CN102305105B - 一种螺杆膨胀机的密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺杆膨胀机的密封结构，其特点是，所述的密封结构包括迷宫密封和碳环密封，所述的迷宫密封和碳环密封顺序安装在位于所述膨胀腔与所述轴承之间的螺杆的轴段上，其中，迷宫密封靠近膨胀腔，碳环密封靠近轴承；迷宫密封内设有通过冷却水的冷却水通道，在迷宫密封上设有与冷却水通道贯通的冷却水进口和冷却水出口；碳环密封内设有通入隔离气体的气道,在碳环密封上设有与所述气道贯通的隔离气进口和放空口。本发明克服了现有的螺杆膨胀机密封可靠性差的问题，具有耐高压、耐高温、可靠性高的优点。

Description

一种螺杆膨胀机的密封结构

技术领域

本发明涉及一种螺杆膨胀机的密封结构。

背景技术

随着各国越来越多的关注环境及能源问题，工业生产中对设备的节能改造及二次能源的利用也得到了重视。工业生产中产生的余热、废热和能量梯级变化中的节流损失等二次能源几乎遍及各个耗能行业，如电力、化工、石油、冶金、矿山、轻工等工业领域。如能有效回收利用好这部分资源，将为企业节约大量能源消耗。

螺杆膨胀机作为一种新型的余热回收装置得到了越来越广泛的应用。然而由于目前应用的螺杆膨胀机采用的密封结构大多沿用的是螺杆压缩机采用的密封形式，在膨胀机工况条件下可靠性大大降低，经常需进行维修更换，对螺杆膨胀机整机的可靠性产生了较大的影响，并成为制约螺杆膨胀机应用的主要因素之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有的螺杆膨胀机密封可靠性差的问题，提供一种用于耐高压、耐高温、可靠性高的螺杆膨胀机的密封结构。

本发明所采用的技术方案是：一种螺杆膨胀机的密封结构，所述的螺杆膨胀机在位于膨胀腔两侧的轴上安装有轴承；其特点是，所述的密封结构包括一迷宫密封和一碳环密封，顺序安装在所述螺杆膨胀机螺杆的位于所述膨胀腔与所述轴承之间的轴段上，其中，所述的迷宫密封靠近膨胀腔，所述的碳环密封靠近轴承；所述迷宫密封内设有通过冷却水的冷却水通道，在所述的迷宫密封上设有与所述冷却水通道贯通的冷却水进口和冷却水出口；所述碳环密封内设有通入隔离气体的气道,在所述的碳环密封上设有与所述气道贯通的隔离气进口和放空口。

上述密封结构，其中，所述迷宫密封包括密封座；所述密封座套设在所述的轴段上，该密封座的内壁设有多个梳齿，所述多个梳齿的齿顶与所述轴段之间设有间隙，形成冷却水通道。

上述密封结构，其中，所述的冷却水进口设置在密封座的位于邻近所述膨胀腔的一侧，所述的冷却水出口设置在密封座的位于邻近所述碳环密封的一侧。

上述密封结构，其中，还包括一第一轴套，套设在所述的轴段上，该第一轴套可随螺杆一起转动；所述的密封座套设在所述第一轴套上，该密封座的多个梳齿的齿顶与所述第一轴套之间设有间隙。

上述密封结构，其中，所述的迷宫密封上还设有蒸汽进口，所述的蒸汽进口的入口端与所述的螺杆膨胀机的平衡腔连通，该蒸汽进口的出口端与所述冷却水通道连通。

上述密封结构，其中，所述的蒸汽进口设置在迷宫密封的位于所述的冷却水进口与所述的膨胀腔之间的段上。

上述密封结构，其中，所述的碳环密封采用压缩空气作为隔离气。

上述密封结构，其中，所述碳环密封包括环形的密封腔体和石墨密封环，所述的密封腔体设有环形槽，所述的石墨密封环设置在环形槽内，套设在所述的轴段外；所述石墨密封环与所述的轴段之间设有间隙，形成通过压缩空气的气道。

上述密封结构，其中，还包括一第二轴套，套设在所述的轴段上，并可随螺杆一起转动；所述的石墨密封环套设在所述第二轴套外，在该石墨密封环与第二轴套之间设有间隙，形成通过压缩空气的气道。

