CN1302219A - 纸浆过滤器或洗净器及其所用的密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一用于密封一旋转件的密封结构,其特别适于密封用在木材加工业的大型冲洗和过滤圆筒内的大直径部件或鼓筒或者轴。所述洗净器包括一固定的外壳(10),一设置在外壳内的冲洗液体输送腔(12),其由一穿孔板(16)限定,和设置在所述表面(16)内侧的一旋转鼓筒,该鼓筒具有一液体可透过的穿孔表面(18),从而所谓的纸浆空间(20)被限定在所述穿孔表面(16,18)之间,洗净器在其两端设有密封结构,以将所述的旋转鼓筒相对于固定的外壳密封,该密封结构由一密封箱(26)与一设置其内的密封件形成,并且所述洗净器的特征是密封箱(26)设有向密封箱(26)内引入最好是液体的压力介质。

Description

纸浆过滤器或洗净器及其所用的密封结构

本发明涉及一纸浆过滤器或者纸浆洗净器，并且尤其是涉及用于密封其旋转构件的一密封结构。该密封很好地解决了例如与木材加工业的大型冲洗与过滤滚筒内所用的鼓筒之大直径零件的密封有关的问题。除解决了鼓筒密封中的问题，根据本发明的密封也可很好地应用于例如密封鼓筒过滤器、圆盘过滤器和木材加工业中其它相应的过滤器的轴。

业已知晓用于密封大型冲洗与过滤滚筒中所用的鼓筒之大直径零件的一些密封布置，其在我们所用的所谓的DRUMDISPLACER洗净器中的操作已经证明其具有某些缺点和一些小问题，这些缺陷和问题在操作和装置本身的使用方面往往被忽略了。美国专利第4795170号公开了用于上述DRUMDISPLACER洗净器中的一密封结构。该密封结构包括传统的所谓密封条带，这些密封条带在一密封体内被绕洗净器的鼓筒缠绕4圈或4周。可以用一已知的通过一张紧环沿轴向上的轴密封方式来实现张紧该密封件。但是，该结构的一缺陷是在后来不同的密封环圈中所达到的张紧不均匀。当密封绳索之间的摩擦和轴与密封箱之间的摩擦两者都高时，密封环圈会阻碍张紧作用；这样，靠近张紧环的第一密封被压缩并且压靠到轴上，同时剩余的密封环圈被很少地压缩并且最后的一密封环圈几乎没有被压缩。自然地，这会导致第一密封环圈的快速磨损，因而密封件出现泄漏，或者由于太松弛的张紧而出现密封泄漏。

另一密封结构公开在芬兰专利公报第66472号中，其基于使用公知的古老的编织密封绳索。在所述的解决方案中，编织的绳索要绕被密封的一圆形部件缠绕，并通过压力板在轴向支承并且通过设置在编织的绳索环圈外侧的一环件来压靠到轴上。从一外侧压力源带来的液体在环后起作用。这样一均匀的压力被导向每一编织绳索环圈，这与所谓的密封箱解决方案相反，其中密封绳索环圈的张紧是在轴向实现的。但是，该密封结构除了其积极的一面外总之是很容易损坏的。从外侧压力源带来的压力可能因某些原因，例如机械破裂、动力失效等而消失，从而占据于装置内侧的压力可能容易地冲开密封件并且造成大量的泄漏和一长久的被冲落。已经注意到由于密封件的表面不光滑，但正如其名字所指出的，其是由绳线编织而成，因此纤维容易在绳线之间穿出并且在密封件与旋转部件之间逐渐地刺穿，并且引起泄漏。

与上述所有的密封装置有关的一问题是密封件趋于随旋转件开始旋转，结果大大地降低密封效率。因此，各种类型的密封的使用和其所表现的所不希望的脆弱性，成为一密封难题。基于要密封的压力差，其大约为1巴，人们可望容易密封这种类型的一位置。但是，当考虑到密封(件)必需能将纯粹的液体和高浓度(大约15％)的纸浆两者保持在它们自己的空间内的事实时，其中旋转鼓筒的周边速度为小于0.5m/s的数量级，温度变化在40与100度之间，并且鼓筒的尺寸不需非常精确，尤其是在热膨胀后，则容易相信大多数的密封类型不能满足对此密封提出的要求。

