CN110056513A - 蒸汽离心压缩机密封结构 - Google Patents

Abstract

本专利涉及蒸汽离心压缩机技术领域，公开了一种蒸汽离心压缩机密封结构，包括压气机壳、压气叶轮、齿箱、齿箱连接盘、连接法兰、叶轮背板、叶轮拉杆、滑油蒸汽密封板、密封座、密封盘和齿箱油封，连接法兰与叶轮背板、压气机壳密封固定连接，齿箱连接盘密封固定连接在箱体和连接法兰之间，密封盘与密封座配合形成径向环形密封通道一，密封盘与滑油蒸汽密封板配合形成轴向环形密封通道二，滑油蒸汽密封板与齿箱轴配合形成密封通道三，齿箱油封与齿箱主轴配合形成密封通道四。本方案解决了现有技术中压缩机轴伸尺寸大，转子动力学要求高，且成本大、不便于维护以及蒸汽易通过配合间隙泄漏至油箱导致滑油乳化的问题。

Description

蒸汽离心压缩机密封结构

技术领域

本发明涉及蒸汽离心压缩机技术领域，具体是一种蒸汽离心压缩机密封结构。

背景技术

蒸汽离心压缩机结构为高速齿轮箱外悬臂布置叶轮式结构。压缩机壳体和高速齿箱目前连接多采用螺纹连接，传统设计齿箱采用铸造工艺，齿箱与压缩机壳体直接连接，导致轴伸尺寸大，转子动力学要求高，且成本大不便于维护。

蒸汽压缩机运行时压差大转速高导致密封极为困难，现普遍常采阻流非接触式密封。其中碳环密封和迷宫式密封实际应用最广。碳环密封原理是靠密封气体在浮环与轴套间形成气膜，产生节流降压，阻止高压侧气体流向低压侧，通过施加一定气体阻抗后密封效果良好，但因其易磨损，导致维护周期短成本高，多次维护拆装后会影响设备装配精度从而降低设备运行效力。迷宫式密封，因密封元件无磨损问题，相对碳环密封其维护成本和设备可靠性都得到加强。但相对碳环密封其间隙偏大且无浮动密封点，导致传统迷宫式密封结构密封效果不明显。蒸汽泄漏到大气中造成能量损失，同时蒸汽易通过配合间隙泄漏至油箱导致滑油乳化。

发明内容

本发明意在提供一种蒸汽离心压缩机密封结构，以解决轴伸尺寸大，转子动力学要求高，且成本大不便于维护以及蒸汽易通过配合间隙泄漏至油箱导致滑油乳化的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：

蒸汽离心压缩机密封结构，包括压气机壳、压气叶轮和齿箱，所述齿箱包括箱体、齿轮组和齿箱主轴，还包括齿箱连接盘、连接法兰、叶轮背板、叶轮拉杆、滑油蒸汽密封板、密封座、密封盘和齿箱油封，所述叶轮背板密封固定连接在压气机壳端部，所述连接法兰与叶轮背板、压气机壳密封固定连接，所述齿箱连接盘密封固定连接在箱体和连接法兰之间，所述齿箱油封密封固定在箱体上，所述齿箱主轴穿过齿箱油封并与齿箱油封转动连接，所述齿箱油封与齿箱主轴接触的面上设有若干环形齿，所述齿箱主轴表面上设有若干与齿箱油封上的环形齿配合的环形凸起，所述齿箱主轴穿过叶轮背板并与叶轮背板转动连接，所述叶轮背板与齿箱主轴接触的面上设有若干环形齿，所述齿箱主轴表面上设有若干与叶轮背板上的环形齿配合的环形凸起，所述叶轮拉杆与齿箱主轴同轴固定连接，所述压气叶轮固定连接在叶轮拉杆上，所述滑油蒸汽密封板与齿箱连接盘密封固定，且所述滑油蒸汽密封板与齿箱主轴转动连接，所述密封座与叶轮背板固定连接，且所述密封座与叶轮背板之间形成蒸汽通道，所述蒸汽通道连通有进气钢管，所述密封盘固定连接在齿箱主轴上，所述密封盘表面上均设有若干环形齿，所述滑油蒸汽密封板与密封盘接触的面上设有与密封盘上的环形齿匹配的环形凸起，所述密封座与密封盘接触的面上设有与密封盘上的环形齿匹配的环形凸起，所述叶轮背板与密封盘接触的面上设有与密封盘上的环形齿匹配的环形凸起，所述滑油蒸汽密封板上与齿箱主轴接触的面上设有迷宫式多头螺纹，所述齿箱主轴面上设有旋向相反的迷宫式多头螺纹。