上述密封结构，其中，还包括一安装定位套，所述的迷宫密封和碳环密封顺序设置在所述安装定位套内； 在所述的安装定位套上与所述迷宫密封的冷却水进口、冷却水出口以及蒸汽进口相对应的部位分别设有冷却水流入通孔、冷却水流出通孔以及蒸汽进入孔；在所述的安装定位套上与所述碳环密封的隔离气进口和放空口相对应的部位分别设有隔离气进入通孔和隔离气排出通孔。

由于本发明采用了以上的技术方案，其产生的技术效果是明显的：

1. 采用迷宫密封与碳环密封的组合形式，仅需采用压缩空气和冷却水，无需通入润滑油，具有结构简单、维护方便、成本低、可靠性高的优点；

2. 前置密封采用通入冷却水的梳齿迷宫密封结构，可有效冷却由螺杆膨胀机气缸体内腔侧向轴承侧泄漏的高温高压蒸汽，降低蒸汽温度的同时也起到了降低压力的作用，延长了迷宫密封与碳环密封的工作寿命。同时，冷却水也起到了阻隔蒸汽向轴承侧泄漏的作用；

3. 碳环密封处采用压缩空气作为隔离气，有效阻隔了轴承侧润滑油的泄漏，同时也阻隔了少量蒸汽及冷却水向轴承侧的泄漏。 

附图说明

图1示出了本发明螺杆膨胀机的密封结构的一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

如图1所示，这是根据本发明一实施例的螺杆膨胀机的密封结构,所述的螺杆膨胀机包括螺杆、膨胀腔，在位于所述膨胀腔两侧的轴上安装有轴承，对螺杆膨胀机的螺杆起到支承作用。所述的密封结构包括迷宫密封1和碳环密封2，该迷宫密封1和碳环密封2安装在螺杆膨胀机螺杆的位于膨胀腔与轴承之间的轴段31上，其中，迷宫密封1靠近膨胀腔，碳环密封2靠近轴承。本实施例中，还包括一安装定位套32，所述的迷宫密封1和碳环密封2顺序固定安装在安装定位套32内。

本实施例中，在所述的轴段31上还设有一第一轴套311, 该第一轴套可随螺杆一起转动。所述的迷宫密封1包括密封座11，密封座11套设在第一轴套311外。在密封座11的内壁（即相对于第一轴套311的一面）设有多个梳齿13，梳齿13的齿顶与第一轴套311的密封面之间留有微小的间隙14，形成曲折的通过冷却水的冷却水通道，由于是曲折流道，使液体的流动产生很大的阻力，起到阻止泄漏的作用。

在迷宫密封1的密封座11上设有冷却水进口4和冷却水出口5，所述的冷却水进口4设置在密封座11的靠近膨胀腔的一侧，冷却水出口5设置在密封座11的靠近碳环密封2的一侧，该冷却水进口4和冷却水出口5均连通于所述冷却水通道。

本实用新型所述的迷宫密封上还设有蒸汽进口6，蒸汽进口6的入口端与螺杆膨胀机的平衡腔连通，该蒸汽进口的出口端与所述冷却水通道连通。本实施例中，蒸汽进口6设置在迷宫密封的位于冷却水进口4与膨胀腔之间的段上。

在安装定位套32上与冷却水进口4、冷却水出口5和蒸汽进口6相对应的位置处分别设有冷却水流入通孔34、冷却水流出通孔35和蒸汽进入通孔36。

经预处理后的冷却水由冷却水进口4进入迷宫密封1的梳齿13与第一轴套311之间的间隙内（即冷却水通道），起到阻隔来自膨胀机的膨胀腔侧的高温高压蒸汽向轴承侧泄漏的作用。大部分冷却水由冷却水出口5流出，少部分冷却水进入膨胀机的膨胀腔侧。冷却水同时可起到较好的冷却作用。在螺杆膨胀机的实际运行过程中，来自平衡腔的蒸汽由蒸汽进入通孔36和蒸汽进口6引入迷宫密封1，密封工作压力接近膨胀机出口压力。

本实施例中所述的轴段31上还包括设有一通过轴销33与轴段31固定连接的第二轴套312, 该第二轴套可随螺杆一起转动。碳环密封2包括密封腔体21和石墨密封环22，采用压缩空气作为隔离气。密封腔体21设有环形槽211，所述的石墨密封环22设在环形槽211内，该石墨密封环22套设在第二轴套312外。在石墨密封环22与第二轴套312之间设有间隙23，形成通过压缩空气的气道。所述的碳环密封2上设有隔离气进口7和放空口8，隔离气进口7和放空口8均连通于所述气道。