上述问题的一解决方案公开在芬兰专利第912744号中。该方案包括一密封件和一推进件，该密封件与推进件被设置在一密封箱内并且用一夹持套筒夹住。密封件设置在密封箱内，从而其平躺在一旋转鼓筒的表面上。推进件另一方面被支承在密封箱的径向外壁上。密封件还具有一T形横截面，从而T形的杆部分设置在推进件之相应尺寸的一槽内。密封件的一基本特征是密封件与推进件之间的摩擦明显地高于密封件与被密封的表面之间的摩擦。在根据该实施例的方案中，是通过将密封件的一部分配置在推进件的内侧来确保上述基本特征的。密封件最好由塑料材料制造，其摩擦系数低并且耐化学与耐温度的性能良好。密封表面在轴向的宽度最好略小于推进件的宽度，从而当推进件(或一些推进件)用夹持套筒来压缩时，无论是套筒还是后壁都不会与密封件接触。密封件如此工作从而当密封件或密封件对被绕旋转的鼓筒压入密封箱内时，最好由弹性橡胶材料制造的推进件在轴向上被压缩，并且与此同时趋于在径向上膨胀，以将密封件紧紧地压到旋转件上。根据本发明的密封件在一简单的应用中可以替代两个编织密封绳索环，但如果需要的话可以并排地使用几个密封件。

作为上述实施例的一优选的进一步改进，值得提到一实施例，根据该实施例，推进件由一环形橡胶管形成，并且密封件通过引入橡胶管内侧的压力被压向鼓筒的表面。

在上述方案中也存在问题。首先，用作密封件的环圈是由特氟纶(聚四氟乙烯)或者相应的相对较硬的塑料材料制造的。其次，密封件在被压靠到鼓筒的表面上时会产生一非常高的力，该力除了导致密封件发热从而使其负荷加重并磨损外，还磨损鼓筒表面。结果在任何情况中的密封性能都降低了。此外，所有上述密封方法需要一特殊的密封水(水封)配置，其向密封结构带来清洁的水，以防止在密封结构与被密封的表面之间的摩擦增大，并且防止密封结构发热和破坏。一种方式是经一独立的液体入口来润滑密封结构。一些上述方案还需要一独立的推进剂配置，以在推进件内提供压力，或者是加压的空气或者是加压的液体。

本发明通过提供一密封结构来试图避免上述密封结构的缺陷，该密封结构具有比现有技术方案显著长的寿命，并且其价格仅为现有技术装置的一小部分。

本发明的密封结构的区别特征公开在所附专利权利要求书中。

根据本发明的结构配置提供优于现有技术的例如下列优点：

●密封件不能随鼓筒旋转；

●密封件与被密封的表面容易相适应；

●相对于被密封之表面的小摩擦系数导致一小的力矩，从而

    ·可以使用较高的纸浆输送压力；

    ·可以使用较高的冲洗液体输送压力；

    ·换言之，纸浆空间可以完全充满难以处理的纸浆，并且冲洗变得更有效；

●装置的价格非常经济；

●结构非常简单和可靠；

    ·没有加压的外部推进剂；

    ·没有特殊的管道来向密封结构引入推进剂；

●无需水封，或者用于水封的管道；

●没有塑料件(这样，即使密封件断裂也不会有塑料终结在工艺过程内)；

●温度波动不会影响密封结构的运作(没有膨胀塑料)；

●安装时间较短，因为

    ·仅有两个松驰的元件

    ·没有橡胶的硫化

    ·没有T形件的螺纹连接

    ·没有水环的连接或锁闭孔

●经济的设计：

    ·避免了昂贵的水环、T形件和推进件；

●该结构配置可用于所有已有洗净器、特别是DRUMDISPLACER洗净器的改型。

当将根据本发明的密封装置用于密封洗净器或圆盘、圆筒或相应的过滤器的轴时，也至少达到了上述的一些优点。这样，根据本发明的密封结构既用作洗净器或过滤器之过滤元件的密封结构，也用作它们的轴的密封结构。

