CN104913330A - 空预器及其热端径向密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了空预器及其热端径向密封装置，该密封结构包括弹性密封条、径向密封条、径向安装条及双金属片，该空预器包括所述密封结构。本发明通过对双金属片的限定，有利于增大该密封结构的间隙填补量和该密封结构在使用过程中的磨损，本空预器采用所述密封结构，有利于降低该空预器的漏风率及故障率。

Description

空预器及其热端径向密封装置

技术领域

    本发明涉及空预器零部件及空预器结构领域，特别是涉及一种空预器及其热端径向密封装置。

背景技术

回转式空气预热器简称空预器，是大型锅炉的热交换设备，由于相对于管式空气预热器，具有结构紧凑、体积小、换热面密度高、整机质量轻、金属耗用量少、布置安装方便、低温腐蚀较轻等特点，在电站锅炉上被广泛运用。空预器是利用锅炉排出的烟气热量来预热进入锅炉参与燃烧所需的空气，或作为锅炉烟气热量的回收设备，以便于将以上热量用作燃料除湿、加热等其他用途的设备，该设备设置的目的是提高锅炉的效率。空预器的漏风率是影响锅炉效率的重要指标，现有技术中的空预器以上漏风率在正常情况下一般为6%-8%，密封不良是甚至高达20%，所以，空预器的密封技术对锅炉的效率影响大。

现有技术中空预器中烟气与空气一般采用逆流，将空预器中设置烟气进口和空气出口的一端定义为热端，空预器的另一端为冷端。空预器的漏风分为直接漏风和携带漏风，两者的漏风量比例一般小于1:3，而在直接漏风中，热端的径向漏风量约占总直接漏风量的60%以上，直径越大的空预器热端的径向漏风量约占总直接漏风量的比例更大。以上热端的直接漏风源自空预器转子在工作过程中的热态变形和重力变形叠加形成的蘑菇状变形。现有技术中对以上蘑菇状变形引起的热端间隙较好的密封解决方式是设置弹性式接触式密封，然而弹性式接触式密封在使用过程中存在易磨损、高温蠕变明显等缺陷，导致现有空预器的检修频率高，制约锅炉效率的进一步提高和运行成本的进一步降低。

发明内容

针对上述现有技术中空预器的蘑菇状变形引起的热端间隙较好的密封解决方式是设置弹性式接触式密封，然而弹性式接触式密封在使用过程中存在易磨损、高温蠕变明显等缺陷，导致现有空预器的检修频率高，制约锅炉效率的进一步提高和运行成本的进一步降低的问题，本发明提供了一种空预器及其热端径向密封装置。

为解决上述问题，本发明提供的空预器及其热端径向密封装置通过以下技术要点来解决问题：空预器的热端径向密封装置，包括呈条状的径向密封条，所述径向密封条上固定有弹性密封条，所述弹性密封条为多个，还包括呈条状的径向安装条、数量与弹性密封条个数相等的双金属片；

所述双金属片均呈弧形板状，且双金属片为由至少两种具有不同热膨胀率的金属层叠而成的叠层结构或两侧具有不同热膨胀率的合金，所述径向安装条固定于径向密封条上，且径向安装条和径向密封条相互平行；

双金属片的一端固定于径向安装条上，且双金属片沿径向安装条的长度方向布置，弹性密封条分别固定在双金属片的另一端上，所述双金属片的外侧还包裹有阻热层，在受热状态下，弹性密封条的自由端相对于径向密封条的自由端凸出。

