一种回转窑的密封装置及回转窑的制作方法

本发明属于回转窑，涉及一种回转窑的密封装置及回转窑。

背景技术：

1、回转窑是一种广泛应用于建材、冶金、化工等行业的热工设备，主要用于物料的煅烧、焙烧、干燥、热解等。回转窑的主要零部件如下：筒体是回转窑的主要部件，通常由钢板卷制而成，内部有时衬有耐火材料；支撑装置包括托轮和轮带，用于支撑筒体，并保证其稳定运转；传动装置包括电机、减速机、大小齿轮等，负责驱动筒体转动；窑罩包括窑头罩和窑尾罩，是进料端和出料端的装置，确保物料能够顺利进出。在回转窑的运行过程中，物料从回转窑的一端（通常是高端）进入，随着筒体的缓慢旋转，在重力作用下逐渐向另一端移动，在移动过程中，物料受到高温加热，完成物理或化学变化，同时产生的气体则从另一端排出，因而为了防止气体和灰尘外溢、热量散失，通常需要筒体和窑罩之间设置密封装置。

2、目前，回转窑的筒体与窑罩之间的密封形式常采用迷宫密封、叠片密封、填料密封等，但是在实际的应用中，由于回转窑的尺寸较大，所处环境多样，工况复杂，条件苛刻，运转过程具有强烈的系统依赖性、时变性，因而在运行过程中会出现跳动、摆动、轴向移动等现象，从而导致筒体与窑罩之间的连接部难以密封。另外，当筒体与窑罩之间的端面密封副的密封面为平面时，即在筒体与窑罩之间形成平面-平面端面密封副，虽然该平面-平面端面密封副能在一定程度上克服因跳动、摆动、轴向移动等现象而导致的密封性能差等问题，但是当筒体的跳动、摆动幅度较大或变化速度较快时，平面-平面端面密封副在轴向和径向两个方向上的补偿能力、静环的跟随性均难以满足要求，结果是在筒体与窑罩之间的两个密封面难以紧密贴合，容易形成微小间隙，从而出现密封副泄露，特别是，在筒体跳动、摆动、轴向移动等因素影响下，容易使平面-平面端面密封副的两个密封面出现不平行问题，导致密封副周向力分布不均匀、接触不良、磨损不均、密封性能差、可靠性低、使用寿命短等缺陷。因此，如何有效提供密封副在轴向和径向两个方向上的补偿能力、对中性和跟随性，对于有效提高筒体与窑罩之间的密封效果以及促进回转窑的广泛使用具有重要促进意义。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便、适应性好、可靠性高、密封效果好、使用寿命长的回转窑的密封装置及包括该密封装置的回转窑。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种回转窑的密封装置，包括动环和静环，所述动环和所述静环相互接触且相对转动而形成球面-锥面端面密封副，即在回转窑的筒体和窑罩之间通过所述动环和所述静环相互接触且相对转动而形成球面-锥面端面密封副；所述动环在远离所述静环的一侧与所述筒体固定且密封连接；所述静环通过补偿器与所述窑罩弹性且密封连接；所述静环的中部设有转动副；所述静环在靠近所述窑罩的一侧连接有用于向所述球面-锥面端面密封副施加轴向力的轴向施力组件。

