CN110966050B - 一种汽轮机进汽插管密封连接结构 - Google Patents

一种汽轮机进汽插管密封连接结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽轮机进汽密封领域，旨在解决现有技术中的汽轮机进汽插管连接处因进汽插管位移或表面损坏导致密封难度大的问题，提供一种汽轮机进汽插管密封连接结构，汽缸的连接口设置为外大内小的台阶形；进汽插管的插入端和外孔之间限定环形空腔；环形空腔内设置有过渡密封套、多个第一密封环和多个第二密封环；多个第一密封环和多个第二密封环依次交错层叠于环形空腔内，并由一连接于汽缸的压紧环压紧于台阶面上；其中，第一密封环的内周面紧密贴合过渡密封套的外周面；第二密封环的外周面紧密贴合外周的内周面。本发明的有益效果是进汽插管连接处密封效果可靠。

Description

一种汽轮机进汽插管密封连接结构
技术领域
本发明涉及汽轮机进汽密封领域，具体而言，涉及汽轮机进汽插管密封连接结构。
背景技术
汽轮机进汽插管和汽缸接口之间的密封连接处，因汽缸内压力变化会使得进汽插管存在径向或轴向的位移，加之因为进汽插管在高温高压下运行多年或本身加工原因，其表面会出现不规则氧化皮、凸点凹坑或因变形导致椭圆度等，这些都将影响连接处的密封性能。
发明内容
本发明旨在提供一种汽轮机进汽插管密封连接结构，以解决现有技术中的汽轮机进汽插管连接处因进汽插管位移或表面损坏导致密封难度大的问题。
本发明的实施例是这样实现的：
一种汽轮机进汽插管密封连接结构，用于进汽插管和汽缸连接口之间的密封，所述汽缸的连接口设置为外大内小的台阶形，包括直径较大的外孔和直径较小的内孔，外孔和内孔之间限定台阶面；所述进汽插管的前端设置为插入端，所述插入端配合于所述外孔内，并且所述插入端的外周面和所述外孔的内周面之间限定环形空腔；所述环形空腔内设置有过渡密封套、多个第一密封环和多个第二密封环；其中，所述过渡密封套包括紧密套接于所述进汽插管的插入端的外周面的套部；所述套部的内周面紧密贴合所述插入端的外周面；多个所述第一密封环和多个所述第二密封环依次交错层叠于所述环形空腔内，并由一连接于汽缸的压紧环压紧于所述台阶面上；其中，所述第一密封环的内周面紧密贴合所述过渡密封套的外周面，所述第一密封环的外周面和所述外孔的内周面相间隔以限定第一环形间隙；所述第二密封环的外周面紧密贴合所述外周的内周面，所述第二密封环的内周面和所述过渡密封套的外周面相间隔以限定第二环形间隙；所述第一密封环和所述第二密封环至少部分在竖向重叠。
本方案中的密封连接结构，通过设置环形空腔，在环形空腔中设置过渡密封套、多个第一密封环和多个第二密封环来实现密封，且通过设置交错叠设的多个第一密封环和多个第二密封环被压紧环压紧于台阶面上。在该压力的作用下，各第一密封环和第二密封环分别沿径向变形扩大，使得第一密封环的内周面和过渡密封套接触更紧密、第二密封环的外周面和汽缸连接口的内周面之间的接触更紧密；同时，第一密封环和第二密封环的端面之间的接触也受压保持足够的紧密程度。并且，本结构还能克服汽轮机使用过程中，插管连接处内外气压存在不确定的波动变化，使得插管将存在不确定的轴向位移或径向位移，影响连接处的密封性能，容易导致泄露的问题。具体地，第一环形间隙和第二环形间隙的存在在允许插管受压力波动沿径向发生位移的同时，仍能够保持内周面、外周面和端面之间的密封性。而在插管受压力波动沿轴向发生位移时，至少部分第一密封环和第二密封环之间的周向密封和端面密封仍能保持，因此也能保持在进汽插管发生轴向位移时保持密封性。
另外，现有技术中，因加工原因导致的进汽插管外表面的不平整，或在使用中进汽插管的外表面出现氧化皮、凹坑或椭圆度时，将大大降低进汽插管外表面和密封件结构之间的密封性，本方案中设置的紧密套接于进汽插管的插入端的过渡密封套的套部将很好地解决该问题。该处实现紧密套接的方法可以是设置直径稍小的过渡密封套的套部，实现套部和进汽插管的插入端之间的稍稍过盈配合，实现紧密套接。当然，还可采用其他形式。
在一种实施方式中：
所述第一密封环和所述第二密封环之间的重叠部分单边宽度大于其总单边宽度的3/4，同时保证所述第一环形间隙和所述第二环形间隙的单边宽度小于1.5mm。
