CN109854853B - 一种低摩擦压力自紧式旋转补偿器 - Google Patents

Abstract

一种低摩擦压力自紧式旋转补偿器，包括芯筒、外套筒组件、填料、储油装置、压环和滚珠，伸入外套筒组件内的芯筒的端部设有环形凸台，外套筒组件、芯筒和环形凸台围成设置在外套筒组件的内壁与芯筒的外壁之间的环形密封腔，在环形密封腔内设有填料，在外套筒组件上设有向环形密封腔内补充润滑脂的储油装置，将原有的芯筒与填料之间旋转运动的摩擦界面位置，改为填料与外套筒之间的相对运动界面，并在该运动界面的外部均布储油装置，及时为运动界面补充含润滑脂的密封填料，降低摩擦阻力，将填料密封函放在外套筒内部与管道介质接触侧，同时发挥防尘与密封的作用；将芯筒与外套筒旋转相对运动副改放在补偿器中间位置，提高旋转运动可靠性。

Description

一种低摩擦压力自紧式旋转补偿器

技术领域

本发明涉及补偿器领域，具体说的是一种低摩擦压力自紧式旋转补偿器。

背景技术

管道补偿的目的是降低管道温度应力，保证管道安全。管道补偿用的补偿器主要有填料类补偿器和金属波纹管膨胀节两大类，填料类补偿器又分为旋转补偿器、套筒补偿器和球形补偿器，其中蒸汽管线补偿时大多选用旋转补偿器。旋转补偿器的结构一般包括:外套筒、芯筒，芯筒有一端伸在外套筒中，在芯筒与外套筒之间设有密封填料，通过压盖将密封填料压紧，使密封填料在径向膨胀而实现内筒与外筒之间的密封。使用时旋转补偿器的两端分别通过L形状的接管与被补偿的管道连接，管道产生热胀冷缩时外套筒与芯筒之间发生转动实现补偿。内筒和外筒转动时会使密封填料发生。现有的旋转补偿器结构主要存在如下问题：一是补偿器旋转运动阻力大。现有结构，管道中介质所含的杂质容易进入芯筒和外套筒之间的相对转动运动界面，增加了补偿器旋转阻力；二是旋转补偿器工作时的填料与芯筒之间界面发生相对转动摩擦，补偿器工作一段时间后摩擦界面容易发生填料磨损，容易产生泄漏，影响密封效果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种低摩擦压力自紧式旋转补偿器，能够降低补偿器运行阻力，提高密封的可靠性，满足管道补偿安全，提高管网运行的可靠性。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种低摩擦压力自紧式旋转补偿器，包括芯筒、外套筒组件、填料和储油装置，外套筒组件的一端套设在芯筒上，外套筒组件的端部内径与芯筒的外径相匹配，外套筒组件的中部内径大于芯筒的外径，伸入外套筒组件内的芯筒的端部设有环形凸台，环形凸台的外径与外套筒组件的中部内径相匹配，外套筒组件、芯筒和环形凸台围成设置在外套筒组件的内壁与芯筒的外壁之间的环形密封腔，在环形密封腔内设有填料，在外套筒组件上设有向填料所处位置的环形密封腔内补充润滑脂的储油装置，补偿器还包括压环和滚珠；

所述的压环套设在芯筒外侧并设置在环形密封腔内，压环的一端插入开设在环形凸台侧壁上的环形压紧槽内，压环与环形压紧槽间隙配合，压环的另一端的内壁、压环的外环壁、环形凸台和外套筒组件围成的空间内填充填料，压环的另一端的外壁与外套筒组件的内壁之间设有旋转滑道，在旋转滑道内夹设有滚珠。

本发明的补偿器还包括防尘圈，外套筒组件的端部内壁上开设有环形凹槽，在环形凹槽内填充有与环形凹槽相匹配的防尘圈。

本发明所述的防尘圈为密封盘根。

本发明有益效果是：

1、将原有的芯筒与填料之间旋转运动的摩擦界面位置，改为填料与外套筒之间的相对运动界面，并在该运动界面的外部均布储油装置，及时为运动界面补充含润滑脂的密封填料，降低摩擦阻力，提高密封性能，满足长管道周期运行安全。改变整体密封结构，将填料密封函放在外套筒内部与管道介质接触侧，同时发挥防尘与密封的作用；将芯筒与外套筒旋转相对运动副改放在补偿器中间位置，提高旋转运动可靠性。