具体的，以上结构用于空预器转子的热端，由于空预器转子工作过程中存在的蘑菇状变形，设置的双金属片作为弹性密封条的支撑件，在空预器未工作时，优选设置为弹性密封条与空预器热端的扇形板不接触，而在空预器的工作过程中，以上双金属片受热，无论双金属片为具有不同热膨胀率的叠层结构还是两侧具有不同热膨胀率的合金，均根据热端的温度而变形，同时温度越高变形量而大，这样，在双金属片变形过程中其自由端的位置改变，以使得弹性密封条的自由端处于不同位置，得到在工作过程中弹性密封条与扇形板较小的间隙或较小的相互作用力的状态，以上状态有利于减小弹性密封条在工作过程中的磨损速度，利于减小现有空预器的故障率；采用双金属片为弧形板状的结构设置，可使得双金属片在局部较小的变形量下，通过变形量的逐渐叠加得到双金属片末端位置较大的改变，这样，使得本结构的径向密封结构能够良好的适应工作过程中热端转子边缘与扇形板较大的间隙，而在空预器的开车和停车状态下弹性密封条均不与扇形板接触或两者具有较小相互作用力；设置的阻热层用于延缓双金属片的温升：由于转子的变形较为缓慢，通过设置阻热层，阻热层的热阻可延长双金属片温升过程的时间，以避免在转子变形量较小时，如空预器刚刚启动的一段时间内，双金属片较大的变形造成对应弹性密封条与扇形板作用力过大而造成弹性密封条或双金属片等部件损坏。

在弹性密封条与扇形板碰撞时，为缓冲弹性密封条和双金属片等薄弱零件的受力，利于保护以上薄弱零件，作为对空预器的热端径向密封装置的进一步限定，还包括数量与双金属片数量相等的弹性部，每个双金属片均通过一个弹性部与径向安装条相连。

作为一种易于制造、便于控制在相同温度条件下相邻双金属片自由端位移大小的结构形式，作为对空预器的热端径向密封装置的进一步限定，所述双金属片均呈U形，且由径向安装条的一端至另一端，双金属片的体积和厚度逐渐增大。以上体积和厚度逐渐增大的限定旨在实现在工作过程中越靠近转子边缘的双金属片变形越大，以填补蘑菇状变形产生的漏气间隙。

为减小弹性密封条与双金属片等薄弱零部件在工作过程中因为风阻的受力和变形量，作为对空预器的热端径向密封装置的进一步限定，还包括呈条状的偏移挡板，所述偏移挡板固定于径向安装条上，所述偏移挡板与径向密封条之间形成一道条状的偏移间隙，所述弹性密封条均位于偏移间隙之间。以上偏移间隙使得弹性密封条仅能够在偏移间隙中移动，有利于延长弹性密封条和双金属片的寿命。

为减小弹性密封条在与进行密封条或偏移挡板接触时在弹性密封条上产生较大的局部应力，作为对空预器的热端径向密封装置的进一步限定，所述偏移挡板与径向密封条的自由端均为斜面或弧形面。

为避免或减小双金属片在本发明的工作过程中因为风阻对其变形产生影响，作为对空预器的热端径向密封装置的进一步限定，所述径向密封条与径向安装条通过连接螺栓相连，且径向密封条与径向安装条围成一个槽状腔，所述双金属片均位于所述槽状腔中。

作为一种运用以上密封结构的空预器，包括定子和转子，还包括多个以上任意一个方案中所述的空预器的热端径向密封装置，所述空预器的热端径向密封装置设置在转子热端的径向方向上。以上空预器由于热端径向密封效果好，同时密封结构与扇形板无接触或接触应力较小，使得本空预器不仅效率高，同时具有较小的热端径向密封故障率。

由于热端不可能做到绝对的无径向漏流，作为对空预器的进一步限定，以使得以上漏流在允许范围的同时，便于空预器的制造安装，所述空预器的热端径向密封装置的数量不少于24片。

由于空预器在工作过程中，不仅转子会产生蘑菇状变形，同时转子受热也会发生轴向伸长，作为一种能满足泄漏量要求，同时可避免靠近转子轴线的弹性密封条与扇形板有较大相互作用力接触的结构形式，作为对空预器的进一步限定，每个空预器的热端径向密封装置上的第一个双金属片与转子轴线的间距为转子半径的五分之一至四分之一，每个空预器的热端径向密封装置上的最后一个双金属片末端与转子轴线的间距为转子半径。