通过设置重叠部分单边宽度达3/4总单边宽度和较小的环形间隙，可保持第一密封环和所述第二密封环竖向叠合的稳定性，避免受压发生过大的竖向变形，确保密封性。
在一种实施方式中：
所述过渡密封套的套部下端沿径向向内延伸形成端环部；所述端环部密封贴合所述进汽插管的插入端的端面，或者所述端环部通过端面密封圈和所述进汽插管的插入端的端面之间形成密封。
形成的端环部可加强过渡密封套和进汽插管外周面之间的密封性，避免两者之间的泄露。
在一种实施方式中：
还包括连接螺钉，所述连接螺钉将所述端环部固定连接于所述插入端的端面。
设置连接螺钉可以确保过渡密封套和进汽插管之间的连接。
在一种实施方式中：
所述过渡密封套的厚度为3-5mm且同时小于所述第一密封环和所述第二密封环的单边宽度；并且所述过渡密封套的热膨胀系数大于所述第一密封环。
在一种实施方式中：
所述过渡密封套由弹性材料构成，其套部包括内外间隔的外环壁和内环壁，在所述外环壁和所述内环壁之间限定环形腔；
所述环形腔为封闭腔，其内具有标准大气压的气体。
通过设置为相对分开的两层壁结构，能使得在内环壁适配形状不规则(氧化皮、凹坑、凸点或椭圆度)的进汽插管的外周面的同时，不影响或减轻对过渡密封套的外周面(即外环壁的外周面)的圆柱形的影响，从而能够在保证过渡密封套管的内周面和进汽插管的外周面之间的密封贴合程度的同时，很好地维持第一密封环和孤独密封套管的外周面之间的密封贴合程度。
在一种实施方式中：
所述过渡密封套包括中间环、附接在中间环的内周面的内环壁以及附接在中间环的外周面的外环壁；
所述中间环为刚性环状结构；所述内环壁和所述外环壁均由弹性材料构成。
通过设置由刚性的中间环分隔的两层壁结构，能使得在内环壁适配形状不规则(氧化皮、凹坑、凸点或椭圆度)的进汽插管的外周面的同时，不影响对过渡密封套的外周面(即外环壁的外周面)的圆柱形的影响，从而能够在保证过渡密封套管的内周面和进汽插管的外周面之间的密封贴合程度的同时，很好地维持第一密封环和孤独密封套管的外周面之间的密封贴合程度。
在一种实施方式中：
所述中间环由塑料构成，所述内环壁和所述外环壁均由橡胶构成；
所述内环壁粘接于所述中间环的内周面，所述外环壁粘接于所述中间环的外周面或者过盈地弹性包裹于所述中间环的外周面。
在一种实施方式中：
所述压紧环包括连接于汽缸的连接口开口处的端面上的连接环部和从所述连接环部的内径处朝下延伸形成的压紧部；所述压紧部竖向进入所述环形空腔，并下压叠设的第一密封环和所述第二密封。
在一种实施方式中：
所述连接环部通过压紧螺钉可拆卸地连接于所述汽缸。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中提及之附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1中示出了本发明实施例中的汽轮机进汽插管密封连接结构的结构示意图；
图2中示出了本发明实施例中的汽轮机进汽插管密封连接结构的过渡密封套的另一种实施方式的结构示意图；
图3中示出了本发明实施例中的汽轮机进汽插管密封连接结构的过渡密封套的再一种实施方式的结构示意图。
图标：10-进汽插管，11-插入端，20-汽缸，21-连接口，22-外孔，23-内孔，24-台阶面，30-环形空腔，31-第一环形间隙，32-第二环形间隙，40-过渡密封套，41-套部，42-端环部，43-端面密封圈，44-连接螺钉，45-外环壁，46-内环壁，47-环形腔，48-中间环，50-第一密封环，60-第二密封环，70-压紧环，71-连接环部，72-压紧部，73-压紧螺钉。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，本发明的描述中若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
