CN105257934A - 用于旋转补偿器的端面密封结构及旋转补偿器 - Google Patents

用于旋转补偿器的端面密封结构及旋转补偿器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于旋转补偿器的端面密封结构及采用该结构的旋转补偿器，所述端面密封结构包括设置在外套管内表面上的环形内凸台、设置在内管外表面上的环形外凸台以及设置在环形外凸台与环形内凸台之间的端面密封环，其特征在于环形内凸台和环形外凸台与端面密封环的接触面上各开有一道环状V形槽，端面密封环与环形内凸台和环形外凸台相接触的两侧呈弧形并分别伸入相应的V形槽内。本发明可以有效解决现有旋转补偿器易磨损的问题，且密封效果有显著提高。

Description

用于旋转补偿器的端面密封结构及旋转补偿器
技术领域
本发明涉及一种用于旋转补偿器的端面密封结构及旋转补偿器。
背景技术
电力、石油、化工、热力等行业的管道中一般都需要安装使用补偿装置，现有的补偿装置通常包括旋转补偿器、波纹补偿器、套筒补偿器、球形补偿器等，用于补偿管道轴向和径向的位移。当管道输送的是高温、高压介质时，对于旋转补偿器的要求更高：不仅要有足够的位移补偿量，还要求具有良好的密封性能和较长的使用寿命。
现有的旋转补偿器通过在密封腔内安装端面密封件来解决高温高压介质的管道泄漏问题，例如中国专利200610041301。申请人经研究发现，在旋转补偿器承受内压的时候，补偿器会有磨损；申请人经研究又发现，在旋转补偿器承受内压的时候，密封腔因内压内推力紧紧的压在端面密封件上，现有端面密封件与密封腔的接触面比较大，在内压推力相同的情况下，受力面积越小，压强越大，因此，密封效果不是很好；申请人经研究还发现，现有的密封件大多采用石墨结构，石墨的强度较低，在内压推力的作用下，密封腔对密封件有很大的压力，在压力的作用下石墨会往两侧铺开，因此，在补偿器工作时，石墨会很快磨损，起不到端面密封的作用。
因此，彻底解决旋转补偿器在承受内压时的磨损问题；解决旋转补偿器承受内压时，现有端面密封件与密封腔的接触面积面比较大，从而影响密封效果的问题；解决现有石墨密封件易磨损，起不到端面密封的问题，成为本领域技术人员孜孜以求的目标。
发明内容
针对现有旋转补偿器容易磨损、密封效果不好的问题，本发明提出一种具有更好密封性能的用于旋转补偿器的端面密封结构及旋转补偿器。
本发明所所述用于旋转补偿器的端面密封结构，包括设置在外套管内表面上的环形内凸台、设置在内管外表面上的环形外凸台以及设置在环形外凸台与环形内凸台之间的端面密封环，环形内凸台和环形外凸台与端面密封环的接触面上各开有一道环状V形槽，端面密封环与环形内凸台和环形外凸台相接触的两侧呈弧形并分别伸入相应的V形槽内。
本发明所述旋转补偿器采用了前述用于旋转补偿器的端面密封结构，包括内管、外套管、连接管、填料法兰和一个O型端面密封滑动环，外套管套装在内管上，内管的一端穿过外套管插入连接管中，填料法兰套装在内管上，其一端伸入外套管内，外套管的内表面上设有环形内凸台，内管的外表面上设有环形外凸台，在环形内凸台与填料法兰伸入外套管的一端之间设有密封填料，环形内凸台和环形外凸台相对面上各开有一个相对应的环状V型槽，O型端面密封滑动环装配在环形内凸台和环形外凸台上的两个环状V型槽内。
为了解决外套管与连接管采用焊接方式对接所带来的安全隐患问题，外套管和连接管为一体成型的一体化结构。
为了有效抗击介质对密封填料的冲击，提高整个旋转补偿器的密封性，密封填料与环形内凸台之间设有抗冲击板。
为了减少因外套管和内管之间的相对旋转使密封填料产生的损耗，导致密封效果下降或失效，密封填料与内管的外表面之间、密封填料与外套管的内表面之间均设有耐磨碳纤维层。
为了避免密封填料在长期使用中因正常磨损产生空隙，从而影响整个旋转补偿器的密封性能，外套管上设有密封填料加注装置。
为了填补密封填料在长期使用中因正常磨损产生的空隙，内管上设有弹簧法兰，弹簧法兰、填料法兰和外套管之间通过紧固件连接，填料法兰和弹簧法兰之间设有弹簧，前述弹簧正常情况下处于压缩状态。
本发明具有以下优点：
1、在旋转补偿器承受内压的时候，本发明的密封结构具有自动定位的功能，能够减少补偿器内管相对于外套管的扭力差。
2、在旋转补偿器承受内压的时候，环形内凸台和环形外凸台因内压内推力紧紧的压在端面密封滑动环上，本发明的滑动环与两凸台的接触面积较小，在内压推力相同的情况下，受力面积越小，压强越大，因此密封效果比现有旋转补偿器要好。