为利于转子转动的稳定性，作为对空预器的进一步限定，所述空预器的热端径向密封装置相对于转子的轴线呈环状均布。

本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种空预器及运用于空预器热端的径向密封结构，该密封结构中，由于空预器转子工作过程中存在的蘑菇状变形，设置的双金属片作为弹性密封条的支撑件，在空预器未工作时，优选设置为弹性密封条与空预器热端的扇形板不接触，而在空预器的工作过程中，以上双金属片受热，无论双金属片为具有不同热膨胀率的叠层结构还是两侧具有不同热膨胀率的合金，均根据热端的温度而变形，同时温度越高变形量而大，这样，在双金属片变形过程中其自由端的位置改变，以使得弹性密封条的自由端处于不同位置，得到在工作过程中弹性密封条与扇形板较小的间隙或较小的相互作用力的状态，以上状态有利于减小弹性密封条在工作过程中的磨损速度，利于减小现有空预器的故障率；采用双金属片为弧形板状的结构设置，可使得双金属片在局部较小的变形量下，通过变形量的逐渐叠加得到双金属片末端位置较大的改变，这样，使得本结构的径向密封结构能够良好的适应工作过程中热端转子边缘与扇形板较大的间隙，而在空预器的开车和停车状态下弹性密封条均不与扇形板接触或两者具有较小相互作用力；设置的阻热层用于延缓双金属片的温升：由于转子的变形较为缓慢，通过设置阻热层，阻热层的热阻可延长双金属片温升过程的时间，以避免在转子变形量较小时，如空预器刚刚启动的一段时间内，双金属片较大的变形造成对应弹性密封条与扇形板作用力过大而造成弹性密封条或双金属片等部件损坏。

故以上密封结构在使用过程中磨损速度慢或无磨损；

在相同的双金属片材料用量和同样的温升下，便于达到更大的弹性密封条位移变量；

由于双金属片特别的形状特点和一端固定的安装特点，便于通过弯曲双金属片的方式对本发明提供的密封结构进行试车调试，以在保护密封结构和减小漏风率上获得最高效益；

能够适宜更大的泄漏间隙填补；

同时该空预器由于运用了以上密封结构，可实现其热端的径向密封在2-3年内免维护；

同时可控制热端的漏风率小于2%。

附图说明

图1为本发明所述的空预器的热端径向密封装置一个具体实施例的侧视图；

图2为本发明所述的空预器一个具体实施例的俯视图；

图3为双金属片一个具体实施例的局部剖视图。

图中标记分别为：1、弹性密封条，2、径向密封条，3、偏移挡板，4、弹性部，5、双金属片，6、径向安装条，7、连接螺栓，8、偏移间隙，9、槽状腔，10、阻热层。

具体实施方式

本发明提供了一种空预器及其热端径向密封装置，用于解决：现有技术中空预器的蘑菇状变形引起的热端间隙较好的密封解决方式是设置弹性式接触式密封，然而弹性式接触式密封在使用过程中存在易磨损、高温蠕变明显等缺陷，导致现有空预器的检修频率高，制约锅炉效率的进一步提高和运行成本的进一步降低的问题。通过本发明提供的结构便于达到以下技术效果：密封结构在使用过程中磨损速度慢或无磨损；在相同的双金属片材料用量和同样的温升下，便于达到更大的弹性密封条位移变量；能够适宜更大的泄漏间隙填补；同时该空预器由于运用了以上密封结构，可实现其热端的径向密封在2-3年内免维护；同时可控制热端的漏风率小于2%。

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：

实施例1：

如图1和图3所示，空预器的热端径向密封装置，包括呈条状的径向密封条2，所述径向密封条2上固定有弹性密封条1，所述弹性密封条1为多个，还包括呈条状的径向安装条6、数量与弹性密封条1个数相等的双金属片5；

所述双金属片5均呈弧形板状，且双金属片5为由至少两种具有不同热膨胀率的金属层叠而成的叠层结构或两侧具有不同热膨胀率的合金，所述径向安装条6固定于径向密封条2上，且径向安装条6和径向密封条2相互平行；

双金属片5的一端固定于径向安装条6上，且双金属片5沿径向安装条6的长度方向布置，弹性密封条1分别固定在双金属片5的另一端上，所述双金属片5的外侧还包裹有阻热层10，在受热状态下，弹性密封条1的自由端相对于径向密封条2的自由端凸出。

