CN110219703B - 大型转机危险气体液压密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型转机危险气体液压密封装置，密封本体的中部环绕开设有液压腔，液压腔与液压腔供液孔相连通；液压腔的右侧依次环绕设置有右一级刷式密封环、右一级密封齿、右密封浮环、右二级刷式密封环、右二级密封齿；液压腔的左侧依次环绕设置有左一级刷式密封环、左一级密封齿、左密封浮环、左二级刷式密封环、左二级密封齿。本发明对保证安全生产、维持生产稳定连续、维护生产人员健康、改善生产工作环境、提高生产效率有极大的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及大型转机动密封技术领域，尤其涉及一种大型转机危险气体液压密封装置。
背景技术
在石化、制药、钢铁、冶金、化工等领域因生产工艺需要，大型转机某区域会充满有毒、有害、易燃、易爆等危险气体，由于转子与设备本体之间存在动静密封间隙，该间隙目前采用的密封技术多为梳齿式密封、碳环密封。这种密封结构很难达到完全密封的效果，经常造成有毒有害气体泄漏，严重威胁生产人员身体健康及设备安全运行。
以TRT机组为例：TRT是高炉煤气余压回收透平发电装置的简称，是利用高炉煤气压力的能及热能，通过透平机膨胀做功驱动发电机的回收装置。在正常运行时，TRT机组能代替高炉减压阀组，很好的调节、稳定高炉压力，对炉顶压力控制灵敏，波动幅度小，故对保证高炉的顺利运行及增产有良好的作用。在实际运行中，由于采用梳齿式密封(J形齿，见图3)，透平机的轴端煤气泄漏为其故障的显著表现。轴端煤气泄漏以成为TRT机组使用用户最急需解决的问题。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供一种大型转机危险气体液压密封装置，消除有毒有害气封泄漏造成的生产安全隐患。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：大型转机危险气体液压密封装置，包括转子以及套装在转子上的密封本体；密封本体的中部环绕开设有液压腔，液压腔与液压腔供液孔相连通；液压腔的右侧依次环绕设置有右一级刷式密封环、右一级密封齿、右密封浮环、右二级刷式密封环、右二级密封齿，液压腔与右一级刷式密封环之间构成第一右回流腔，右一级密封齿与右密封浮环之间构成第二右回流腔，第二右回流腔与右密封浮环的外腔之间通过右回液孔相连通；液压腔的左侧依次环绕设置有左一级刷式密封环、左一级密封齿、左密封浮环、左二级刷式密封环、左二级密封齿，液压腔与左一级刷式密封环之间构成第一左回流腔，左一级密封齿与左密封浮环之间构成第二左回流腔，第二左回流腔与左密封浮环的外腔之间通过左回液孔相连通。
进一步的，右二级密封齿的右侧依次环绕设置有右三级密封齿、右三级刷式密封环，右二级密封齿与右三级密封齿之间构成第三右回流腔，第三右回流腔与第二右回流腔之间通过右回液孔相连通；左二级密封齿的左侧依次环绕设置有左三级密封齿、左三级刷式密封环，左二级密封齿与左三级密封齿之间构成第三左回流腔，第三左回流腔与第二左回流腔之间通过左回液孔相连通。
进一步的，左三级刷式密封环的左侧环绕设置有气端密封齿，气端密封齿与隔离气体连接孔相连通。
进一步的，气端密封齿的左侧连接有安装法兰，安装法兰内环绕设置有气端法兰密封齿，气端法兰密封齿与气端密封齿之间构成减压腔。
进一步的，第一左回流腔、第二左回流腔分别与两根左侧液体回流管连通，两根左侧液体回流管均与左侧回液母管连通，左侧回液母管与气液分离器连通；第一右回流腔、第二右回流腔分别与两根右侧液体回流管连通，两根右侧液体回流管均与右侧回液母管连通，右侧回液母管与气液分离器连通；气液分离器、液体过滤器、液体冷却器、循环泵依次相连，气液分离器上设置有液位控制器，循环泵通过供液管与液压腔相连，供液管上设置有电接点压力控制表。
本发明对目前我国石化、制药、钢铁、冶金、化工等领域有毒、有害、易燃、易爆等危险气体的泄漏可起到根治的作用，可在现今国内外各种大型转动机械气体密封中应用，对保证安全生产、维持生产稳定连续、维护生产人员健康、改善生产工作环境、提高生产效率有极大的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明工作原理图；
图3是背景技术结构示意图。