3、本发明提供的密封结构，端面密封滑动环只会在两凸台的V型槽内滑动，在内压推力的作用下，随着运动次数增加，同时起到磨合的作用，密封效果会越用越好，能起到长效密封的作用。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图。
图2为本发明实施例2的结构示意图。
图3为本发明实施例3的结构示意图。
图4为本发明实施例4的结构示意图。
图5为本发明密封结构的局部放大图。
图1-图4中，1为内管、3为填料法兰、4为外套管、5为密封填料、8为连接管、10为环形内凸台、11为环形外凸台、12为O型端面密封滑动环、14为抗冲击板、15为耐磨碳纤维层、16为密封填料加注装置、17为弹簧法兰、18为弹簧。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，使本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
实施例1
如图1所示，本实施例所述旋转补偿器包括内管1、外套管4、连接管8、填料法兰3和一个O型端面密封滑动环12，外套管4和连接管8为一体成型的一体化结构。外套管4套装在内管1上，内管1的一端穿过外套管4插入连接管8中，填料法兰3套装在内管1上，其一端伸入外套管4内。外套管4的内表面上设有环形内凸台10，内管1的外表面上设有环形外凸台11，在环形内凸台10与填料法兰3伸入外套管4的一端之间设有密封填料5，密封填料5与环形内凸台10之间设有抗冲击板14，环形内凸台10和环形外凸台11相对面上各开有一个相对应的环状V型槽，O型端面密封滑动环12装配在环形内凸台10和环形外凸台11上的两个环状V型槽内。
实施例2
如图2所示，本实施例所述旋转补偿器包括内管1、外套管4、连接管8、填料法兰3和一个O型端面密封滑动环12，外套管4套装在内管1上，内管1的一端穿过外套管4插入连接管8中，填料法兰3套装在内管1上，其一端伸入外套管4内。外套管4的内表面上设有环形内凸台10，内管1的外表面上设有环形外凸台11，在环形内凸台10与填料法兰3伸入外套管4的一端之间设有密封填料5，密封填料5与内管1的外表面之间、密封填料5与外套管4的内表面之间均设有耐磨碳纤维层15。环形内凸台10和环形外凸台11相对面上各开有一个相对应的环状V型槽，O型端面密封滑动环12装配在环形内凸台10和环形外凸台11上的两个环状V型槽内。
实施例3
如图3所示，本实施例所述旋转补偿器包括内管1、外套管4、连接管8、填料法兰3和一个O型端面密封滑动环12，外套管4套装在内管1上，内管1的一端穿过外套管4插入连接管8中，填料法兰3套装在内管1上，其一端伸入外套管4内，外套管4的内表面上设有环形内凸台10，内管1的外表面上设有环形外凸台11，在环形内凸台10与填料法兰3伸入外套管4的一端之间设有密封填料5，环形内凸台10和环形外凸台11相对面上各开有一个相对应的环状V型槽，O型端面密封滑动环12装配在环形内凸台10和环形外凸台11上的两个环状V型槽内。
为了确保本发明的密封性能，在外套管4上与密封填料5相对应的位置上沿同一圆周均布4-30只注入口，每个注入口内置的径向通孔和腰部的横向孔相通，径向通孔外端设有带孔的螺塞，横向孔中安装的螺塞横穿径向通孔构成阀结构的密封填料加注装置16。旋转补偿器在使用过程中，若密封性能下降出现泄露漏，可在线卸掉注入口外端安装的螺塞，然后旋转横向孔中的螺塞，使螺塞上的孔与径向通孔相通，用压枪对着注入口补充密封填料。补充完毕后首先旋紧横向孔内的螺塞，然后拔掉压枪，再在入口外端重新安装螺塞。这样，通过在线补充密封填料，可以及时的恢复套筒补偿器的密封性能。
实施例4
如图4所示，本实施例所述旋转补偿器包括内管1、外套管4、连接管8、填料法兰3和一个O型端面密封滑动环12，外套管4套装在内管1上，内管1的一端穿过外套管4插入连接管8中，填料法兰3套装在内管1上，其一端伸入外套管4内，外套管4的内表面上设有环形内凸台10，内管1的外表面上设有环形外凸台11，在环形内凸台10与填料法兰3伸入外套管4的一端之间设有密封填料5，环形内凸台10和环形外凸台11相对面上各开有一个相对应的环状V型槽，O型端面密封滑动环12装配在环形内凸台10和环形外凸台11上的两个环状V型槽内。
为了填补密封填料在长期使用中因正常磨损产生的空隙，内管上固定有弹簧法兰17，弹簧法兰17、填料法兰3和外套管4之间通过紧固件连接，填料法兰3和弹簧法兰17之间设有弹簧18。弹簧18在正常情况下处于压缩状态，旋转补偿器在使用过程中，若由于密封填料磨损产生空隙，填料法兰3即可在弹簧18的作用下将密封填料4压实，这样，可确保旋转补偿器的密封性能。