基础方案的有益效果：(1)本方案通过设计齿箱连接盘、连接法兰，有效的将压气机壳和齿箱连接为一体，缩短轴端伸长尺寸，从而减小输出轴的振动和高速旋转轴的扰度，进而增加齿箱的可靠性和叶轮在高速运行下的稳定性，同时便于加工节约生产成本和后期维护。

(2)本方案通过叶轮拉杆安装压气叶轮，用于连接压气叶轮和齿箱主轴，增加了压气叶轮连接的稳定性。

(3)本方案中密封盘与密封座配合形成径向环形密封通道一，密封盘与滑油蒸汽密封板配合形成轴向环形密封通道二，滑油蒸汽密封板与齿箱轴配合形成密封通道三，齿箱油封与齿箱主轴配合形成密封通道四。多个密封通道配合，用于密封隔离蒸汽，避免蒸汽进入齿箱导致滑油乳化的问题。

(4)与现有的迷宫式密封方式相比，本方案利用多个密封通道的组合，能够实现更好的密封效果。噪音主要因转动件高速旋转与空气摩擦产生的气流噪音，更改后减小了旋转密封件的外径，从而减小了其线速度，进而减少了单位时间内其与空气的摩擦量，最终使得产生的噪音减小，且密封性增加后，能有效阻碍噪音的传播。

进一步，还包括导流罩，所述导流罩通过紧固螺钉固定在叶轮拉杆端部，并与压气叶轮抵紧。导流罩能够对压气叶轮产生的气流进行导流，从而实现更好的工作效果。

进一步，所述压气叶轮通过锁紧螺母固定在叶轮拉杆上，所述导流罩内设有供容纳锁紧螺母的容纳腔。通过锁紧螺母进行固定，保证压气叶轮固定牢固的情况下，便于对压气叶轮进行拆卸、更换、维护等工作。

进一步，所述压气机壳与叶轮背板之间、所述叶轮背板与连接法兰之间、所述连接法兰与齿箱连接盘之间、所述滑油蒸汽密封板与齿箱连接盘之间均采用螺钉连接。在保证连接稳定性的情况下，便于对各部件进行拆卸。

进一步，所述齿箱连接盘内设有大气平衡腔和大气入口，所述大气入口连通大气平衡腔和大气。大气平衡腔的气压与大气相同，齿箱内的滑油腔室中的气压为负压，大气平衡腔的气压为常压，能够避免滑油从齿箱泄漏。

进一步，所述连接法兰上设有出气孔，所述连接法兰与密封座之间形成蒸汽收集腔，所述出气孔连接蒸汽收集腔和大气。隔离蒸汽经过密封盘与密封座配合形成的径向环形密封通道一后，到达蒸汽收集腔，当蒸汽收集腔中密封蒸汽压力过大的时候，多余蒸汽会泄漏从出气孔排出到大气中。

进一步，所述蒸汽收集腔靠近齿箱主轴的一侧为U型凹槽。U型槽能够对凝结成水的蒸汽进行收集。

进一步，所述密封座和叶轮背板之间还设有环形腔，所述环形腔与蒸汽通道连通。环形腔能够使来自进气钢管的蒸汽均匀地进入密封通道。

附图说明

图1为本发明实施例的剖视图；

图2为图1中A的放大示意图；

图3为本发明实施例中的齿箱连接盘的具体结构示意图；

图4为本发明实施例中的连接法兰的具体结构示意图；

图5为本发明实施例中的叶轮背板的具体结构示意图；

图6为本发明实施例中的叶轮拉杆的具体结构示意图；

图7为本发明实施例中的滑油蒸汽密封板的具体结构示意图；

图8为本发明实施例中的密封盘的具体结构示意图；

图9为本发明实施例中的密封座的具体结构示意图；

图10为本发明实施例中的齿箱油封的具体结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：压气机壳1、压气叶轮2、箱体3、齿箱连接盘4、连接法兰5、叶轮背板6、叶轮拉杆7、导流罩8、滑油蒸汽密封板9、密封座10、密封盘11、齿箱油封12、齿箱主轴13、蒸汽收集腔14、U型凹槽15、环形齿16、锁紧螺母17、紧固螺钉18、拉杆轴向定位凸台19、大气平衡腔20、大气入口21、进气钢管22、蒸汽通道23、环形腔24、多头螺纹25、密封通道一26、密封通道二27、密封通道三28、密封通道四29。

