CN105805471A - 反向圆锥面密封式旋转补偿器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反向圆锥面密封式旋转补偿器，它包括内管、压盖、螺栓、填料、减磨垫和密封座。密封座内凸台肩轴向限位同轴配合的内管，内管套装的压盖通过螺栓连接密封座，受压的压盖施压填料构成对内管的轴封结构。本发明中密封座内孔中段内凸台肩与内管外凸台肩的端面配合为圆锥面配合，其圆锥角α朝向密封座的小口径端。为了提高配对圆锥面的密封性，在内管外凸台肩的圆锥面上设有嵌装减磨垫的内凹环形槽，减磨垫介于密封座和内管配对圆锥体之中，构成对锥面密封的减磨结构。本发明通过设置反向圆锥面密封结构，使得旋转补偿器的密封性能显著提高，从而达到在高温、高压工况下安全、可靠、灵活地作旋转补偿的目的。

Description

反向圆锥面密封式旋转补偿器

技术领域

本发明涉及一种管道安全装置，具体地讲，本发明涉及一种管道补偿器，特别是一种旋转补偿器。

背景技术

热力管网运行过程中，随着内置介质的压力、温度及环境温度变化而产生相应量的位移及盲板推力。这些物理变化虽然很正常，但具有极大的破坏性，不加治理易造成热力管网及配套设备的损坏。所以，工程设计时必须在热力管网有关节点处设置必要的管道补偿装置。当今，工况为高温、高压的热力管网配套管道补偿器首选旋转补偿器。旋转补偿器是一种集套筒补偿器和波纹管补偿器优点于一身的新型管道补偿装置，它具有结构简单、承压能力强、补偿灵活和使用安全可靠等优点。中国专利公开号CN1908498A载明的技术方案，是当前最具有代表性的旋转补偿器，它重点解决了旋转结构与端面密封相结合的问题。但是，该技术的旋转补偿器密封结构不尽合理，最明显的不足是配对旋转构件之间存在较大径向间隙。在间隙范围内的不规则径向窜动直接降低配合件之间的同轴度，其结果是恶化端面密封副，随着端面密封副磨损程度的增加而引发泄漏问题。专利申请号：2015102827795是本案申请人之前针对上述问题作出的技术改进方案，该方案通过锥面密封结构实现定位配合，此结构直接改善配对旋转件之间同轴度。但是，该技术方案中的密封副仍然属于套合结构一类，在高温、高压工况下运行仍然有微量泄漏问题。此种锥面密封结构还存在一缺陷，就是锥面上产生的径向力朝外，易造成密封座内台阶崩裂事故。

发明内容

本发明主要克服现有技术中配对旋转件之间同轴度差和密封性能欠佳的问题，提出一种结构简单、制作容易、定位准确、密封严且持久的反向圆锥面密封式旋转补偿器。

本发明通过下述技术方案实现技术目标。

反向圆锥面密封式旋转补偿器，它包括内管、压盖、螺栓、填料、减磨垫和密封座。所述密封座为无焊缝结构的变径管，与密封座同轴配合的内管、填料由内凸台肩轴向限位，内管套装的压盖通过螺栓连接密封座，压盖施压填料构成内管相对密封座滑动配合的可调式轴封结构。其改进之处在于：所述密封座内孔中段内凸台肩与内管外凸台肩的端面配合为圆锥面配合，该圆锥面的圆锥角α朝向密封座小口径端。所述内管外凸台肩与密封座内孔中段内凸台肩的圆锥面上，设有嵌装减磨垫的内凹环形槽，减磨垫介于密封座和内管配对的圆锥体之中，构成对锥面密封的减磨结构。

作为进一步改进方案，所述密封座内孔中段内凸台肩和内管外凸台肩的圆锥角α为90°～120°。

作为进一步改进方案，所述的减摩垫为复合材质垫，其中底层垫为紫铜质，面层垫为石墨材质。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：