本实施例中，以上结构用于空预器转子的热端，由于空预器转子工作过程中存在的蘑菇状变形，设置的双金属片5作为弹性密封条1的支撑件，在空预器未工作时，优选设置为弹性密封条1与空预器热端的扇形板不接触，而在空预器的工作过程中，以上双金属片5受热，无论双金属片5为具有不同热膨胀率的叠层结构还是两侧具有不同热膨胀率的合金，均根据热端的温度而变形，同时温度越高变形量而大，这样，在双金属片5变形过程中其自由端的位置改变，以使得弹性密封条1的自由端处于不同位置，得到在工作过程中弹性密封条1与扇形板较小的间隙或较小的相互作用力的状态，以上状态有利于减小弹性密封条1在工作过程中的磨损速度，利于减小现有空预器的故障率；采用双金属片5为弧形板状的结构设置，可使得双金属片5在局部较小的变形量下，通过变形量的逐渐叠加得到双金属片5末端位置较大的改变，这样，使得本结构的径向密封结构能够良好的适应工作过程中热端转子边缘与扇形板较大的间隙，而在空预器的开车和停车状态下弹性密封条1均不与扇形板接触或两者具有较小相互作用力；设置的阻热层10用于延缓双金属片5的温升：由于转子的变形较为缓慢，通过设置阻热层10，阻热层10的热阻可延长双金属片5温升过程的时间，以避免在转子变形量较小时，如空预器刚刚启动的一段时间内，双金属片5较大的变形造成对应弹性密封条1与扇形板作用力过大而造成弹性密封条1或双金属片5等部件损坏。

本实施例中，径向密封条2可采用现有空预器上普遍采用的条状径向密封结构形式，径向安装条6固定于径向密封条2的底端，双金属片5采用两种不同热膨胀率的金属层叠后弯曲而成或直接采用两侧具有不同热膨胀率的合金，设置的阻热层10采用保温玻璃纤维或纳米隔热材料，故本结构特点的密封结构还具有对现有空预器结构无影响、安装于现有的空预器上方便的优势。

本实施例中，密封结构的各个部件均通过螺栓连接，有利于提高本密封结构的高温防腐能力。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如图1所示，在弹性密封条1与扇形板碰撞时，为缓冲弹性密封条1和双金属片5等薄弱零件的受力，利于保护以上薄弱零件，作为对空预器的热端径向密封装置的进一步限定，还包括数量与双金属片5数量相等的弹性部4，每个双金属片5均通过一个弹性部4与径向安装条6相连。本实施例中，所述弹性部4采用薄片状的弹簧钢片。

作为一种易于制造、便于控制在相同温度条件下相邻双金属片5自由端位移大小的结构形式，作为对空预器的热端径向密封装置的进一步限定，所述双金属片5均呈U形，且由径向安装条6的一端至另一端，双金属片5的体积和厚度逐渐增大。以上体积和厚度逐渐增大的限定旨在实现在工作过程中越靠近转子边缘的双金属片5变形越大，以填补蘑菇状变形产生的漏气间隙。

为减小弹性密封条1与双金属片5等薄弱零部件在工作过程中因为风阻的受力和变形量，作为对空预器的热端径向密封装置的进一步限定，还包括呈条状的偏移挡板3，所述偏移挡板3固定于径向安装条6上，所述偏移挡板3与径向密封条2之间形成一道条状的偏移间隙8，所述弹性密封条1均位于偏移间隙8之间。以上偏移间隙8使得弹性密封条1仅能够在偏移间隙8中移动，有利于延长弹性密封条1和双金属片5的寿命。

为减小弹性密封条1在与进行密封条或偏移挡板3接触时在弹性密封条1上产生较大的局部应力，作为对空预器的热端径向密封装置的进一步限定，所述偏移挡板3与径向密封条2的自由端均为斜面或弧形面。

为避免或减小双金属片5在本发明的工作过程中因为风阻对其变形产生影响，作为对空预器的热端径向密封装置的进一步限定，所述径向密封条2与径向安装条6通过连接螺栓7相连，且径向密封条2与径向安装条6围成一个槽状腔9，所述双金属片5均位于所述槽状腔9中。

实施例3：

本实施例基于实施例1或实施例2，如图1至图3所示，作为一种运用以上实施例提供的密封结构的空预器，包括定子和转子，还包括多个以上任意一个方案中所述的空预器的热端径向密封装置，所述空预器的热端径向密封装置设置在转子热端的径向方向上。以上空预器由于热端径向密封效果好，同时密封结构与扇形板无接触或接触应力较小，使得本空预器不仅效率高，同时具有较小的热端径向密封故障率。

