CN100370147C - 用于超低比转速离心风机的轴封装置 - Google Patents

Abstract

一种用于超低比转速离心风机的轴封装置，安装在风机主轴上的轴套外侧固定上盖板和下盖板，与上下盖板连接的法兰焊接在风机机壳的后端盖上，上下盖板分别开有环形凹槽用以安装密封环，密封环采用三片式结构形式，密封环的环面凹槽内放置环面弹簧，通过环面弹簧使密封环紧套在轴套上，上盖板上设置两个注油孔和一个气孔。本发明采用四组八环或六组十二环构成的密封环组，可以充分减小密封环之间的气体压差，最大限度的达到密封效果。通过注油孔和气孔，可注入润滑油及通入惰性气体，达到降温和增强密封的效果。整个装置采用水平剖分式结构，可以方便维修和安装。

Description

用于超低比转速离心风机的轴封装置

技术领域

本发明涉及一种轴封装置，尤其涉及一种用于超低比转速离心风机的轴封装置，属于机械类产品的密封技术领域。

背景技术

机械密封是一种旋转机械的轴封装置。目前机械密封在流体机械类产品中的应用非常广泛，而随着产品技术水平的提高和节约能源的要求，机械密封的应用前景将更加广泛。机械密封的密封效果将直接影响整机的运行，尤其是在石油化工领域内，因存在易燃、易爆、易挥发、剧毒等介质，机械密封出现泄漏，将严重影响生产正常进行，严重的还将出现重大安全事故。因而不做好密封工作，安全无保障，生产无从谈起。

现有技术中，机械密封是靠一对相对运动的环的端面相互贴合形成的微小轴向间隙起密封作用，机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环和静环的端面组成一对摩擦副，动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的压差和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。机械密封在实际运行中不是一个孤立的部件，它是与风机的其它零部件一起组合起来运行的，同时通过其基本原理可以看出，机械密封的正常运行是有条件的，例如：风机主轴的轴向移动不能太大，否则摩擦副端面不能形成正常要求的间隙；机械密封处的风机主轴不能有太大的挠度，否则端面压力会不均匀等等。因此，只有满足类似这样的外部条件，再加上良好的机械密封自身性能，才能达到理想密封效果。

超低比转速离心风机，与普通风机相比，流量小、压力高，是一种设计和制造难度都比较大的非常规风机。这类风机大多用在石化、化纤等行业工艺生产线的关键部位。因此，对于风机的运行以及维护有较高的要求。对用于超低比转速离心风机轴端的机械密封来说，不但要求具有较小的泄漏量，还应具有较长的使用寿命。超低比转速离心风机压力较高，如采用普通的机械密封，其密封环数量以及结构，一般不能达到小泄漏量甚至是零泄漏量的要求。其次，为了提高效率，该类风机往往采用后向式叶轮，风机叶轮直径较大，会给风机及机组带来较大的振动。机组的振动，也会给密封的效果带来很大的影响。另外，普通机械密封的结构，在维修时较麻烦，必须将整个叶轮从风机的蜗壳中全部拉出，才能完成密封的维修与更换。因此，设计一种专门用于超低比转速离心风机的机械密封，具有十分重要的应用价值和工业前景。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，设计提供一种用于超低比转速离心风机的轴封装置，使之能够适应超低比转速离心风机的流量小、压力高的特性，在实际应用中，不但可以满足小泄漏或零泄漏量的工业要求，而且具有较长的使用寿命。

为实现这一目的，本发明设计的轴封装置采用水平剖分式结构，安装在风机主轴上的轴套外侧固定上盖板和下盖板，与上下盖板连接的法兰焊接在风机机壳的后端盖上，上下盖板分别开有环形凹槽用以安装密封环。密封环采用三片式结构形式，密封环的环面凹槽内放置环面弹簧，通过环面弹簧使密封环紧套在轴套上。上盖板上设置两个注油孔和一个气孔。本发明采用四组八环或六组十二环构成的密封环组，以减小密封环之间的气体压差，最大限度的达到密封效果。通过注油孔和气孔，可注入润滑油及通入惰性气体，达到降温和增强密封的效果。

本发明的具体结构为：轴套通过过盈配合安装在风机主轴上，轴套外侧固定的上盖板和下盖板为上下配对半圆，上下盖板分别通过连接螺栓与法兰连接在一起，法兰焊接在风机机壳的后端盖上。上盖板和下盖板与轴套接触的内侧分别开有环形凹槽用以安装密封环，密封环两个一组，每个密封环的环面凹槽内放置环面弹簧，通过环面弹簧使密封环紧套在轴套上。上盖板上设置两个注油孔，还开有一个气孔。轴套靠近法兰的一侧开有环形凹槽，在此环形凹槽内安装密封圈。

在每一种动力密封的设计中，最重要的问题是在获得低泄漏的同时，如何降低密封端面建的摩擦、磨损。泄漏量是最重要的密封性能参数，它在很大程度上取决于密封端面间的间隙或膜厚，而膜厚往往是由浮动的密封环的位置决定的。而密封环的位置是由作用在其上的两个相反力所决定。一个是闭合力，这个力力图使配对端面保持粘合，以减小产生泄漏的端面间膜厚值；另一个是作用在密封环面上的开启力，它由配对端面间润滑膜中的液体静压效应和动压效应产生。普通机械密封用于低比转速离心风机的轴端机械密封时，往往会发生端面间流体汽化，使瞬时开启力大于闭合力，造成端面的瞬间打开而产生严重泄漏。鉴于此，本发明中的密封环采用三片设计，密封环环面由弹簧紧固。可以根据工作条件，自适应的控制闭合力的大小。当工作条件或环境条件发生变化时，由环面弹簧来提供足够的闭合力，以避免过大的润滑膜厚。另外，该密封环设计还可避免由于端面液体全部汽化而可能造成的完全干摩擦，使端面磨损减小而大大延长密封的使用寿命。

