可 以控 制保 护 气体 通 过最 后 一 通 级 梳齿 时的流速 , 以满 足对不 同颗粒 粉体 密封要 求 。 2 设 计 应 用 某公 司氢 氧化 铝生 产 线干 燥 工艺 中, 螺旋 加 用 料器 向闪蒸 干燥器 内连 续加 入 氧 化 铝粉 体 物料 ( 氧 化铝 粉体颗 粒硬 度较 高 ) 。加 料器 直 径 3 0 mm, 0 主 轴 直径 6 0mm, 干燥 器 内工作压 力为 0 1 5MP 。 . 4 a 螺旋加 料机 主轴端 与干燥器 密封 原设计 为填 料 密 封 ,0 6年 5月投 入运行 后 1周 内密 封 处漏 料 严 20 重 , 造成 主轴密封 表 面及 轴 承磨损 。 并 9 4 ×1 ( ) 由式 ( ) 进 入 干 燥 器 的保 护 气 . 2 0 m。 , 1得 体质 量流量 q 一0 0 94 k / 。 . 0 g s 23 . 气流速 度计算 气 体 密 度 p一 0 1 5× 1 / 5 3 8. ) .4 0 (3 ×2 67 = 0 9 8 k / ) 由式 ( ) . 4 ( g m。 , 7 知保 护 气 通 过 梳 齿 时 的 流 速 M 1 5 9m/ 。 一 0 . s 3 结 语 实 测空气 消耗 量 为 0 0 1k / , . 1 g s 与计 算 值 较 为 一 2 1 气体保 护密封 结构 改进 . 将 原 设 计 改 进 为 气 体 保 护 迷 宫填 料 组 合密 封 后, 为不影 响原装置 的总体 结构 , 在干燥 器 内增设迷 致 。实际气 体耗 量 略 大 于理 论值 , 能是 由于计 可 宫 密封 , 原填料 密封处 加装保 护气进 入管 , 在 在密封 算 式精 度及 加工 和安 装 过 程 中偏 心 、 轴度 等误 差 同 所 致 。此时空 气 通 过 梳齿 时 的速 度 为 1 3 2 m/ , 2 . s 如此高 的气流 速度 足 以阻 止粉 体 颗粒 进 入 密封 腔 , 保 证密 封装置 正 常工 作 。实 际 应 用表 明 , 体保 护 气 迷宫填 料组合 密封结 构有 效地 阻止 了粉体颗 粒进入 密封装 置 , 到 了预期效 果 。 达 腔内加装气体分配环, 见图 3 。 ( ) 宫梳齿设 计 为 了 防止 加 料器 主 轴 转动 1迷 时 由于振 动 等原 因引 起 梳 齿 片 与 轴 碰 撞 而 发 生 损 坏 , 齿 片采 用 0 2mm 的 J6 梳 . I3黄铜 带 制 成 , 并用 红铜丝 梯形槽 嵌缝 。梳齿数一2 梳齿 与轴 间 隙约 , 维普资讯 第 3卷 7 第 1 期 石 油 化 工 设 备 V o。37 NO。 l 1 20 0 8年 1月 P ETRo— CHEM I CAL EQUI PMENT Jn 2 0 a . 08 文章 编 号 :1 0 — 4 6 2 O ) l0 6 — 4 0 0 7 6 ( O 8 O 一 0 70 Auo S 与 C E A I tP A A S R I 在 管道 应 力分 析 中的 比较 张书俊 ,李 国斌 陈 百 炼 , ( 沙 优 易 软 件 开 发有 限公 司 ,湖 南 长 沙 长 401) 1 03 摘 要 :考 虑到 管道 静 力分析 中的难 点如 单向 约束 、 埋地 管 道等 问题 , 讨 了 Auo S 的非 线性 分 探 tP A 析 功能 , 结合 实际 的工程例题 , 并 比较 了 Auo S 与 c S I tP A AE AR I 的计 算结果 , 算例 表 明 Auo S tP A 与 C S 1 AE AR I 分析结果 非 常吻合 。针对 管道动 力 分析 中 的模 态分析 、 波 分析 、 分 析及 时间历 谐 谱 程 分析 , 用合 适的 方法保证 了 Auo S 分析 结果 的稳 定可 靠 。在 管道 应力 分析 中, tP A 精 采 tP A Auo S 度很 高、 用性 强 , 通 能够满足 电力、 石化 等行业 的 工程 应 用 。 关 键 词 :管道 ;应力分析 ; 向约束 ; 单 模态分析 ;谐波分析 ; 分析 ;时间历程分析 谱 中图分类 号 :TP 3 1 5 ;T 5 . 1. 2 Q 0 58 文 献标志 码 :B Pi e S r s a y i m p r s n b t e t PS a d CAES p te sAn l ssCo a io e we n Au o A n AR I I Z HANG h -u S uj n,L o bn,u乐国际,C IGu - i HEN Ba—in i a l ( E o tCo p , Ch n s a 4 0 1 , Ch n ) U S f r . agh 10 3 ia A b t a t Th e u t fAu o S a d CAE AR I a e c m p r d wi o e a t a n i e rn sr c : e r s l o t P A n s S I r o a e t s m c u le g n e i g h ea x mpls The c e. omp rs e u ta o on i a na y i uc ss n l — ie to a e ta n s a d a ion r s l b utn lne ra l ss s h a i g e d r c i n lr s r i t n bu i d p p dei r r v d d. n c nsd r ton o hem o a n l