其中：1-转子，2-密封本体，3-液压腔，4-右一级刷式密封环，5-左一级刷式密封环，6-右一级密封齿，7-左一级密封齿，8-右密封浮环，9-左密封浮环，10-右二级刷式密封环，11-左二级刷式密封环，12-右二级密封齿，13-左二级密封齿，14-右三级密封齿，15-左三级密封齿，16-右三级刷式密封环，17-左三级刷式密封环，18-气端密封齿，19-气端法兰密封齿,20-右回液孔，21-液压腔供液孔，22-安装法兰，23-隔离气体连接孔，24-液位控制器，25-气液分离器，26-液体过滤器，27-液体冷却器，28-循环泵，29-供液管，30-电接点压力控制表，31-左侧液体回流管，32-左侧回液母管，33-右侧回液母管，34-右侧液体回流管，35-第一左回流腔，36-第一右回流腔，37-第二左回流腔，38-第二右回流腔，39-第三左回流腔，40-第三右回流腔，41-减压腔，42-转机本体，43-梳齿密封环，44-左回液孔。
具体实施方式
下面结合附图1、2对本发明的具体实施方式作进一步说明。
大型转机危险气体液压密封装置，包括转子1以及套装在转子1上的密封本体2；密封本体2的中部环绕开设有液压腔3，液压腔3与液压腔供液孔21相连通；液压腔3的右侧依次环绕设置有右一级刷式密封环4、右一级密封齿6、右密封浮环8、右二级刷式密封环10、右二级密封齿12，液压腔3与右一级刷式密封环4之间构成第一右回流腔36，右一级密封齿6与右密封浮环8之间构成第二右回流腔38，第二右回流腔38与右密封浮环8的外腔之间通过右回液孔20相连通；液压腔3的左侧依次环绕设置有左一级刷式密封环5、左一级密封齿7、左密封浮环9、左二级刷式密封环11、左二级密封齿13，液压腔3与左一级刷式密封环5之间构成第一左回流腔35，左一级密封齿7与左密封浮环9之间构成第二左回流腔37，第二左回流腔37与左密封浮环9的外腔之间通过左回液孔44相连通。
右二级密封齿12的右侧依次环绕设置有右三级密封齿14、右三级刷式密封环16，右二级密封齿12与右三级密封齿14之间构成第三右回流腔40，第三右回流腔40与第二右回流腔38之间通过右回液孔20相连通；左二级密封齿13的左侧依次环绕设置有左三级密封齿15、左三级刷式密封环17，左二级密封齿13与左三级密封齿15之间构成第三左回流腔39，第三左回流腔39与第二左回流腔37之间通过左回液孔44相连通。
左三级刷式密封环17的左侧环绕设置有气端密封齿18，气端密封齿18与隔离气体连接孔23相连通。
气端密封齿18的左侧连接有安装法兰22，安装法兰22内环绕设置有气端法兰密封齿19，气端法兰密封齿19与气端密封齿18之间构成减压腔41。
第一左回流腔35、第二左回流腔37分别与两根左侧液体回流管31连通，两根左侧液体回流管31均与左侧回液母管32连通，左侧回液母管32与气液分离器25连通；第一右回流腔36、第二右回流腔38分别与两根右侧液体回流管34连通，两根右侧液体回流管34均与右侧回液母管33连通，右侧回液母管33与气液分离器25连通；气液分离器25、液体过滤器26、液体冷却器27、循环泵28依次相连，气液分离器25上设置有液位控制器24，循环泵28通过供液管29与液压腔3相连，供液管29上设置有电接点压力控制表30。
本技术的主旨是采用带压力的液体(与气体不相溶)密封有毒有害气体，具体工作原理如下：安装法兰22与转机本体42连接，在循环泵28的作用下，密封液体沿供液管29供至圆周分布的液压腔供液孔21中，液压腔供液孔21中心与转子1旋转面垂直，液体流经液压腔供液孔21后，汇集到液压腔3中，密封液体在液压腔3中重新达到压力均衡，在液压腔3中的压力液体只能沿着液压腔3与转子1旋转面之间的间隙流动，由于液压腔3与转子1轴心中心对称，环形分布在转子1外侧，且液压腔3喷口与转子1旋转面间距离很小(密封间隙，一般等于转子1轴心最大漂移量)，因此，密封液体做到了对气体的有效密封(设定液体压力大于有毒有害气体压力)。接下来，装置需要对密封液体进行二次密封，以便做到密封液体既不外漏也不内漏。首先由右一级刷式密封环4和左一级刷式密封环5、右一级密封齿6和左一级密封齿7对压力喷溅的密封液体进行初级减压，由于刷式密封环与轴面之间微接触安装，密封齿与轴面之间为密封间隙安装，因此，绝大多数密封液体被挡在了液压腔3两侧的空间内，并通过底部的回液孔进入液体回流管中。未被密封住的密封液通过右一级密封齿6和左一级密封齿7的齿尖后分别进入右密封浮环8的左侧腔体和左密封浮环9的右侧腔体，由于这两个腔体空间较大，又有一部分密封液落入空腔底部进入液体回流管中。另一部分密封液被浮环阻挡，由于浮环与转子1旋转面为微间隙安装(该间隙远小于轴心漂移距离，仅为转子1旋转面振幅大小，一般漂移距离为转子1旋转面振幅的10倍)密封液在浮环与转子1旋转面之间形成液体膜，在右密封浮环8的右侧及左密封浮环9的左侧仅有极微量的密封液体由膜状态重新聚集为液滴状，这些液滴会被右二级刷式密封环10及左二级刷式密封环11密封住，并回流到腔室底部，进入液体回流管中，右三级密封齿14和左三级密封齿15以及右三级刷式密封环16和左三级刷式密封环17起到备用密封的作用，万一由于意外原因造成前级密封环损伤，本级密封环还能起到密封作用。