实施例4：

本实施例在实施例3的基础上作进一步限定，如图1至图3所示，由于热端不可能做到绝对的无径向漏流，作为对空预器的进一步限定，以使得以上漏流在允许范围的同时，便于空预器的制造安装，所述空预器的热端径向密封装置的数量不少于24片。

由于空预器在工作过程中，不仅转子会产生蘑菇状变形，同时转子受热也会发生轴向伸长，作为一种能满足泄漏量要求，同时可避免靠近转子轴线的弹性密封条1与扇形板有较大相互作用力接触的结构形式，作为对空预器的进一步限定，每个空预器的热端径向密封装置上的第一个双金属片5与转子轴线的间距为转子半径的五分之一至四分之一，每个空预器的热端径向密封装置上的最后一个双金属片5末端与转子轴线的间距为转子半径。

为利于转子转动的稳定性，作为对空预器的进一步限定，所述空预器的热端径向密封装置相对于转子的轴线呈环状均布。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.空预器的热端径向密封装置，包括呈条状的径向密封条（2），所述径向密封条（2）上固定有弹性密封条（1），其特征在于，所述弹性密封条（1）为多个，还包括呈条状的径向安装条（6）、数量与弹性密封条（1）个数相等的双金属片（5）；

所述双金属片（5）均呈弧形板状，且双金属片（5）为由至少两种具有不同热膨胀率的金属层叠而成的叠层结构或两侧具有不同热膨胀率的合金，所述径向安装条（6）固定于径向密封条（2）上，且径向安装条（6）和径向密封条（2）相互平行；

双金属片（5）的一端固定于径向安装条（6）上，且双金属片（5）沿径向安装条（6）的长度方向布置，弹性密封条（1）分别固定在双金属片（5）的另一端上，所述双金属片（5）的外侧还包裹有阻热层（10），在受热状态下，弹性密封条（1）的自由端相对于径向密封条（2）的自由端凸出。

2.根据权利要求1所述的空预器的热端径向密封装置，其特征在于，还包括数量与双金属片（5）数量相等的弹性部（4），每个双金属片（5）均通过一个弹性部（4）与径向安装条（6）相连。

3.根据权利要求1所述的空预器的热端径向密封装置，其特征在于，所述双金属片（5）均呈U形，且由径向安装条（6）的一端至另一端，双金属片（5）的体积和厚度逐渐增大。

4.根据权利要求1所述的空预器的热端径向密封装置，其特征在于，还包括呈条状的偏移挡板（3），所述偏移挡板（3）固定于径向安装条（6）上，所述偏移挡板（3）与径向密封条（2）之间形成一道条状的偏移间隙（8），所述弹性密封条（1）均位于偏移间隙（8）之间。

5.根据权利要求4所述的空预器的热端径向密封装置，其特征在于，所述偏移挡板（3）与径向密封条（2）的自由端均为斜面或弧形面。

6.根据权利要求1所述的空预器的热端径向密封装置，其特征在于，所述径向密封条（2）与径向安装条（6）通过连接螺栓（7）相连，且径向密封条（2）与径向安装条（6）围成一个槽状腔（9），所述双金属片（5）均位于所述槽状腔（9）中。

7.一种空预器，包括定子和转子，其特征在于，还包括多个权利要求1至6中任意一项所述的空预器的热端径向密封装置，所述空预器的热端径向密封装置设置在转子热端的径向方向上。

8.根据权利要求7所述的一种空预器，其特征在于，所述空预器的热端径向密封装置的数量不少于24片。

9.根据权利要求7所述的一种空预器，其特征在于，每个空预器的热端径向密封装置上的第一个双金属片（5）与转子轴线的间距为转子半径的五分之一至四分之一，每个空预器的热端径向密封装置上的最后一个双金属片（5）末端与转子轴线的间距为转子半径。

10.根据权利要求7至9中任意一个所述的一种空预器，其特征在于，所述空预器的热端径向密封装置相对于转子的轴线呈环状均布。