废旧轮胎热解反应炉专用密封摩擦副的制作方法

本发明涉及环境保护技术领域，具体涉及废旧轮胎热解反应炉专用密封摩擦副。

背景技术：

废旧轮胎是常见的固体废弃污染物，人们通过很多途径对其回收利用实现无害化处理，其中通过对废旧轮胎热解制备燃料油、碳黑就是解决方案之一,废旧轮胎热解制备燃料油、碳黑的工艺条件均在缺氧或真空环境完成,其工艺设备的密封就是需要解决的实际技术问题之一。中国发明专利（专利申请号为201310398276.5，专利名称为用于蓄热式热解炉处理废旧轮胎热解固体产物的出料装置）公开了用于蓄热式热解炉处理废旧轮胎热解固体产物的出料装置，其特征在于，包括：壳体，所述壳体上设有出料口；用于盛放所述固体产物的铺料板，所述铺料板可移动地设在所述壳体内；链板轮传动组件，所述链板轮传动组件设在所述壳体内且位于所述铺料板的上方；驱动器，所述驱动器驱动所述链板轮传动组件运转；多个刮料刮板，所述多个刮料刮板分别设在所述链板轮传动组件的传动链上，所述传动链带动所述多个刮料刮板移动，所述多个刮料刮板将所述铺料板上的所述固体产物推送到所述出料口内。解决了传统的卡料、堵塞等问题，实现出料连续的目的，大大降低了因异常维修和检修造成的运行成本，并且有效防止炭黑被磨成粉，避免扬尘引起的安全隐患，同时不破坏固体产物的物理特性。中国发明专利（专利申请号为201811630448.6，专利名称为一种废轮胎裂解设备用螺旋出渣装置）公开了一种废轮胎裂解设备用螺旋出渣装置，其特征在于：油气分离塔（1）的左侧与波纹补偿器（2）的一端法兰连接，波纹补偿器（2）的另一端与动静密封套静套（3）的一端法兰连接，动静密封套静套（3）的另一端插入动静密封套动套（5）的一端内，且动静密封套静套（3）与动静密封套动套（5）的接合处套设有石墨盘根（25），石墨盘根（25）的左端通过石墨盘根内挡环（26）固定，石墨盘根（25）的右端通过石墨盘根压盘（4）固定，动静密封套动套（5）的另一端端部固定有盲板固定法兰（22），盲板固定法兰（22）上固定有盲板（21），油气分离塔（1）的右侧与安装管（6）的一端法兰连接，安装管（6）的另一端端部固定有减速机固定法兰（8），减速机固定法兰（8）上固定有减速机（9），减速机（9）的内端与螺旋输送主动轴（13）的一端固定连接，螺旋输送主动轴（13）上分别套设有密封套（14）和调心轴承（15），密封套（14）和调心轴承（15）均固定在安装管（6）内，螺旋输送主动轴（13）的另一端与螺旋输送轴管（16）的一端插接，螺旋输送轴管（16）的另一端与螺旋输送从动轴（17）的一端插接，螺旋输送从动轴（17）的另一端端部套设有传动铜套（18），传动铜套（18）固定在铜套底座（19）内，铜套底座（19）固定在盲板（21）的内侧面上。通过设置波纹补偿器、动静密封套静套、动静密封套动套、螺旋输送轴管、第一螺旋叶片、第二螺旋叶片和石墨盘根，解决了传统的废轮胎裂解设备用出渣装置密封性差，出渣效率低的问题。

现有技术一通过设置刮料刮板、链板轮传动解决废旧轮胎热解炉出料的问题，但没有公开如何在出料的过程中隔绝空气的密封技术细节，从而避免废旧轮胎热解碳出料过程中发生氧化反应甚至燃烧的问题；现有技术二通过采用机械密封与填料密封相结合的方法，试图解决废轮胎裂解设备出渣装置普遍存在的高温热膨胀轴向变形、摩擦损耗径向窜动的密封问题，而机械密封轴向的补偿通过弹簧完成，摩擦损耗径向窜动的补偿却是填料密封无法完成的。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供废旧轮胎热解反应炉专用密封摩擦副，其特征是：包括楔型摩擦环、交叠叶片弹簧，所述楔型摩擦环内设计有压注水道、排汽孔，压注水道注入的冷却水受热产生的水汽混合物从排汽孔经交叠叶片弹簧的板片间隙排出，通过水泵将冷却水压注入到摩擦副的密封面上起润滑作用的同时产生的蒸汽形成惰性气体保护，所述楔型摩擦环由三等分分瓣环组成。