在安装定位套32上与隔离气进口7和放空口8相对应的部位分别设有隔离气进入通孔37和隔离气排出通孔38。在图1所示的实施例中，隔离气进口7和放空口8均设置在密封腔体21上。具有一定压力的压缩空气由隔离气进口7进入碳环密封，防止轴承侧的润滑油向膨胀机的膨胀腔侧泄漏。少量压缩空气由冷却水出口5排出，大部分压缩空气与微量由轴承侧泄漏出来的润滑油由放空口8排放。

在另一种实施方式中，也可以不在轴段31上设置第一轴套311和第二轴套312，而是将密封座11和设有石墨密封环的密封腔体21直接套设在轴段31上。此时，由密封座11的多个梳齿13与轴段31之间的间隙构成通过冷却水的冷却水通道；由石墨密封环的内环与轴段31之间的间隙构成通过压缩空气的气道。同样起到密封的效果。

以上所述仅为举例性的说明，而并非为限制本发明。任何本技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，对本发明作出的非实质性的改进和调整，仍应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种螺杆膨胀机的密封结构，所述的螺杆膨胀机在位于膨胀腔两侧的轴上安装有轴承；其特征在于，

所述的密封结构包括一迷宫密封和一碳环密封，顺序安装在所述螺杆膨胀机螺杆的位于所述膨胀腔与所述轴承之间的轴段上，其中，所述的迷宫密封靠近膨胀腔，所述的碳环密封靠近轴承；

所述迷宫密封内设有通过冷却水的冷却水通道，在所述的迷宫密封上设有与所述冷却水通道贯通的冷却水进口和冷却水出口；

所述碳环密封内设有通入隔离气体的气道,在所述的碳环密封上设有与所述气道贯通的隔离气进口和放空口。

2.如权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述迷宫密封包括密封座；所述密封座套设在所述的轴段上，该密封座的内壁设有多个梳齿，所述多个梳齿的齿顶与所述轴段之间设有间隙，形成所述的冷却水通道。

3.如权利要求2所述的密封结构，其特征在于，所述的冷却水进口设置在密封座的位于邻近所述膨胀腔的一侧，所述的冷却水出口设置在密封座的位于邻近所述碳环密封的一侧。

4.如权利要求2所述的密封结构，其特征在于，还包括一第一轴套，套设在所述的轴段上，该第一轴套可随螺杆一起转动；所述的密封座套设在所述第一轴套上，该密封座的多个梳齿的齿顶与所述第一轴套之间设有间隙。

5.如权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述的迷宫密封上还设有蒸汽进口，所述的蒸汽进口的入口端与所述的螺杆膨胀机的平衡腔连通，该蒸汽进口的出口端与所述冷却水通道连通。

6.如权利要求5所述的密封结构，其特征在于，所述的蒸汽进口设置在迷宫密封的位于所述的冷却水进口与所述的膨胀腔之间的段上。

7.如权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述的碳环密封采用压缩空气作为隔离气。

8.如权利要求7所述的密封结构，其特征在于，所述碳环密封包括环形的密封腔体和石墨密封环，所述的密封腔体设有环形槽，所述的石墨密封环设置在环形槽内，套设在所述的轴段外；所述石墨密封环与所述的轴段之间设有间隙，形成通过压缩空气的气道。

9.如权利要求7所述的密封结构，其特征在于，还包括一第二轴套，套设在所述的轴段上，并可随螺杆一起转动；所述碳环密封包括环形的密封腔体和石墨密封环，所述的密封腔体设有环形槽，所述的石墨密封环设置在环形槽内；所述的石墨密封环套设在所述第二轴套外，在该石墨密封环与第二轴套之间设有间隙，形成通过压缩空气的气道。

10.如权利要求1~9任一项所述的密封结构，其特征在于，还包括一安装定位套，所述的迷宫密封和碳环密封顺序设置在所述安装定位套内； 

在所述的安装定位套上设有冷却水流入通孔、冷却水流出通孔以及蒸汽进入孔；所述的冷却水流入通孔与所述迷宫密封的冷却水进口对应，所述的冷却水流出通孔与所述迷宫密封的冷却水出口对应，所述的蒸汽进入孔与所述迷宫密封的蒸汽进口相对应；

在所述的安装定位套上设有压缩空气进入通孔和压缩空气排出通孔，所述的压缩空气进入通孔与所述碳环密封的压缩空气进口对应，所述的压缩空气排出通孔所述碳环密封的放空口相对应。

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