CN104791488B - 石油化工用波纹管机械密封结构 - Google Patents

石油化工用波纹管机械密封结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石油化工用波纹管机械密封结构，包括密封环头，该密封环头与波纹管的一端焊接固定，该波纹管的另一端焊接在尾座上，该密封环头包括撑环、镶嵌座和密封环片，所述撑环一端与波纹管的端部焊接，另一端设置有两个台阶，该两个台阶包括位于内部的内台阶和位于外部的外台阶；所述镶嵌座固定于撑环的外台阶上，所述密封环片的一端安装于内台阶上，该密封环片的一端的内表面与内台阶的与中心轴线平行的台阶面接触，该密封环片的另一端从镶嵌座的端面露出，该镶嵌座的内表面与密封环片的外表面挤触，该撑环的膨胀系数大于密封环片的膨胀系数。该机械密封结构可以有效的提高波纹管的机械密封性能，减少介质的泄漏。

Description

石油化工用波纹管机械密封结构
技术领域
本发明涉及一种机械密封结构，特别是指石油化工用波纹管机械密封结构。
背景技术
机械密封件是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力(或磁力)作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。高温热油是石油化工领域比较常见的介质工况，一般温度在300-400度，该工况通常采用波纹管机械密封，然目前的波纹管机械密封结构比较简单，如图1所示，其包括密封环头，该密封环头包括一个金属连接件，用于与波纹管端部密封，同时还包括位于金属连接件内侧的一个密封环片，然由于高温热油的影响，密封环容易变形，因此密封环端面密封性能降低，泄漏量较大，造成物料浪费和环境污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种石油化工用波纹管机械密封结构，该机械密封结构可以有效的提高波纹管的机械密封性能，减少介质的泄漏。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种石油化工用波纹管机械密封结构，包括密封环头，该密封环头与波纹管的一端焊接固定，该波纹管的另一端焊接在尾座上，该密封环头包括撑环、镶嵌座和密封环片，所述撑环一端与波纹管的端部焊接，另一端设置有两个台阶，该两个台阶包括位于内部的内台阶和位于外部的外台阶；所述镶嵌座固定于撑环的外台阶上，所述密封环片的一端安装于内台阶上，该密封环片的一端的内表面与内台阶的与中心轴线平行的台阶面接触，该密封环片的另一端从镶嵌座的端面露出，该镶嵌座的内表面与密封环片的外表面挤触，该撑环的膨胀系数大于密封环片的膨胀系数；所述镶嵌座包括一个筒体、焊接环和压实环，所述焊接环和压实环分别设置在筒体的两端，该焊接环内侧表面与中心轴线之间的间距小于筒体内侧表面与中心轴线之间的间距，该焊接环依靠在外台阶的台阶面上且与撑环焊接固定，所述密封环片的端部倚靠在焊接环的与中心轴线垂直的端面上，所述压实环的内侧表面依靠在密封环片的外表面。
作为一种优选的方案，所述密封环片为一个轴向剖面为T型的密封环片，该密封环片的两个端部的端面与中心轴线垂直。
作为一种优选的方案，所述密封环片为石墨制成的密封环片。
作为一种优选的方案，所述撑环为304不锈钢制成的撑环。
采用了上述技术方案后，本发明的效果是：由于该密封环头包括撑环、镶嵌座和密封环片，所述撑环一端与波纹管的端部焊接，另一端设置有两个台阶，该两个台阶包括位于内部的内台阶和位于外部的外台阶；所述镶嵌座固定于撑环的外台阶上，所述密封环片的一端安装于内台阶上，该密封环片的一端的内表面与内台阶的与中心轴线平行的台阶面接触，该密封环片的另一端从镶嵌座的端面露出，该镶嵌座的内表面与密封环片的外表面挤触，该撑环的膨胀系数大于密封环片的膨胀系数，因此，在对高温热油进行输送时，撑环和密封环片都会发生热变形，撑环的变形量要比密封环片的变形量大，因此，撑环的内台阶变形量大，内台阶会支撑并挤推密封环片的一端使其具有向另一端翻转的趋势，这样该挤推力使密封环片的另一端的端面外侧部变形量大于内侧部的变形量，而密封环片的另一端自身变形内侧部的变形量大于外侧部的变形量，因此，两个变形可相互之间抵消部分，从而使密封环片的端部整体变形量小，密封配合得到了保障，提高了密封性能和密封效果，减少介质的泄漏。
又由于所述镶嵌座包括一个筒体、焊接环和压实环，所述焊接环和压实环分别设置在筒体的两端，该焊接环内侧表面与中心轴线之间的间距小于筒体内侧表面与中心轴线之间的间距，该焊接环依靠在外台阶的台阶面上且与撑环焊接固定，所述密封环片的端部倚靠在焊接环的与中心轴线垂直的端面上，所述压实环的内侧表面依靠在密封环片的外表面，该镶嵌座可以有效的约束密封环片，方便焊接固定的同时限制了密封环片的外表面的变形。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是背景技术的结构示意图；