4、作为上述技术方案的进一步改进：在运行时，所述球面始终位于所述锥面包裹范围内，使所述动环与所述静环始终相互接触且相对转动而形成球面-锥面端面密封副。

5、作为上述技术方案的进一步改进：所述动环为整体式动环或分体式动环，设置在所述筒体和所述窑罩之间。

6、作为上述技术方案的进一步改进：所述分体式动环由至少2节具有相同内径及外径的圆环段可拆搭接或薄层焊接构成。

7、作为上述技术方案的进一步改进：所述分体式动环由2节具有相同内径及外径的圆环段可拆搭接或薄层焊接构成。

8、作为上述技术方案的进一步改进：所述静环为整体式静环或分体式静环，设置在所述筒体和所述窑罩之间。

9、作为上述技术方案的进一步改进：所述分体式静环由至少2节具有相同内径及外径的圆环段可拆搭接或薄层焊接构成。

10、作为上述技术方案的进一步改进：所述分体式静环由2节具有相同内径及外径的圆环段可拆搭接或薄层焊接构成。

11、作为上述技术方案的进一步改进：所述2节具有相同内径及外径的圆环段的可拆搭接的接口部位涂抹密封胶。

12、作为上述技术方案的进一步改进：所述动环的密封面为球面，所述静环的密封面为锥面。

13、作为上述技术方案的进一步改进：所述动环的密封面为锥面，所述静环的密封面为球面。

14、作为上述技术方案的进一步改进：所述动环与所述筒体之间设有动环座，所述动环通过所述动环座与所述筒体固定且密封连接。

15、作为上述技术方案的进一步改进：所述动环与所述动环座可拆卸连接。

16、作为上述技术方案的进一步改进：所述动环与所述动环座之间设有周向限位止口。

17、作为上述技术方案的进一步改进：所述静环与所述补偿器之间设有静环座，所述静环通过所述静环座与所述补偿器固定且密封连接。

18、作为上述技术方案的进一步改进：所述静环与所述静环座可拆卸连接。

19、作为上述技术方案的进一步改进：所述静环与所述静环座之间设有周向限位止口。

20、作为上述技术方案的进一步改进：所述补偿器与所述窑罩可拆卸连接。

21、作为上述技术方案的进一步改进：所述轴向施力组件的数量至少为2个，每个所述轴向施力组件连接在所述静环座靠近所述窑罩一侧的圆环端面上。

22、作为上述技术方案的进一步改进：所述轴向施力组件为液压缸、气缸、弹簧中的任意一种。

23、作为上述技术方案的进一步改进：所述静环中设有至少2个注油孔，每个所述注油孔的输出端分布在同心圆的圆周线上。

24、作为上述技术方案的进一步改进：所述注油孔的输出端朝向所述球面-锥面端面密封副的密封面，所述注油孔的输入端连接注油泵。

25、作为上述技术方案的进一步改进：在运行时，通过所述注油泵和所述注油孔向所述球面-锥面端面密封副注入润滑剂。

26、作为上述技术方案的进一步改进：所述注油孔的输出端的形状为凹槽或圆孔。

27、作为上述技术方案的进一步改进：所述注油孔的输出端的形状为凹槽。

28、作为上述技术方案的进一步改进：所述注油泵为齿轮泵、螺杆泵、柱塞泵、凸轮泵、蠕动泵、滑片泵中的一种。

29、作为上述技术方案的进一步改进：所述润滑剂为液体润滑剂或润滑脂。

30、作为上述技术方案的进一步改进：当所述润滑剂为液体润滑剂时，所述注油泵采用齿轮泵，或螺杆泵，或柱塞泵；当所述润滑剂为润滑脂时，所述注油泵采用齿轮泵、螺杆泵、凸轮泵、蠕动泵、滑片泵中的一种。