所述交叠叶片弹簧包括内圈、外圈、板片，由40～200片规格相同的矩形板片绕内圈圆作类渐开线均匀排布，每一板片均设计有联系孔，通过铰链串成两两叠压栅板幕带，内圈三等分紧贴固定在楔型摩擦环的外圆壁上，外圈与内圈同心将板片组成的栅板幕带约束在两者间的圆环内，相邻的两片板片依序叠压，前一板片的尾端部作为后一板片的支点，后一板片绕支点产生弯曲变形而起弹簧作用，每一板片弹性变形的方向指向圆心，因此交叠叶片弹簧能够通过改变板片的宽度、板片尾端部厚度调整密封摩擦副的径向补偿量，该径向补偿量接近内圈与外圈间距扣减板片尾端厚度的值，有利于工作空间有限的径向补偿。

发明人发现，轮胎由外胎、内胎和垫带构成，外胎由胎体、胎面和胎圈三个主要部分组成，胎体由多层挂胶帘布按一定的角度贴合而成，帘布通常用高强钢丝、合成纤维挂胶制作；胎面与地面接触，常用耐热、耐剪切的胶料制作；胎圈的用途是使轮胎紧密的固定在轮辋上，胎圈主要由钢丝圈、三角填充胶、钢丝圈包布组成。按充气轮胎用途可分为轿车轮胎、载重轮胎、农业轮胎、工程轮胎、特种车辆轮胎、航空轮胎、摩托车轮胎、自行车胎，而回收的废旧轮胎通常为轿车轮胎、载重轮胎、农业轮胎、摩托车轮胎、自行车胎,其结构通常为斜交轮胎、子午线轮胎。废旧轮胎回收后用于建筑填料、公路填料、制备再生橡胶、热解制备燃料油及碳黑等用途。

发明人发现，废旧轮胎热解制备燃料油、碳黑工艺要求在真空、有惰性气体保护、乏氧的密闭环境中进行，目前投入工业化生产方法有反应釜热解法、回转反应炉热解法、立式塔热解法等。反应釜热解法虽然有整胎进料无需破碎的优点，但是其耗能高、成品得率低且无法实现连续生产的原因难以推广；回转反应炉热解法由于进出料较为困难、高温动密封容易泄露污染物等原因难以推广；立式塔热解法从热动力学角度来看无疑较前两种方法具有优势，物料自上而下的动力由重力提供，热空气自下而上与物料完成热交换，进出料和热交换较容易实施，再有立式塔为静设备，高温密封问题较容易解决，但是废旧轮胎热解过程中存在橡胶长链断链后重整为沥青胶状物与钢丝团堵塞出料通道的技术难题，且废旧轮胎表面进一步热解生成热解碳硬壳并阻止内部继续热解的技术难题，再有就是废旧轮胎导热系数较低导致的热解效率低的技术难题。

发明人发现，立式热解塔为解决沥青胶状物与钢丝团堵塞出料通道的技术问题，设计了回转耙辊，回转耙辊辊面的耙钉对胶块施加向下的推力帮助沥青胶状物与钢丝团向下移动，耙钉对胶块形成搓切作用，搓碎热解碳硬壳使胶块充分完成热解过程形成热解炭，为使热解炭与钢丝团能够从回转耙辊与立式热解塔体间的环形反应室顺利向下移动出料，应配合环形反应室设计w形的出料盘体承接热解炭与钢丝团，w形的出料盘体断面为马鞍状，其中心与回转耙辊固结并一同回转，外沿设计有环形深沟槽，从而使热解炭与钢丝团从环形反应室均匀的下落到出料盘体的环形深沟槽内。