对于危害较大并具备隔离条件(被密封空间内除有害气体外还有另外无害气体成分，这时无害气体成分可作为隔离气体)的气体，本装置可设置隔离气体连接孔23,以及气端密封齿18，为增加隔离效果，可增加安装法兰22位置的气端法兰密封齿19。当隔离气体由气源管引入到隔离气体连接孔23之后，由于隔离气体连接孔23也是圆周方向分布，引入的隔离气体在气端法兰密封齿19齿腔内可形成均匀的密封压力区，该密封压力区可最大限度的降低气体浓度。所有进入液体回流管的密封液由回液母管进入到布置在下方的气液分离器25中，气液分离器25内的密封液在液位控制器24的控制下，保持容器内气液分层，在分离原理的作用下，溶入密封液中的少量气体会在密封液中析出，沿左侧回液母管32重新回到密封装置中，设计时要求液体回流管及左侧回液母管32管径较大，成半空状态。气液分离器25中的密封液可进入液体过滤器26中过滤掉工作循环时由外界进入的杂质，由于密封液在液压腔3与转子1旋转面之间会因层流摩擦生热，所以由液体过滤器26出来的密封液进入到液体冷却器27进行降温，保持温度恒定，然后由循环泵28重新泵送到供液管29中完成工作循环。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.大型转机危险气体液压密封装置，其特征在于，包括转子(1)以及套装在转子(1)上的密封本体(2)；密封本体(2)的中部环绕开设有液压腔(3)，液压腔(3)与液压腔供液孔(21)相连通，液压腔供液孔(21)中心与转子(1)旋转面垂直；液压腔(3)的右侧依次环绕设置有右一级刷式密封环(4)、右一级密封齿(6)、右密封浮环(8)、右二级刷式密封环(10)、右二级密封齿(12)，液压腔(3)与右一级刷式密封环(4)之间构成第一右回流腔(36)，右一级密封齿(6)与右密封浮环(8)之间构成第二右回流腔(38)，第二右回流腔(38)与右密封浮环(8)的外腔之间通过右回液孔(20)相连通；液压腔(3)的左侧依次环绕设置有左一级刷式密封环(5)、左一级密封齿(7)、左密封浮环(9)、左二级刷式密封环(11)、左二级密封齿(13)，液压腔(3)与左一级刷式密封环(5)之间构成第一左回流腔(35)，左一级密封齿(7)与左密封浮环(9)之间构成第二左回流腔(37)，第二左回流腔(37)与左密封浮环(9)的外腔之间通过左回液孔(44)相连通。
2.如权利要求1所述的大型转机危险气体液压密封装置，其特征在于，所述右二级密封齿(12)的右侧依次环绕设置有右三级密封齿(14)、右三级刷式密封环(16)，右二级密封齿(12)与右三级密封齿(14)之间构成第三右回流腔(40)，第三右回流腔(40)与第二右回流腔(38)之间通过右回液孔(20)相连通；左二级密封齿(13)的左侧依次环绕设置有左三级密封齿(15)、左三级刷式密封环(17)，左二级密封齿(13)与左三级密封齿(15)之间构成第三左回流腔(39)，第三左回流腔(39)与第二左回流腔(37)之间通过左回液孔(44)相连通。
3.如权利要求2所述的大型转机危险气体液压密封装置，其特征在于，所述左三级刷式密封环(17)的左侧环绕设置有气端密封齿(18)，气端密封齿(18)与隔离气体连接孔(23)相连通。
4.如权利要求3所述的大型转机危险气体液压密封装置，其特征在于，所述气端密封齿(18)的左侧连接有安装法兰(22)，安装法兰(22)内环绕设置有气端法兰密封齿(19)，气端法兰密封齿(19)与气端密封齿(18)之间构成减压腔(41)。
5.如权利要求4所述的大型转机危险气体液压密封装置，其特征在于，所述的第一左回流腔(35)、第二左回流腔(37)分别与两根左侧液体回流管(31)连通，两根左侧液体回流管(31)均与左侧回液母管(32)连通，左侧回液母管(32)与气液分离器(25)连通；第一右回流腔(36)、第二右回流腔(38)分别与两根右侧液体回流管(34)连通，两根右侧液体回流管(34)均与右侧回液母管(33)连通，右侧回液母管(33)与气液分离器(25)连通；气液分离器(25)、液体过滤器(26)、液体冷却器(27)、循环泵(28)依次相连，气液分离器(25)上设置有液位控制器(24)，循环泵(28)通过供液管(29)与液压腔(3)相连，供液管(29)上设置有电接点压力控制表(30)。
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