请参见图1，本实施例提供一种汽轮机进汽插管10密封连接结构，用于进汽插管10和汽缸20连接口21之间的密封，汽缸20的连接口21设置为外大内小的台阶形，包括直径较大的外孔22和直径较小的内孔23，外孔22和内孔23之间限定台阶面24；进汽插管10的前端设置为插入端11，插入端11配合于外孔22内，并且插入端11的外周面和外孔22的内周面之间限定环形空腔30；环形空腔30内设置有过渡密封套40、多个第一密封环50和多个第二密封环60；其中，过渡密封套40包括紧密套接于进汽插管10的插入端11的外周面的套部41；套部41的内周面紧密贴合插入端11的外周面；多个第一密封环50和多个第二密封环60依次交错层叠于环形空腔30内，并由一连接于汽缸20的压紧环70压紧于台阶面24上；其中，第一密封环50的内周面紧密贴合过渡密封套40的外周面，第一密封环50的外周面和外孔22的内周面相间隔以限定第一环形间隙31；第二密封环60的外周面紧密贴合外周的内周面，第二密封环60的内周面和过渡密封套40的外周面相间隔以限定第二环形间隙32；第一密封环50和第二密封环60至少部分在竖向重叠。
本方案中的密封连接结构，通过设置环形空腔30，在环形空腔30中设置过渡密封套40、多个第一密封环50和多个第二密封环60来实现密封，且通过设置交错叠设的多个第一密封环50和多个第二密封环60被压紧环70压紧于台阶面24上。在该压力的作用下，各第一密封环50和第二密封环60分别沿径向变形扩大，使得第一密封环50的内周面和过渡密封套40接触更紧密、第二密封环60的外周面和汽缸20连接口21的内周面之间的接触更紧密；同时，第一密封环50和第二密封环60的端面之间的接触也受压保持足够的紧密程度。并且，本结构还能克服汽轮机使用过程中，插管连接处内外气压存在不确定的波动变化，使得插管将存在不确定的轴向位移或径向位移，影响连接处的密封性能，容易导致泄露的问题。具体地，第一环形间隙31和第二环形间隙32的存在在允许插管受压力波动沿径向发生位移的同时，仍能够保持内周面、外周面和端面之间的密封性。而在插管受压力波动沿轴向发生位移时，至少部分第一密封环50和第二密封环60之间的周向密封和端面密封仍能保持，因此也能保持在进汽插管10发生轴向位移时保持密封性。
另外，现有技术中，因加工原因导致的进汽插管10外表面的不平整，或在使用中进汽插管10的外表面出现氧化皮、凹坑或椭圆度时，将大大降低进汽插管10外表面和密封件结构之间的密封性，本方案中设置的紧密套接于进汽插管10的插入端11的过渡密封套40的套部41将很好地解决该问题。该处实现紧密套接的方法可以是设置直径稍小的过渡密封套40的套部41，实现套部41和进汽插管10的插入端11之间的稍稍过盈配合，实现紧密套接。当然，还可采用其他形式。
本方案中的压紧环70包括连接于汽缸20的连接口21开口处的端面上的连接环部71和从连接环部71的内径处朝下延伸形成的压紧部72；压紧部72竖向进入环形空腔30，并下压叠设的第一密封环50和第二密封。连接环部71通过压紧螺钉73可拆卸地连接于汽缸20。压紧环70还可采用其他连接方式，在此不赘述。
本实施例中，第一密封环50和第二密封环60之间的重叠部分单边宽度大于其总单边宽度的3/4，同时保证第一环形间隙31和第二环形间隙32的单边宽度小于1.5mm。例如对于单边宽度20mm的环形空腔30来说，可设置第一密封圈和第二密封圈的单边宽度为16mm，第一环形间隙31和第二环形间隙32的单边宽度为1.0mm，过渡密封套40的单边宽度为3.0mm。本文所说的单边宽度等于环形的外周面的半径减去内周面的半径的值。
通过设置重叠部分单边宽度达3/4总单边宽度和较小的环形间隙，可保持第一密封环50和第二密封环60竖向叠合的稳定性，避免受压发生过大的竖向变形，确保密封性。
本实施例中，过渡密封套40的套部41下端沿径向向内延伸形成端环部42；端环部42密封贴合进汽插管10的插入端11的端面，或者端环部42通过端面密封圈43和进汽插管10的插入端11的端面之间形成密封。端面密封圈43可以为金属缠绕垫片。形成的端环部42可加强过渡密封套40和进汽插管10外周面之间的密封性，避免两者之间的泄露。还可设置连接螺钉44，连接螺钉44将端环部42固定连接于插入端11的端面。设置连接螺钉44可以确保过渡密封套40和进汽插管10之间的连接。
本方案中，可设置过渡密封套40的厚度为3-5mm且同时小于第一密封环50和第二密封环60的单边宽度；并且过渡密封套40的热膨胀系数大于第一密封环50。过渡密封套40的厚度等于其套部41的外周面的半径减去内周面的半径的值。