下面参照附图描述根据本发明密封结构的一些优选实施例，图中：

图1表示根据本发明密封结构的一优选实施例；

图2表示根据本发明密封结构的另一优选实施例；

图3表示根据本发明密封结构的第三优选实施例；

图4表示根据本发明密封结构的第四优选实施例。

图l表示一所谓的DRUMDISPLACER洗净器的一端，局部剖视。所述的洗净器包括，就图中可看见的元件而言，一固定的外壳10、一设置在壳体内侧的冲洗液体输送腔12、其端部环14、和固定的大致圆筒形的穿孔板16，该穿孔板由轴将洗净器限定在壁处。

该洗净器还包括一设置在所述穿孔板16内侧一定距离处的冲洗滚筒，该滚筒的直径为3～5m的数量级，长度为3～10m，滚筒的表面相应地形成有一大致圆筒形的穿孔板18。在限定冲洗液体输送腔12的穿孔板16与穿孔的鼓筒板18之间，具有一空间20，该空间最好用轴向分隔壁(未示出)分隔成一些腔室，向这些腔室中输送要冲洗的纤维悬浮液。所述的空间通过鼓筒的一端部圆筒22被限定在鼓筒的端侧上，该鼓筒在轴向上清楚地延伸到空间20外侧。一所谓的过滤腔24位于鼓筒的穿孔板18的内侧。洗净器还包括用于鼓筒的密封装置，该密封装置包括一密封箱26其由输送腔12的端部环14或一相应件，一具有要密封的一表面28S的密封箱外环28，一相对件30和具有要密封面22S的鼓端圆筒22，和设置在箱内的一密封件共同限定。在该实施例中，密封结构包括一底环32，其可由金属制造，例如钢或者例如固体橡胶，该底环抵靠在相对件30上；和一密封唇34，其设置于所述环上。在DRUMDISPLACER洗净器端部的密封箱26的功能是相对于洗净器的外侧密封加压的纸浆空间20。换言之，其目的是防止纸浆与冲洗纸浆所用的冲洗液体两者经洗净器的端部漏出。

根据本发明的一优选实施例，通过在密封箱26内使用一密封唇34来实现该目的，从而压力介质被带到密封箱26的加压侧，即敞开通向纸浆空间20的一侧，该介质将密封唇34挤压到被密封的表面22S和28S上。所述的介质最好是用于冲洗纸浆的液体。压力介质以略高于空间20内之压力的一压力被引入密封箱中，从而在端部环14与端部圆筒22之间的缝隙36内产生从密封箱26向纸浆空间20内的流动。这确保纤维不能经缝隙36从纸浆空间20进入密封箱26内。本发明的一基本特征是鼓筒端部的密封结构是通过将在端部环14与端部圆筒22之间的缝隙36内的液流布置成从密封箱或相应装置产生通向纸浆空间的流动提供的。这是通过将液体以高于纸浆空间20内之压力的一压力引入密封箱中来实现的。此外，流经缝隙到纸浆空间20内的液体的体积量可以通过适当地调节缝隙36来控制，特别是考虑密封箱与纸浆空间内的压力或压力差来调节。

图1还表示冲洗液体W1是如何经一管道38被引入输送腔12中的。管道38设有一分支40，该分支将冲洗液体带至密封箱26内用作压力介质。该分支最好设有一增压泵42，以确保输送腔12与密封箱26之间的压力差。密封唇34例如通过螺钉或相应的装置固定到底环32上或者经其固定到相对件30上。