实施例

基本如附图1、图2所示：蒸汽离心压缩机密封结构，包括压气机壳1、压气叶轮2、齿箱、齿箱连接盘4、连接法兰5、叶轮背板6、叶轮拉杆7、导流罩8、滑油蒸汽密封板9、密封座10、密封盘11和齿箱油封12，齿箱包括箱体3、齿轮组和齿箱主轴13，叶轮背板6通过螺钉连接在压气机壳1端部，连接法兰5与叶轮背板6、压气机壳1通过螺钉连接，齿箱连接盘4通过螺钉连接在箱体3和连接法兰5之间，结合图4所示，连接法兰5上设有出气孔，连接法兰5与密封座10之间形成蒸汽收集腔14，出气孔连接蒸汽收集腔14和大气，蒸汽收集腔14靠近齿箱主轴13的一侧为U型凹槽15。

齿箱油封12密封固定在箱体3上，齿箱主轴13穿过齿箱油封12并与齿箱油封12转动连接，结合图10所示，齿箱油封12与齿箱主轴13接触的面上设有若干环形齿16，齿箱主轴13表面上设有若干与齿箱油封12上的环形齿16配合的环形凸起，齿箱主轴13穿过叶轮背板6并与叶轮背板6转动连接，结合图5所示，叶轮背板6与齿箱主轴13接触的面上设有若干环形齿16，齿箱主轴13表面上设有若干与叶轮背板6上的环形齿16配合的环形凸起。结合图6所示，叶轮拉杆7与齿箱主轴13同轴固定连接，压气叶轮2通过锁紧螺母17固定在叶轮拉杆7上，导流罩8内设有供容纳锁紧螺母17的容纳腔，导流罩8通过紧固螺钉18固定在叶轮拉杆7端部，叶轮拉杆7上设有用于定位的拉杆轴向定位凸台19。

滑油蒸汽密封板9与齿箱连接盘4通过螺钉连接，且滑油蒸汽密封板9与齿箱主轴13转动连接，结合图7所示，滑油蒸汽密封板9上与齿箱主轴13接触的面上设有迷宫式多头螺纹25，齿箱主轴13面上设有旋向相反的迷宫式多头螺纹25，结合图3所示，齿箱连接盘4内设有大气平衡腔20和大气入口21，大气入口21连通大气平衡腔20和大气。大气入口21设计在齿箱连接盘4中下部，有效避免蒸汽进入大气平衡腔20。

密封座10与叶轮背板6通过螺钉连接，且密封座10与叶轮背板6之间形成蒸汽通道23，蒸汽通道23连通有进气钢管22，密封座10和叶轮背板6之间还设有环形腔24，环形腔24与蒸汽通道23连通。密封盘11固定连接在齿箱主轴13上，结合图8、图9所示，密封盘11表面上均设有若干环形齿16，滑油蒸汽密封板9与密封盘11接触的面上设有与密封盘11上的环形齿16匹配的环形凸起，密封座10与密封盘11接触的面上设有与密封盘11上的环形齿16匹配的环形凸起，叶轮背板6与密封盘11接触的面上设有与密封盘11上的环形齿16匹配的环形凸起。密封盘11与密封座10配合形成径向环形密封通道一26，密封盘11与滑油蒸汽密封板9配合形成轴向环形密封通道二27，滑油蒸汽密封板9与齿箱轴配合形成密封通道三28，齿箱油封12与齿箱主轴13配合形成密封通道四29。

具体实施过程如下：

密封蒸汽从进气钢管22中进入蒸汽通道23内，随后蒸汽均匀分布到环形腔24内，一部分蒸汽进入到叶轮背部，密封蒸汽气体压力比叶轮产生的压缩气体压力略高，阻隔环境空气进入压缩机内，从而无法破坏压缩机系统的真空，使压气机壳1内的压缩气体无法通过缝隙泄露。另一部分密封蒸汽由进气管进入密封通道一26，经过密封通道一26后密封蒸汽压力降低。