2、利用压力作用下管道拐弯产生的压力推力来同时压紧密封填料函和压环与外套筒之间相对旋转界面，压力越高，密封效果越好，旋转运动越可靠。

3、在外套筒的端部与芯筒之间增加防尘圈，防止外界尘土等异物进入补偿器内部。

4、压环与外套筒之间的运动类似于回转轴承，将回转轴承原理用到芯筒与外套筒之间的相对运动界面，可以有效传递管道拉脱轴向力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的另一种形式的结构示意图；

图3为本发明的图1去除填料与防尘圈的结构示意图；

图中：01、外套筒组件，1、芯筒，2、连接螺栓，3、压盖，4、防尘圈，5、外套筒，6、滚珠，7、储油装置，8、填料，9、压环，10、环形凸台，11、环形密封腔，12、环形凹槽，13、环形压紧槽。

具体实施方式

结合附图和具体实施例对本发明加以说明，但是，本发明并不局限于这些实施例。

如图1、图2、图3所示，一种低摩擦压力自紧式旋转补偿器，包括芯筒1、外套筒组件01、填料8、压环9、滚珠6和储油装置7，外筒组件01的一端为直筒段，另一端为收缩段，将外套筒组件01的一端即直筒段套设在芯筒1上，外套筒组件01的端部内径与芯筒1的外径相匹配，其匹配程度应保证外套筒组件01的正常旋转，间隙配合尽量减小摩擦，但应防止外部灰尘进入，外套筒组件01的中部内径大于芯筒1的外径，使外套筒组件01的中部与芯筒1不接触，伸入外套筒组件01内的芯筒1的端部设有环形凸台10，环形凸台10的外径与外套筒组件01的中部内径相匹配，其匹配程度应保证外套筒组件01的正常旋转，间隙配合尽量减小摩擦，但应防止内部介质进入，外套筒组件01、芯筒1和环形凸台10围成设置在外套筒组件01的内壁与芯筒1的外壁之间的环形密封腔11，在环形密封腔11内设有填料8，在外套筒组件01上设有向填料8所处位置的环形密封腔11内补充润滑脂的储油装置7，储油装置能够为相对运动界面及时补充含润滑脂的密封填料，能够降低补偿器的旋转摩擦阻力。

压环9套设在芯筒1外侧并设置在环形密封腔11内，压环9的一端插入开设在环形凸台10侧壁上的环形压紧槽13内，压环9与环形压紧槽13间隙配合，压环9在安装时预压紧后，与环形压紧槽13之间预留一小段滑动空间，压环9的另一端的内壁、压环9的外环壁环形凸台10和外套筒组件01围成的空间内填充填料8，在预留滑动空间的状态下填料8应填满该空间，压环9另一端的外壁与外套筒组件01的内壁之间设有旋转滑道，在旋转滑道内夹设滚珠6，滚珠6用于减小外套筒组件01在旋转中的摩擦力。

如图1所示，伸入外套筒组件01内的芯筒1的端部与环形凸台10一体成型，外套筒组件01由带法兰与凸台的外套筒5和压盖3组成，外套筒5和压盖3的端面相匹配由连接螺栓2固定在一起，外套筒5的凸台内径和压盖3的内径与芯筒1的外径相匹配。此时，旋转滑道设置在外套筒5的竖直内壁和压环9的上。

如图2所示，伸入外套筒组件01内的芯筒1的端部与环形凸台10可拆分，环形凸台10通过螺栓固定在芯筒1的端部，外套筒组件01由带法兰的外套筒5和压盖3组成，外套筒5和压盖3的端面相匹配由连接螺栓2固定在一起，压盖3伸入至外套筒5内并与外套筒5的内腔相匹配，压盖3的内径与芯筒1的外径相匹配。此时，旋转滑道设置在压盖3的竖直内壁和压环9的上。