图2表示根据本发明之另一优选实施例的一密封结构，其中相对件30用一O形圈50被相对于表面28S密封，并且其中一单侧密封唇54被固定到面向密封箱26的相对件30的表面上(在所示实施例中是通过螺钉，虽然也可采用其它固定装置)，其中该密封唇的唇部被设置在被密封的一表面22S上。在该情形中O形圈密封住元件28与30之间的密封箱26，其中元件28与30彼此是相对静止的，并且密封唇54密封在固定的相对件30与旋转鼓筒的端部圆筒22之间。至少在压力介质如图1所示被引入密封箱26内时上述设计也能这样起作用，这是完全可能的。但是，图2所示的实施例是通过提供一中间环56来完成的，该中间环最好用螺栓固定在密封箱26内并在面向纸浆空间20侧的端部环14处，以密封在端部环14与端部圆筒22之间的缝隙36。所述的中间环56的作用主要是将从密封箱或相应的空间向纸浆空间的液流调节为合适的值，其次是防止纤维从纸浆空间20进入密封箱26内。使用中间环使得可以考虑每一洗净器的具体特性。例如，在纸浆空间与密封箱之间的各种压力差，其明显地影响在中间环与端部圆筒之间缝隙内的流动，最好通过调节所述的缝隙而加以控制，其中缝隙的调节是通过例如不同大小的中间环来进行的，当然这些不同大小的中间环不得与机械装置的尺寸相干涉，例如洗净器的端部环14。在该实施例中，还设有一喷嘴58，其开口在缝隙36内并且随鼓筒旋转，冲洗的水经该喷嘴以一相对高的压力向缝隙36喷射，以冲出可能已进入缝隙内的纤维。喷嘴58的设计最好是这样的，其引导一旋转的冲洗水向缝隙36内喷射，由此喷射的水流也将漂入喷嘴58与中间环56之间的区域内的纤维从缝隙36冲出。

图3表示根据本发明一第三实施例的一密封结构，其中相对件30用一O形圈50被相对于表面28S密封，正如前一实施例中的。在该实施例中，该单侧密封唇64最好用螺栓被固定到端部圆筒22上，即该密封唇64被固定到一旋转部件上。密封唇64的唇部抵靠于相对件30之面向密封箱26的表面30S上。如果希望的话，虽然不是必需的，并且如图3所示，可以在相对件30的表面30S内设置一耐磨环66，并且耐磨环的材料可具有比相对件30的材料更好的耐磨特性。环66也可被替换，从而维持密封的两个元件都容易用一新的来更换，例如在非正常操作条件的过程中或者由于错误的运行时当材料被磨损以至于密封件表面飞入密封箱内的情况下。本发明的其它实施例也一样，可以用一相应的方式来使用一专门的耐磨表面，该耐磨表面与密封唇的唇部接触并且具有比基底材料更好的滑动特性或耐磨特性。耐磨环或耐磨表面当然可以通过处理基底材料来替代，从而改善其耐磨或滑动特性。图3还表示如何将一压力介质管道40连接到密封箱26上，正如图1中所示出的，由此密封唇64被压靠到相对件30的表面30S或者耐磨环66上。该图还表示如图2的一中间环56，虽然可以省去该中间环，并且也可用图1所示的方式来适当地配置在密封箱与纸浆空间之间的液流。但是，在最好是被引入密封箱26内的液体之压力介质的压力与纸浆空间内的压力相同的情况中，使用中间环56将是合适的。

图4表示本发明的再一实施例，其中在端环14与端部圆筒22之间的缝隙36的冲洗以与上述实施例略微不同的方式配置。密封箱26本身的密封实际上可以用上述实施例中的任何方法设置，或者用事实上在本发明保护范围内的任何方式来设置；这样，在图4中，例如使用了图2中所示的密封方法。在该实施例中，最好是液体并且更好是纸浆冲洗液体的压力介质经两个路线被引入密封箱26内。在前述实施例中所述的所谓密封水(水封)经导管40被引入并且用来将密封唇54的唇部压靠到被密封的表面22S上。在该实施例中，具有一设置在密封箱26内的隔壁72，该隔壁在密封箱26之靠近纸浆空间20的端部限定一空间74。一冲洗导管76或者以图中所示的方式经隔壁72而引向空间74内，或者直接经外环28进入空间74内。隔壁72相对于密封箱在其两端及在密封箱26的周边处被密封。隔壁最好被固定到外环28上，同时例如一橡胶垫圈78将隔壁72相对于表面28S密封。隔壁72的内边缘由沿表面22S拖动的一唇部80密封。图中所示实施例的目标是在密封箱26与空间74内建立这样的条件：不需前述图中所示的清洗装置，缝隙36即可保持清洁。该构思是以高于纸浆空间20内所存在压力的一压力向空间74内引入液体。则在缝隙36内的液体流动就发生从密封箱26向纸浆空间20的流动。液体以一较低的压力经导管40被引入密封箱26的另一段中，但该压力值应当正确地设定，其追求的条件是，一些液体根据喷射器原理而在唇部80下方也流入缝隙36的过程中，可以使液体在唇部80处建立一良好润滑的密封，并且在密封唇54本身处以一稍微升高的压力而确保一密封。