为了适应低比转速离心风机高压力，本发明中根据风机的工作特点，采用四组八环或六组十二环的结构，充分减小密封环与密封环之间的气体压差，最大限度的达到密封效果。

为了满足苛刻的工业应用条件，在轴封装置的上端盖上开有气孔，可通入惰性气体，达到零泄漏的要求。在采用气体阻塞技术中，压力气体由气孔引入，产生流体的静压推力，并提供内部的流体静压平衡，从而使接触载荷均匀发布，同时也可作为密封端面的润滑剂和冷却剂，消除磨屑。气体阻塞技术具有以下优点：可靠性高，安装方便；显著控制热量的产生，降低了温升，减小了磨损，提高了密封的寿命；采用惰性气体可确保阻塞流体不会污染风机气体工质，并可避免因阻塞流体泄漏引发的环境污染问题。

另外，考虑到维修与安装的方便，本发明的轴封装置采用水平剖分式结构，这样在轴封装置维修时，不必将整个叶轮从风机蜗壳中拉出，避免破坏风机原有的安装间隙，大大缩短了安装维修的时间。

附图说明

图1为本发明密封装置的结构示意图。

图1中，1、2为注油孔，3为上盖板，4为密封环，5为轴套，6为下盖板，7为连接螺栓，8为法兰，9为风机主轴，10为密封圈，11为气孔，12为风机机壳后盖板，13为环面弹簧。

图2为本发明中密封环的结构示意图。

图2中，a为密封环的主视图，b为密封环的侧视图；13为环面弹簧，4为密封环。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步详细描述。

本发明的用于超低比转速离心风机的轴封装置结构如图1所示，采用水平剖分式结构，轴套5通过过盈配合安装在风机主轴9上，轴套5外侧固定的上盖板3和下盖板6为上下配对半圆，上下盖板分别通过连接螺栓7与法兰8连接在一起，法兰8通过焊接安装在风机机壳的后端盖12上。上盖板3和下盖板6与轴套5接触的内侧分别开有环形凹槽用以安装密封环4。密封环4两个一组，由四组八环或六组十二环构成密封环组结构。每个密封环4的环面凹槽内放置环面弹簧13，通过环面弹簧13使密封环4紧套在轴套5上。密封环4的轴向位置由上盖板3及下盖板6确定。密封上盖板3上设置两个注油孔1、2，还开有气孔11。轴套5靠近法兰8的一侧开有环形凹槽，在此环形凹槽内安装密封圈10。

图2为本发明中密封环的结构示意图。

如图2所示，本发明中的密封环4采用三片式结构形式，通过密封环4的环面凹槽内放置的环面弹簧13，使密封环4紧套在轴套5上。

为适应超低比转速离心风机较高的工作压力，本发明采用四组八环或六组十二环的密封环组结构，充分减小密封环与密封环之间的气体压差，最大限度的达到密封效果。密封环4环面与轴套5之间的间隙，可以根据工作条件，通过弹簧弹性，自适应控制闭合力的大小，来进行调节。当工作条件或环境条件发生变化时，由环面弹簧13来提供足够的闭合力，以避免过大的润滑膜厚。密封环4的设计还可避免由于端面液体全部汽化而可能造成的完全干摩擦，使端面磨损减小而大大延长密封的使用寿命。密封上盖板3上设置两个注油孔1、2，以便定期向密封装置注入润滑油(一般不超过两个月一次)，以达到降温和增强密封的效果。为满足苛刻的工业应用条件，在密封上盖板上开有气孔11，可通入惰性气体，达到零泄漏的要求。轴套5与法兰8之间的密封圈10可以进一步增强密封效果。整个密封装置采用水平剖分式结构，可以方便维修和安装。

Claims (3)

1.一种用于超低比转速离心风机的轴封装置，其特征在于采用水平剖分式结构，轴套(5)通过过盈配合安装在风机主轴(9)上，轴套(5)外侧固定的上盖板(3)和下盖板(6)为上下配对半圆，上下盖板分别通过连接螺栓(7)与法兰(8)连接在一起，法兰(8)焊接在风机机壳的后端盖(12)上，上盖板(3)和下盖板(6)与轴套(5)接触的内侧分别开有环形凹槽用以安装密封环(4)，密封环(4)两个一组，每个密封环(4)的环面凹槽内放置环面弹簧(13)，通过环面弹簧(13)使密封环(4)紧套在轴套(5)上，上盖板(3)上设置两个注油孔(1、2)和一个气孔(11)，轴套(5)靠近法兰(8)的一侧开有环形凹槽，环形凹槽内安装密封圈(10)。

2.根据权利要求1的用于超低比转速离心风机的轴封装置，其特征在于所述密封环(4)有四组八环或六组十二环，构成密封环组结构。

3.根据权利要求1的用于超低比转速离心风机的轴封装置，其特征在于所述密封环(4)采用三片式结构形式。

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