本发明采用的填料为柔性密封填料，例如盘根密封和石墨密封环，盘根密封可采用石墨制成的盘根。

本发明补偿器还包括防尘圈4，外套筒组件01的端部内壁上开设有环形凹槽12，在环形凹槽12内填充有与环形凹槽12相匹配的防尘圈4，防尘圈4为密封盘根或密封圈，密封圈为金属密封圈、O型密封圈等通用密封圈。

本发明外套筒组件01采用图1、图2分体焊接结构，装配时依次在芯1的外部套设压环9和柔性密封填料8，压环9插入环形压紧槽13内，在压环9与环形凸台10之间的空间内填满填料8，然后装入外套筒5，通过工装压紧柔性密封填料8，并保证环形压紧槽13之间内还预留一小段用于在受到外套筒组件01的压力时压环9滑动空间，并将芯筒1与外套筒5之间用装运过桥定位。然后用连接螺栓2安装带防尘圈4的压盖3，最后安装储油装置7。填料8与外套筒5接触，两者之能会产生相对运动，会产生磨损磨损，补偿器在压力作用下，左右扣紧，给填料以压力，压环9的一端在预留的滑动空间内向右侧滑动，压环9的另一端内壁压紧填料，使填料8始终处于压实状态，保持密封效果，所以能够实现自紧，压力自紧式密封结构能够提高密封的可靠性，满足管道长周期的补偿安全。

安装在管道中的本发明旋转补偿工作时，压力作用下管道拐弯产生的压力推力来同时压紧密封填料函8和压环9与外套筒5之间滚珠6，随着压力升高，密封效果越好；压力、温度升高，压环9与外套筒5的相对转动类似回转轴承，有效传递管道压力作用下盲板力。

本发明旋转补偿器工作时，在压盖3与芯筒1之间的防尘圈4能够防止外界尘土等异物进入补偿器内部。柔性密封填料8与外套筒5之间的相对运动时，储油装置7及时为运动界面补充含润滑脂的密封填料，有效降低摩擦阻力，提高密封性能，满足长管道周期运行安全。

Claims (3)

1.一种低摩擦压力自紧式旋转补偿器，包括芯筒（1）、外套筒组件（01）、填料（8）和储油装置（7），外套筒组件（01）的一端套设在芯筒（1）上，外套筒组件（01）的端部内径与芯筒（1）的外径相匹配，外套筒组件（01）的中部内径大于芯筒（1）的外径，伸入外套筒组件（01）内的芯筒（1）的端部设有环形凸台（10），环形凸台（10）的外径与外套筒组件（01）的中部内径相匹配，外套筒组件（01）、芯筒（1）和环形凸台（10）围成设置在外套筒组件（01）的内壁与芯筒（1）的外壁之间的环形密封腔（11），在环形密封腔（11）内设有填料（8），在外套筒组件（01）上设有向填料（8）所处位置的环形密封腔（11）内补充润滑脂的储油装置（7），特征在于：

补偿器还包括压环（9）和滚珠（6）；

所述的压环（9）套设在芯筒（1）外侧并设置在环形密封腔（11）内，压环（9）的一端插入开设在环形凸台（10）侧壁上的环形压紧槽（13）内，压环（9）与环形压紧槽（13）间隙配合，压环（9）的另一端的内壁、压环（9）的外环壁、环形凸台（10）和外套筒组件（01）围成的空间内填充填料（8），压环（9）的另一端的外壁与外套筒组件（01）的内壁之间设有旋转滑道，在旋转滑道内夹设有滚珠（6）。

2.如权利要求1所述的一种低摩擦压力自紧式旋转补偿器，其特征在于：补偿器还包括防尘圈（4），外套筒组件（01）的端部内壁上开设有环形凹槽（12），在环形凹槽（12）内填充有与环形凹槽（12）相匹配的防尘圈（4）。

3.如权利要求2所述的一种低摩擦压力自紧式旋转补偿器，其特征在于：所述的防尘圈（4）为密封盘根。

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