作为密封唇可使用的材料为EPDM橡胶和其它相应的橡胶材料。所述密封结构以及可能与之使用的底环尽可能统一。换言之，该结构应当具有尽可能少的连接处。由于对密封结构的处理，已试验了一解决方案，其中密封结构包括两个相同长度的密封带；这样连接处就位于鼓筒圆周的相反侧处。

正如上述，根据本发明的密封结构除了能够用于鼓筒洗净器的过滤元件之密封，即鼓筒洗净器表面的端部之密封外，还能用于例如鼓筒或圆盘过滤器的轴之密封。

而且在大多数这些应用中，要密封的物体是具有大直径、通常大于500mm的一物体，其相对于纤维悬浮液具有一相对低的压力。上述实施例的应用可以修改，以用作轴的密封件，其方式是将本实施例的旋转鼓筒更换成所述过滤器中的旋转轴。

除了上述例子外，过滤器或洗净器也可以例如是一圆盘过滤器，其包括具有滤网表面或者可透水表面的圆盘，这些圆盘并列设置在一水平轴上。带有圆盘的轴被装入一大桶中，从而大桶中要被过滤的纤维悬浮液或其它悬浮液在至少靠近轴处覆盖了圆盘。在一些情形中，悬浮液甚至在高于轴的一高度处覆盖了圆盘。

而且鼓筒过滤器可以是与上述鼓筒洗净器同样的类型，但过滤器的结构可以显著地简化。其最简单的方式是，一鼓筒过滤器由一滤网表面形成，该滤网表面在其端部被固定到一水平轴上；或者由一穿孔的圆筒形成，该圆筒设置在一大桶中，该大桶中容纳有要过滤的纤维悬浮液或某些其它悬浮液。

在圆盘过滤器与鼓筒过滤器两者中，过滤元件、即在大多数情形中包括相邻段的圆盘或者鼓筒，经轴被支承到大桶端部上，从而轴被安装在轴承上通至大桶的端部，并且也相对于大桶的端部密封。在大多数应用中，洗净器处于常压(大气压)下，从而作用于密封结构上的压力仅来源于悬浮液的流体静压力。换言之，用于密封结构的液体压力不必比大气压高很多，并且仍然可以防止悬浮液流入密封空间内。

图5表示根据本发明的一优选实施例的一轴密封结构。图中所用的参考标号部分与前面图中的相同。参考标号28指一密封箱26的外环，在其(26)内侧具有由一O形密封圈50密封的一相对件30。在该实施例中要密封的旋转装置即轴用参考标号82表示。与前述实施例中的不同，在相对件30与端环14之间的密封件84与86用一分隔件88相互分开，其中分隔件88是与所谓的编织密封件中的所谓的水环为同样的类型。换言之，分隔件88为一环圈，其具有至少在导管40处的一入口，用于向密封箱26内输送密封液体。此外，与前述图中的实施例不同，具有一带两个唇部的密封环84。对于所有其它的部件和功能，图5中所示的密封结构相应于图1～4中所公开的内容。

由上述描述可以看出，已提出了一新型的密封装置，其可以在由所附专利权利要求所限定的保护范围内，即使明显地偏离了上述变型实施例。显然，上面仅作为例子提出的变型实施例留出了其它的相应应用供使用者从中选择。例如，转鼓密封结构可以是其它类型而不是密封唇；在某些情况中使用传统的O形密封圈是非常合适的。因此，包括在第一专利权利要求中所限定的所有密封装置之解决方案都包括在本发明的保护范围之内。此外，根据本发明的途径也非常适用于木材加工业外的这类应用中，即其中大型的、最好是圆筒形的表面彼此相对地运动，从而必需彼此相对地密封。

Claims (17)