1、配对的反向圆锥面形成交错密封结构，此结构比常规套合密封结构严密，密封效果更好；

2、配对的反向圆锥面结构始终保持内管与密封座同轴，自定心旋转有利于提高密封副组成构件的使用寿命；

3、配对的反向圆锥面结构产生的径向力朝内，该径向力进一步强化密封，不会造成密封座内台肩的损坏，确保运行安全、可靠；

4、减磨垫介于配对的反向圆锥面之间，一方面利用石墨的柔性特性来改善密封质量，同时又能减少硬质锥面接触面积，从而减小摩擦阻力，直接改善旋转补偿器的旋转灵活性。

附图说明

图1是本发明结构剖面示意图。

图2是图1A处局部结构放大示意图。

具体实施方式

下面根据附图并结合实施例，对本发明作进一步说明。

图1所示的反向圆锥面密封式旋转补偿器，它包括内管1、压盖2、螺栓3、填料4、减磨垫5和密封座6。所述密封座6是一种变径管，它是旋转补偿器的主体构件，其结构强度和制造精度直接决定产品的耐压性能和旋转质量。本发明中的密封座6采用整体结构，因结构中无环焊缝，不存在焊接缺陷和焊缝热影响区等质量隐患，可显著提高抗压能力，也有利于提高制造精度，所以能够满足高温高压运行条件。密封座6内凸台肩轴向限位同轴配合的内管1，内管1套装的压盖2通过螺栓3连接密封座6，受压的压盖2施压填料4构成内管1相对密封座6滑动配合的可调式轴封结构。在高温、高压工况下运行的旋转补偿器仅靠一处轴封结构并不能满足密封要求，还必须配置端面密封结构，本发明中的端面密封结构采用反向圆锥面配合，它由密封座6内孔中段内凸台肩和内管1外凸台肩相配合的圆锥面和减磨垫5组成，该圆锥面的圆锥角α朝向密封座6小口径端。配对的反向圆锥面配合形成交错密封结构，此结构具有两大技术优势，首先是配对运行时产生的径向力向内，该径向力加强结合面贴合，使得形成的端面密封结构更严密，其密封性能更适合高压工况配套。其次是配对的反向圆锥面配合结构始终保持内管1与密封座6同轴，自定心旋转有利于提高密封副组成构件的使用寿命。为了进一步改善该密封副的密封质量，在内管1外凸台肩与密封座6内孔中段内凸台肩的圆锥面上，设有如图2所示的用于嵌装减磨垫5的内凹环形槽，本发明中减磨垫5是一种复合材质垫，其中底层垫为紫铜质，面层垫为石墨材质，此种刚柔相结合的环形减磨垫5介于配对的反向圆锥面之间，一方面充分利用石墨的柔性来改善密封质量，同时又能减少硬性圆锥面接触面积，从而减小摩擦阻力，直接改善旋转补偿器的旋转灵活性。

本实施例应用于热电厂汽轮机抽汽管道中，管道内蒸汽介质设计温度为520℃，压力为15MPa，其公称口径800mm。针对上述工况条件，本实施例密封座6内孔中段内凸台肩和配对内管1外凸台肩圆锥端面的圆锥角α=90°，圆锥角90°的圆锥体配对旋转时，产生的径向力和轴向力相等，一方面使得两者结合面承受相同的压力，另一方面内管1旋转时没有径向力影响，定位旋转有利于密封副磨损后自动补偿，确保密封性能稳定、持久。

上述实施例仅是本发明优选例之一，并非对本发明要求保护范围的限定，只要在旋转补偿器中应用整体式密封座6和反向圆锥面密封结构的技术方案，均落入本发明权利要求书要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种反向圆锥面密封式旋转补偿器，它包括内管（1）、压盖（2）、螺栓（3）、填料（4）、减磨垫（5）和密封座（6）；所述密封座（6）为无焊缝结构的变径管，与密封座（6）同轴配合的内管（1）、填料（4）由内凸台肩轴向限位，内管（1）套装的压盖（2）通过螺栓（3）连接密封座（6），压盖（2）施压填料（4）构成内管（1）相对密封座（6）滑动配合的可调式轴封结构；其特征在于：所述密封座（6）内孔中段内凸台肩与内管（1）外凸台肩的端面配合为圆锥面配合，该圆锥面的圆锥角α朝向密封座（6）小口径端；所述内管（1）外凸台肩与密封座（6）内孔中段内凸台肩的圆锥面上，设有嵌装减磨垫（5）的内凹环形槽，减磨垫（5）介于密封座（6）和内管（1）配对的圆锥体之中，构成对锥面密封的减磨结构。

2.根据权利要求1所述的反向圆锥面密封式旋转补偿器，其特征在于：所述密封座（6）内孔中段内凸台肩和内管（1）外凸台肩的圆锥角α为90°～120°。

3.根据权利要求1所述的反向圆锥面密封式旋转补偿器，其特征在于：所述的减磨垫（5）为复合材质垫，其中底层垫为紫铜质，面层垫为石墨材质。