发明人发现，为保证废旧轮胎热解后热解炭出料装置处于真空、有惰性气体保护、乏氧的密闭环境中，出料装置的动密封应能解决出料盘体高温热膨胀轴向变形、受热不均径向窜动、密封材料摩擦耗损的技术问题，动密封选择机械密封结构形式，动环摩擦副设计在出料盘体上，静环摩擦副设计为楔型，楔型摩擦环通过螺旋弹簧轴向补偿解决轴向变形的问题，通过将摩擦副设计为楔型和交叠叶片弹簧弹性变形实现径向补偿，在摩擦副内设计水汽通道，通过水泵将冷却水压注入到密封面上起润滑作用的同时产生的蒸汽形成惰性气体保护。密封摩擦副包括楔型摩擦环、交叠叶片弹簧，所述楔型摩擦环内设计有压注水道、排汽孔，压注水道注入的冷却水受热产生的水汽混合物从排汽孔经交叠叶片弹簧的板片间隙排出，通过水泵将冷却水压注入到摩擦副的密封面上起润滑作用的同时产生的蒸汽形成惰性气体保护。所述楔型摩擦环由三等分分瓣环组成，楔型摩擦环组分按重量份计包括：热解炭100份，钢丝10份，古马隆树脂15～30份，氧化硼3～5份，方石英10～15份，钠长石2～3份。上述组分称量后投入密炼机混炼，混炼温度为100～120℃，上顶栓压力为0.6mpa,密炼机排出坯料后在干燥箱内静置1h，然后坯料模压成型，成型压力80～100mpa，最后成型坯料在700℃的温度、氦气保护下烧结，升温速率5℃/min，保温时间5h。所述热解炭为废旧轮胎橡胶处于真空、有惰性气体保护、乏氧的密闭环境中热解工作温度为350～400℃的固体产物，除铁、破碎后200目过筛，含碳量83.2～89.3%，灰分10.7～16.8%，吸油值dbp32～75ml/100g；所述钢丝为热解炭一同伴生的轮胎用钢丝，钢丝直径0.20～0.35mm,长度3～4cm，破断力不低于400n；方石英、钠长石细度为80目过筛。

发明人发现，废旧轮胎热解反应炉出料盘体动密封选择机械密封结构形式，由于出料盘体高温热膨胀轴向变形、受热不均径向窜动，密封面需要提供轴向、径向补偿，直径方向补偿由于出料盘体的空间受支撑架的约束造成空间有限，参照片弹簧的工作原理和结构特点，设计密封摩擦副径向补偿所需的交叠叶片弹簧。所述交叠叶片弹簧包括内圈、外圈、板片，由40～200片规格相同的矩形板片绕内圈圆作类渐开线均匀排布，每一板片均设计有联系孔，通过铰链串成两两叠压栅板幕带，内圈三等分紧贴固定在楔型摩擦环的外圆壁上，外圈与内圈同心将板片组成的栅板幕带约束在两者间的圆环内，相邻的两片板片依序叠压，前一板片的尾端部作为后一板片的支点，后一板片绕支点产生弯曲变形而起弹簧作用，每一板片弹性变形的方向指向圆心，因此交叠叶片弹簧能够通过改变板片的宽度、板片尾端部厚度调整密封摩擦副的径向补偿量，该径向补偿量接近内圈与外圈间距扣减板片尾端厚度的值，有利于工作空间有限的径向补偿。