1．一过滤器或洗净器，主要包括一设置在一水平轴上的过滤元件，和一大容器，其中所述的轴安装在该大容器内的轴承上，并且过滤器或者洗净器在其两端设有一密封结构，以密封所述的过滤元件、所述的轴或两者，从而防止要过滤的材料泄漏到装置的外侧，该密封结构由一密封箱(26)与设置在其内的一密封件形成，其特征是：所述的密封箱(26)设有向密封箱(26)内带来最好是液体的压力介质的装置(40)。

2．如权利要求1的过滤器或洗净器，其特征是：所述的密封件是一密封唇(35,54,64)。

3．如权利要求1或2的过滤器或洗净器，其特征是：所述的介质是用于冲洗要处理之材料的水W1或者回收的滤液。

4．如权利要求l或2的过滤器或洗净器，其特征是：所述的压力介质的压力比容纳要处理之材料的空间(20)内的压力高。

5．如权利要求1或的过滤器或洗净器，其特征是：密封箱(26)被一隔壁(72)分隔成两个腔，并且压力介质被带入这两个腔内。

6．如权利要求5的过滤器或洗净器，其特征是：所述的隔壁(72)在其两个边缘处被密封，即其相对于密封箱(26)的外环(28)和过滤元件端部圆筒(22)的表面(22S)或者轴的表面这两者被密封。

7．如权利要求5的过滤器或洗净器，其特征是：在密封箱(26)内面向容纳要处理之材料的空间(即空间74)的那部分内的介质压力比容纳要处理之材料的空间内的压力高。

8．如权利要求2的过滤器或洗净器，其特征是：密封箱(26)由输送腔(12)的端环(14)、密封箱的外环(28)、旋转的过滤元件的端部圆筒(22)或者轴以及相对件(30)来限定，并且所述的密封唇(64)被固定到旋转过滤元件的端部圆筒(22)或者轴上。

9．如权利要求8的过滤器或洗净器，其特征是：密封箱(26)的相对件(30)在密封唇(64)的唇部设有一环圈(66)，或者其抵靠到密封唇(64)之唇部的表面被处理，以改进其耐磨和/或滑动特性。

10．如权利要求2的过滤器或洗净器，其特征是：密封箱(26)由输送腔(12)的端环(14)、密封箱的外环(28)、旋转过滤元件的端部圆筒(22)或者轴以及相对件(30)来限定，并且所述的密封唇(34,54)被固定到相对件(30)上。

11．如权利要求2的过滤器或洗净器，其特征是：密封箱(26)由输送腔(12)的端环(14)、密封箱的外环(28)、旋转过滤元件的端部圆筒(22)或者轴以及相对件(30)来限定，并且所述的密封唇(34,54)经一底环(32)被固定到相对件(30)上。

12．如权利要求10或11的过滤器或洗净器，其特征是：旋转过滤元件的端部圆筒(22)之表面(22S)或者轴的表面设有一在密封唇(34,54)之唇部处的环圈。

13．如权利要求l或2的过滤器或洗净器，其特征是：密封箱(26)在其面向容纳要处理之材料的空间(20)的那端部处被一端环(14)限定，一中间环圈(56)被固定到该端环上，以控制在密封箱(26)与容纳要处理之材料的空间(20)之间缝隙内的流动。

14．一用于密封一旋转表面的密封结构，最好是密封一纤维悬浮液鼓筒洗净器或者一鼓筒过滤器的鼓筒，或者密封一圆盘过滤器或一鼓筒过滤器或一鼓筒洗净器的轴，该密封结构设置在位于旋转的圆筒状件(22)与围绕该圆筒状件或其一部分的外壳之间的一密封箱(26)内，其特征是：所述的密封结构是一密封唇(54)。

15．如权利要求14的密封结构，其特征是：所述的密封唇(34,54,64)被固定到密封箱(26)上。

16．如权利要求14的密封结构，其特征是：所述的密封唇(64)被固定到旋转的圆筒状件(22)上。

17．如权利要求14的密封结构，其特征是：面向所述密封唇(34,54,64)之唇部的表面或者被处理以改善其滑动和/或耐磨特性，或者在所述表面内设置一特殊的耐磨环或表面(66)。

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