Claims (8)

1.一种用于旋转补偿器的端面密封结构，包括设置在外套管(4)内表面上的环形内凸台(10)、设置在内管(1)外表面上的环形外凸台(11)以及设置在环形外凸台(11)与环形内凸台之间的端面密封环(12)，其特征在于环形内凸台(10)和环形外凸台(11)与端面密封环(12)的接触面上各开有一道环状V形槽，端面密封环(12)与环形内凸台(10)和环形外凸台(11)相接触的两侧呈弧形并分别伸入相应的V形槽内。
2.如权利要求1所述的端面密封结构，其特征在于端面密封环(12)与环形内凸台(10)和环形外凸台(11)相接触的两侧呈半圆形。
3.一种旋转补偿器，包括内管(1)、外套管(4)、连接管(8)、填料法兰(3)，外套管(4)套装在内管(1)上，内管(1)的一端穿过外套管(4)插入连接管(8)中，填料法兰(3)套装在内管(1)上，其一端伸入外套管(4)内，外套管(4)的内表面上设有环形内凸台(10)，内管(1)的外表面上设有环形外凸台(11)，在环形内凸台(10)与填料法兰(3)伸入外套管(4)的一端之间设有密封填料(5)，在环形外凸台(11)与环形内凸台之间形成的空腔内设置有端面密封环(12)，其特征在于：环形内凸台(10)和环形外凸台(11)与端面密封环(12)的接触面上各开有一道环状V形槽，端面密封环(12)与环形内凸台(10)和环形外凸台(11)相接触的两侧呈弧形并分别伸入相应的V形槽内。
4.如权利要求3所述的旋转补偿器，其特征在于，外套管(4)和连接管(8)为一体成型的一体化结构。
5.如权利要求3所述的旋转补偿器，其特征在于，密封填料(5)与环形内凸台(10)之间设有抗冲击板(14)。
6.如权利要求3所述的旋转补偿器，其特征在于，密封填料(5)与内管(1)的外表面之间、密封填料(5)与外套管(4)的内表面之间均设有耐磨碳纤维层(15)。
7.如权利要求3所述的旋转补偿器，其特征在于，外套管(4)上设有密封填料加注装置(16)。
8.如权利要求3所述的旋转补偿器，其特征在于，内管(1)上设有弹簧法兰(17)，弹簧法兰(17)、填料法兰(3)和外套管(4)之间通过紧固件连接，填料法兰(3)和弹簧法兰(17)之间设有弹簧(18)。
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