31、作为上述技术方案的进一步改进：所述注油孔在所述静环的轴线方向贯穿所述静环和所述静环座。

32、作为上述技术方案的进一步改进：所述注油孔的输出端位于所述静环的轴向上，所述注油孔的输入端位于所述静环的径向上。

33、作为上述技术方案的进一步改进：所述静环或所述静环座的中部设有转动副。

34、作为上述技术方案的进一步改进：所述转动副对称地设置在所述静环座或所述静环的两侧。

35、作为上述技术方案的进一步改进：所述转动副包括主轴、轴承、轴承座；所述轴承是滚动轴承，或滑动轴承，或球形关节。

36、作为上述技术方案的进一步改进：所述转动副的主轴与所述静环或所述静环座固定连接。

37、作为上述技术方案的进一步改进：所述转动副为滚动轴承副、滑动轴承副、球形关节副中的任意一种。

38、作为上述技术方案的进一步改进：所述静环或所述静环座的下方设有滑动副，所述滑动副设置在刚性支架或刚性平面上。

39、作为上述技术方案的进一步改进：所述滑动副上固定连接有连杆，所述滑动副通过所述连杆与所述转动副固定连接；所述连杆与所述转动副的轴承座固定连接。

40、作为上述技术方案的进一步改进：所述滑动副采用导轨与滑块组合机构、滚轮与导轨组合机构、线性轴承与导轨组合机构中的任意一种。

41、作为上述技术方案的进一步改进：所述补偿器为金属膨胀节或非金属膨胀节。

42、作为上述技术方案的进一步改进：所述补偿器为非金属膨胀节。

43、作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种回转窑，所述回转窑包括上述的密封装置。

44、与现有技术相比，本发明的优点在于：

45、（1）针对现有密封装置中存在的结构复杂、成本高、适应性差、可靠性差、密封效果差、使用寿命短等缺陷，本发明中创造性的提出了一种回转窑的密封装置，在回转窑的筒体与窑罩之间设置动环和静环，动环和静环相互接触且相对转动而形成球面-锥面端面密封副，该球面-锥面端面密封副是由球面和锥面配合使用的密封副，一方面，球面具有一定的曲率半径，具有自动调心功能和自动对中能力，可以提供更好的自适应性，能够自动调整与锥面的接触状态，因而由球面和锥面配合使用形成的球面-锥面端面密封副，能够更好地适应回转窑运行过程中的轴向位移、径向跳动、角度偏移、同轴度偏差等，以及能够有效补偿因安装误差、轴向窜动或热胀冷缩等因素引起的微小间隙，从而保持密封的紧密性，另一方面，锥面具有一定的倾斜角度，可以通过锥面紧密贴合球面在二者之间形成有效的密封屏障，能够产生较大的接触压力和密封比压，从而能够增强球面-锥面端面密封副的密封效果，并实现对筒体与窑罩之间的有效密封，同时，锥面的密封面还有助于引导介质流动，减少泄漏的可能性，因而在由球面和锥面配合使用形成的球面-锥面端面密封副具有优异的适应性和密封性，在此基础上，在静环上连接补偿器和轴向施力组件，由此可在球面-锥面端面密封副上形成具有预紧、补偿和缓冲功能的随动部件，该随动部件始终保持良好的随动性，使得静环对动环的追随性能优良，可以灵活地全方位运动，补偿动环与静环的对中偏差、角度偏移，以及动环的轴向位移、径向跳动等，确保密封副的密封面能够持续接触，提高密封副的可靠性。本发明密封装置，能够实现对回转窑的筒体与窑罩的持续有效密封，具有结构简单、使用方便、适应性好、可靠性高、密封效果好、使用寿命长等优点，是一种适应性好且密封性能优异的新型密封装置，可广泛用于回转窑等设备中，使用价值高，应用前景好。

46、（2）本发明密封装置中，在静环或静环座的下方设置滑动副，在静环或静环座的中部设置转动副，并通过连杆连接滑动副和转动副，由此可促使静环或静环座灵活地沿轴线方向滑动，使静环具有良好的轴向随动性，以适应补偿器伸缩等引起的静环轴向位移，减免相关零部件因轴向位移而导致的拘束应力，提高装置可靠性。特别的，在动环、静环、补偿器、转动副、滑动副和轴向施力组件等部件的共同作用下，更有利于实现对回转窑的筒体与窑罩的持续有效密封。

47、（3）本发明还提供了一种回转窑，在筒体与窑罩之间使用本发明改进的密封装置，具有以下优势：（a）运行条件更好，通过在筒体与窑罩之间设置密封装置，可以有效适应外部因素变化并能使回转窑始终保持优异的密封效果，进而能够有效避免发生气体和灰尘的外溢，以及热量的散失，使得回转窑能够长时间的正常运行；（b）能耗低，通过设置密封装置提升密封性能，从而有助于减少热量损失，降低能源消耗；（c）适应高温环境，采用的密封装置能够更好的适应高温条件下的热膨胀效应，因而在回转窑的工作温度下也能减少泄露；（d）物料泄漏少，采用的密封装置可以减少物料从窑罩与筒体连接部位泄露，提高生产效率并减少环境污染；（e）安装维护方便，采用的球面-锥面端面密封副，能够有效降低筒体和窑罩找正的精度要求，使得回转窑的安装和维护更加便捷，易于调整和更换密封件；（f）维护维修费用低，采用的球面-锥面端面密封副，能够有效减少密封摩擦过程中的设备磨损，以及有效提高设备可靠性，从而可以延长设备的维修周期和使用寿命，显著减少检维修成本和停机减产损失。