密封蒸汽经过一次降压后，到达蒸汽收集腔14，蒸汽收集腔14与大气连通，密封蒸汽一部分流向密封通道二27；大气平衡腔20中的大气经密封通道三28后进入密封通道二27。在密封通道二27中密封蒸汽和大气达到平衡。随着转速的提高，在密封通道二27内大气压力会大于密封蒸汽压力，从而使得密封蒸汽无法进入到大气平衡腔20中，避免了蒸汽进入到齿箱中造成滑油乳化。蒸汽收集腔14中的蒸汽压力过大时，蒸汽收集腔14中的蒸汽将从连接法兰5的出气口排出。齿箱内的滑油腔室为负压，大气平衡腔20为常压，避免滑油从齿箱重点额滑油腔室中泄漏。同时配合齿箱油封12与齿箱主轴13配合形成的密封通道四29，再次对滑油腔室进行密封，避免了蒸汽进入到齿箱中，从而避免齿箱中的滑油与水结合导致乳化的问题。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.蒸汽离心压缩机密封结构，包括压气机壳、压气叶轮和齿箱，所述齿箱包括箱体、齿轮组和齿箱主轴，其特征在于：还包括齿箱连接盘、连接法兰、叶轮背板、叶轮拉杆、滑油蒸汽密封板、密封座、密封盘和齿箱油封，所述叶轮背板密封固定连接在压气机壳端部，所述连接法兰与叶轮背板、压气机壳密封固定连接，所述齿箱连接盘密封固定连接在箱体和连接法兰之间，所述齿箱油封密封固定在箱体上，所述齿箱主轴穿过齿箱油封并与齿箱油封转动连接，所述齿箱油封与齿箱主轴接触的面上设有若干环形齿，所述齿箱主轴表面上设有若干与齿箱油封上的环形齿配合的环形凸起，所述齿箱主轴穿过叶轮背板并与叶轮背板转动连接，所述叶轮背板与齿箱主轴接触的面上设有若干环形齿，所述齿箱主轴表面上设有若干与叶轮背板上的环形齿配合的环形凸起，所述叶轮拉杆与齿箱主轴同轴固定连接，所述压气叶轮固定连接在叶轮拉杆上，所述滑油蒸汽密封板与齿箱连接盘密封固定，且所述滑油蒸汽密封板与齿箱主轴转动连接，所述密封座与叶轮背板固定连接，且所述密封座与叶轮背板之间形成蒸汽通道，所述蒸汽通道连通有进气钢管，所述密封盘固定连接在齿箱主轴上，所述密封盘表面上均设有若干环形齿，所述滑油蒸汽密封板与密封盘接触的面上设有与密封盘上的环形齿匹配的环形凸起，所述密封座与密封盘接触的面上设有与密封盘上的环形齿匹配的环形凸起，所述叶轮背板与密封盘接触的面上设有与密封盘上的环形齿匹配的环形凸起，所述滑油蒸汽密封板上与齿箱主轴接触的面上设有迷宫式多头螺纹，所述齿箱主轴面上设有旋向相反的迷宫式多头螺纹。

2.根据权利要求1所述的蒸汽离心压缩机密封结构，其特征在于：还包括导流罩，所述导流罩通过紧固螺钉固定在叶轮拉杆端部，并与压气叶轮抵紧。

3.根据权利要求2所述的蒸汽离心压缩机密封结构，其特征在于：所述压气叶轮通过锁紧螺母固定在叶轮拉杆上，所述导流罩内设有供容纳锁紧螺母的容纳腔。

4.根据权利要求3所述的蒸汽离心压缩机密封结构，其特征在于：所述压气机壳与叶轮背板之间、所述叶轮背板与连接法兰之间、所述连接法兰与齿箱连接盘之间、所述滑油蒸汽密封板与齿箱连接盘之间均采用螺钉连接。

5.根据权利要求4所述的蒸汽离心压缩机密封结构，其特征在于：所述齿箱连接盘内设有大气平衡腔和大气入口，所述大气入口连通大气平衡腔和大气。

6.根据权利要求5所述的蒸汽离心压缩机密封结构，其特征在于：所述连接法兰上设有出气孔，所述连接法兰与密封座之间形成蒸汽收集腔，所述出气孔连接蒸汽收集腔和大气。

7.根据权利要求6所述的蒸汽离心压缩机密封结构，其特征在于：所述蒸汽收集腔靠近齿箱主轴的一侧为U型凹槽。

8.根据权利要求7所述的蒸汽离心压缩机密封结构，其特征在于：所述密封座和叶轮背板之间还设有环形腔，所述环形腔与蒸汽通道连通。