图2是本发明实施例的结构剖视图；
图3是密封环头的结构剖视图；
附图中：1.尾座；2.波纹管；3.密封环头；31.撑环；311.外台阶；312.内台阶；32.镶嵌座；321.焊接环；322.筒体；323.压实环；33.密封环片；34.金属连接件；4.中心轴线；5.挤推力变形线；6.自身变形线。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
本发明中描述的内和外是以相对中心轴线4的位置而确定的，靠近中心轴线4的为内侧，远离中心轴线4的为外侧。
图1表示了目前现有的波纹管2机械密封结构，该机械密封结构中，密封环头3包括了两个结构，该密封环头3包括一个金属连接件34，用于与波纹管2端部密封，同时还包括位于金属连接件34内侧的一个密封环片33，该结构中，在输送高温热油时，密封环片33的端面会自身变形造成密封性降低，泄漏大量热油。
如图2和图3所示，一种石油化工用波纹管2机械密封结构，包括密封环头3，该密封环头3与波纹管2的一端焊接固定，该波纹管2的另一端焊接在尾座1上，该密封环头3包括撑环31、镶嵌座32和密封环片33，所述撑环31一端与波纹管2的端部焊接，另一端设置有两个台阶，该两个台阶包括位于内部的内台阶312和位于外部的外台阶311；所述镶嵌座32固定于撑环31的外台阶311上，所述密封环片33的一端安装于内台阶312上，该密封环片33的一端的内表面与内台阶312的与中心轴线4平行的台阶面接触，该密封环片33的另一端从镶嵌座32的端面露出，该镶嵌座32的内表面与密封环片33的外表面挤触，该撑环31的膨胀系数大于密封环片33的膨胀系数。
其中，所述镶嵌座32包括一个筒体322、焊接环321和压实环323，所述焊接环321和压实环323分别设置在筒体322的两端，该焊接环321内侧表面与中心轴线4之间的间距小于筒体322内侧表面与中心轴线4之间的间距，该焊接环321依靠在外台阶311的台阶面上且与撑环31焊接固定，所述密封环片33的端部倚靠在焊接环321的与中心轴线4垂直的端面上，所述压实环323的内侧表面依靠在密封环片33的外表面。
所述密封环片33为一个轴向剖面为T型的密封环片33，该密封环片33的两个端部的端面与中心轴线4垂直。所述密封环片33为石墨制成的密封环片33，该石墨密封环片33的膨胀系数为4.8-5.1×10–6/K，所述撑环31为304不锈钢制成的撑环31，膨胀系数为12-14×10–6/K，而镶嵌座32为4J42膨胀合金，其膨胀系数为4.8-5.1×10–6/K。
由图3中可以得知，密封环片33的左侧端安装于内台阶312上，而撑环31的热膨胀系数高，因此，会对密封环片33的左端施加向上的推挤力，该推挤力就会对密封环片33造成一个向右侧倾的趋势，导致密封环片33右端的外侧部的变形量大而内侧部的变形量小，具体密封环片33右端的因推挤力变形可以用推挤力变形线5近似描述，如图3中标识5所示，同样，由于密封环片33右端自身的变形，密封环片33内侧由于与高温热油接触因此变形量较外侧大，因此，如图3中6所示，可用自身变形线6近似表示，这样，自身变形线6与挤推力变形线5两者互相抵消，从而使密封环片33的右端面变形量小，密封性能好，减少高温热油泄漏。
以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种石油化工用波纹管机械密封结构，包括密封环头，该密封环头与波纹管的一端焊接固定，该波纹管的另一端焊接在尾座上，其特征在于：该密封环头包括撑环、镶嵌座和密封环片，所述撑环一端与波纹管的端部焊接，另一端设置有两个台阶，该两个台阶包括位于内部的内台阶和位于外部的外台阶；所述镶嵌座固定于撑环的外台阶上，所述密封环片的一端安装于内台阶上，该密封环片的一端的内表面与内台阶的与中心轴线平行的台阶面接触，该密封环片的另一端从镶嵌座的端面露出，该镶嵌座的内表面与密封环片的外表面挤触，该撑环的膨胀系数大于密封环片的膨胀系数，所述镶嵌座包括一个筒体、焊接环和压实环，所述焊接环和压实环分别设置在筒体的两端，该焊接环内侧表面与中心轴线之间的间距小于筒体内侧表面与中心轴线之间的间距，该焊接环依靠在外台阶的台阶面上且与撑环焊接固定，所述密封环片的端部倚靠在焊接环的与中心轴线垂直的端面上，所述压实环的内侧表面依靠在密封环片的外表面，所述密封环片为一个轴向剖面为T型的密封环片，该密封环片的两个端部的端面与中心轴线垂直。
2.如权利要求1所述的一种石油化工用波纹管机械密封结构，其特征在于：所述密封环片为石墨制成的密封环片。
3.如权利要求2所述的一种石油化工用波纹管机械密封结构，其特征在于：所述撑环为304不锈钢制成的撑环。
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