i , r ni nayss s e — re i e mo lng a e p o i e I o i e a i ft d la a yss ha mo ca l i , p c t u n l s sa i e hit r na y i n p pe s r s n l i , uia e t c i e wa pp i d t r m a a y i nd tm s o y a l ss i i t e s a a yss s t bl e hn qu s a le o i c e s he e fc e y a d s a iiy o y m i n l i.Au o A s a c r t nd un v r a , hus n r a e t fi inc n t b lt f d na c a a yss t PS i c u a e a i e s l t ben uia l o e i e i g pp i a i n ip we , la d g s c mia nd t y e 1 The r — i g s t b e f r ng ne rn a lc to n o r oi n a , he c li us r t a . e s t v l t d e m p e mon t a e t tA u o uisofe a ua e xa l s de s r t ha t PSA s c mpa a e wih CAESAR I a x— i o r bl t I , nd e c e h a t ri o e d m an. e d t e lt e n s m o i Ke r s p p ; s r s n l ss sn l— ie t n lr s r i t d n mi n l ss h r n c a y wo d : i e te s a a y i ; i g e d r c i a e t a n ; y a c a a y i ; a mo i o n l i ; s c r m na y i ; tm e hit r n l i a yss pe t u a l s s i s o y a a yss 参考文献 : [ 3 龚高 平 . 1 日本 I — 2 } 磨 煤 机 密封 结 构 改 造 方 案 [ ] 电 HI VS , = 1?速 T J. 力 建 设 ,0 62 () 2— 2 20 ,7 7 :93 . cl Kaa i Y.An ltc lPrdcin Te h iue o ayia e ito c n q s fr [ ] Yu eU , z ka J 6 Axsmmer lw a ayitel J .f g gfr i y ti Fo i G sL b r hSas[]Jo no c n n En Ga s Tur i e n o r 2 0 1 3 5 2 5 2 7 b n sa d P we , 0 1, 2 ( ): 5 - 5 . [ 3 沈 涌 清 . 决 密炼 机 轴 封 问 题 的新 途 径 E2 润滑 与 密 封 ,0 1 2 解 J. 20 , 1 1 3 4 — 0 5 ( ): 9 5 . [ ] E lA. eL a a eo ta tru h L b r t el[ ] 7 gi Th ekg fSemho g ayi hS asJ . n Tr n a to f AS E, 9 5, 7 3 : 1 — 2 . a s cino M 1 3 5 ( ) 1 5 1 2 [ ] 江 镇 海 . MU8型 耐腐 蚀 、 颗 粒 密 封 件 [ ] 化 工 设 备 与 防 腐 3 Z 抗 J. 蚀 , 0 1, 1 2 . 2 0 ( ): 0 [ ] Ke ro W .Le ka e oAi hou La y i h Gln s f 8 a tn J a g f r r gh t b rnt a do Sag rdTy e[] P o. c . 1 5 ,6 () 1 91 5 tg ee p J . rcIMeh E,9 2 1 62 :8 —9 . nk K. na c Co fe int fS e p d La yn t e Ga [ ] Kwa Dy mi e fce so t p e b ri h s 9 [] 朱 高 涛 , 华 . 宫 密 封 泄 漏 量 计 算 方 法 的分 析 [] 润 滑 与 4 刘卫 迷 J. 密 封 .0 6 1 6( ) 1 31. 20 ,7 4 :1-1 6 S as J .o ra O n ier gfr sT rien o r el [ ]J un 1 f gnei ubnsadP we, E n o Ga 2 0 1 2 5 4 3 4 7 0 0, 2 ( ): 7 - 7 . E] 何 立 东 . 小 强 , 锦南 . 窝 密 封 及 其 应 用 的研 究 [ _ 中 国 机 5 叶 刘 蜂 J. 械 : 程 , 0 5 2 () 1 5 - 8 7 [ 2 0 ,0 1 :8 51 5 . 6 ( 编) 许 收 稿 E 期 :2 0 — 90 t 0 70 — 3 作 者 简 介 :张 书 俊 (9 6) 男 , 南 内 乡人 , 理 研 究 员 , 士 , 事有 限元 C 1 7一 , 河 助 博 从 AE软 件 的 开 发 研 究 工 作 。

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