发明人发现，出料盘体由于机械加工误差、受热变形不均的原因导致圆度无法满足要求，运转过程中需要静环摩擦副提供正反方向、量值变化的径向补偿，因此交叠叶片弹簧使用时需进行预紧以提供反方向、一定量值的径向补偿，首先，选择板片材料为硅锰钢60si2mn，弹性模量206e/gpa，许用应力412～640mpa，板片绕内圈圆作类渐开线均匀排布完毕后，根据预紧补偿量需要调整铰链长度，遵循对角形式调整原则，分两次依序预紧，首次预紧所需½量值，再次预紧剩下½量值，检查每一片板片、联系孔、铰链，确保铰链串成两两叠压栅板幕带没有出现卡结、扭转现象，一般预紧补偿量为交叠叶片弹簧总变形量的¼；楔型摩擦环需要提供正方向径向补偿时，紧贴固定在楔型摩擦环外圆壁上的三等分内圈张开，交叠叶片弹簧工作，相邻的两片板片依序叠压，前一板片的尾端部作为后一板片的支点，后一板片绕支点产生弯曲变形而起弹簧作用，每一板片弹性变形的方向指向圆心，内圈张开到一定量值时，外圈将板片组成的栅板幕带约束，促使板片产生弯曲变形的方向指向圆心，同时楔型摩擦环内设计有压注水道、排汽孔，压注水道注入的冷却水受热产生的水汽混合物从排汽孔经交叠叶片弹簧的板片间隙排出。

发明人发现，回收利用热解炭及钢丝作为制备楔型摩擦环的原材料，不仅高值利用了废旧轮胎热解的固体废弃物，楔型摩擦环的密度1.95～2.04g/cm³,抗压强度48～80mpa，抗折强度42～67mpa，气孔率6～9%，能够满足使用要求。

相对于现有技术，本发明至少含有以下优点：第一，为保证废旧轮胎热解后热解炭出料装置处于真空、有惰性气体保护、乏氧的密闭环境中，出料装置的动密封应能解决出料盘体高温热膨胀轴向变形、受热不均径向窜动、密封材料摩擦耗损的技术问题，动密封选择机械密封结构形式，动环摩擦副设计在出料盘体上，静环摩擦副设计为楔型，楔型摩擦环通过螺旋弹簧轴向补偿解决轴向变形的问题，通过将摩擦副设计为楔型和交叠叶片弹簧弹性变形实现径向补偿；第二，在摩擦副内设计水汽通道，通过水泵将冷却水压注入到密封面上起润滑作用的同时产生的蒸汽形成惰性气体保护。

附图说明

图1为本发明废旧轮胎热解反应炉专用密封摩擦副的主视结构示意图。

图2为本发明废旧轮胎热解反应炉专用密封摩擦副的a局部放大结构示意图。

图3为本发明废旧轮胎热解反应炉专用密封摩擦副的b-b剖面布置结构示意图。

图4为本发明废旧轮胎热解反应炉专用密封摩擦副的c大样平铺结构示意图。

1－板片2－外圈3－内圈4－楔型摩擦环5－排汽孔

6－压注水道7－铰链8－联系孔9－交叠叶片弹簧。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1、图2、图3、图4所示，废旧轮胎热解反应炉专用密封摩擦副，其特征是：包括楔型摩擦环4、交叠叶片弹簧9，所述楔型摩擦环4内设计有压注水道6、排汽孔5，压注水道6注入的冷却水受热产生的水汽混合物从排汽孔5经交叠叶片弹簧9的板片间隙排出，通过水泵将冷却水压注入到摩擦副的密封面上起润滑作用的同时产生的蒸汽形成惰性气体保护，所述楔型摩擦环4由三等分分瓣环组成。

所述交叠叶片弹簧9包括内圈3、外圈2、板片1，由40～200片规格相同的矩形板片1绕内圈3圆作类渐开线均匀排布，每一板片1均设计有联系孔8，通过铰链7串成两两叠压栅板幕带，内圈3三等分紧贴固定在楔型摩擦环4的外圆壁上，外圈2与内圈3同心将板片1组成的栅板幕带约束在两者间的圆环内，相邻的两片板片1依序叠压，前一板片1的尾端部作为后一板片1的支点，后一板片1绕支点产生弯曲变形而起弹簧作用，每一板片1弹性变形的方向指向圆心，因此交叠叶片弹簧9能够通过改变板片1的宽度、板片1尾端部厚度调整密封摩擦副的径向补偿量，该径向补偿量接近内圈3与外圈2间距扣减板片1尾端厚度的值，有利于工作空间有限的径向补偿。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。