配合参见图2，在另一种实施方式中，过渡密封套40由弹性材料构成，其套部41包括内外间隔的外环壁45和内环壁46，在外环壁45和内环壁46之间限定环形腔47；环形腔47为封闭腔，其内具有标准大气压的气体。通过设置为相对分开的两层壁结构，能使得在内环壁46适配形状不规则(氧化皮、凹坑、凸点或椭圆度)的进汽插管10的外周面的同时，不影响或减轻对过渡密封套40的外周面(即外环壁45的外周面)的圆柱形的影响，从而能够在保证过渡密封套40管的内周面和进汽插管10的外周面之间的密封贴合程度的同时，很好地维持第一密封环50和孤独密封套管的外周面之间的密封贴合程度。
配合参见图3，在再一种实施方式中，过渡密封套40包括中间环48、附接在中间环48的内周面的内环壁46以及附接在中间环48的外周面的外环壁45；中间环48为刚性环状结构；内环壁46和外环壁45均由弹性材料构成。例如，中间环48由塑料构成或选用金属环或其他刚性结构，内环壁46和外环壁45均由橡胶构成；内环壁46粘接于中间环48的内周面，外环壁45粘接于中间环48的外周面或者过盈地弹性包裹于中间环48的外周面。
通过设置由刚性的中间环48分隔的两层壁结构，能使得在内环壁46适配形状不规则(氧化皮、凹坑、凸点或椭圆度)的进汽插管10的外周面的同时，不影响对过渡密封套40的外周面(即外环壁45的外周面)的圆柱形的影响，从而能够在保证过渡密封套40管的内周面和进汽插管10的外周面之间的密封贴合程度的同时，很好地维持第一密封环50和孤独密封套管的外周面之间的密封贴合程度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种汽轮机进汽插管密封连接结构，用于进汽插管和汽缸连接口之间的密封，其特征在于：
所述汽缸的连接口设置为外大内小的台阶形，包括直径较大的外孔和直径较小的内孔，外孔和内孔之间限定台阶面；
所述进汽插管的前端设置为插入端，所述插入端配合于所述外孔内，并且所述插入端的外周面和所述外孔的内周面之间限定环形空腔；
所述环形空腔内设置有过渡密封套、多个第一密封环和多个第二密封环；其中，所述过渡密封套包括紧密套接于所述进汽插管的插入端的外周面的套部；所述套部的内周面紧密贴合所述插入端的外周面；
多个所述第一密封环和多个所述第二密封环依次交错层叠于所述环形空腔内，并由一连接于汽缸的压紧环压紧于所述台阶面上；其中，所述第一密封环的内周面紧密贴合所述过渡密封套的外周面，所述第一密封环的外周面和所述外孔的内周面相间隔以限定第一环形间隙；所述第二密封环的外周面紧密贴合所述外周的内周面，所述第二密封环的内周面和所述过渡密封套的外周面相间隔以限定第二环形间隙；
所述第一密封环和所述第二密封环至少部分在竖向重叠；
所述过渡密封套由弹性材料构成，其套部包括内外间隔的外环壁和内环壁，在所述外环壁和所述内环壁之间限定环形腔；
所述环形腔为封闭腔，其内具有标准大气压的气体。
2.根据权利要求1所述的汽轮机进汽插管密封连接结构，其特征在于：
所述第一密封环和所述第二密封环之间的重叠部分单边宽度大于其总单边宽度的3/4，同时保证所述第一环形间隙和所述第二环形间隙的单边宽度小于1.5mm。
3.根据权利要求1所述的汽轮机进汽插管密封连接结构，其特征在于：
所述过渡密封套的套部下端沿径向向内延伸形成端环部；所述端环部密封贴合所述进汽插管的插入端的端面，或者所述端环部通过端面密封圈和所述进汽插管的插入端的端面之间形成密封。
4.根据权利要求3所述的汽轮机进汽插管密封连接结构，其特征在于：
还包括连接螺钉，所述连接螺钉将所述端环部固定连接于所述插入端的端面。
5.根据权利要求1所述的汽轮机进汽插管密封连接结构，其特征在于：
所述过渡密封套的厚度为3-5mm且同时小于所述第一密封环和所述第二密封环的单边宽度；并且所述过渡密封套的热膨胀系数大于所述第一密封环。
6.根据权利要求1-5任一项所述的汽轮机进汽插管密封连接结构，其特征在于：
所述过渡密封套包括中间环、附接在中间环的内周面的内环壁以及附接在中间环的外周面的外环壁；
所述中间环为刚性环状结构；所述内环壁和所述外环壁均由弹性材料构成。
7.根据权利要求6所述的汽轮机进汽插管密封连接结构，其特征在于：
所述中间环由塑料构成，所述内环壁和所述外环壁均由橡胶构成；
所述内环壁粘接于所述中间环的内周面，所述外环壁粘接于所述中间环的外周面或者过盈地弹性包裹于所述中间环的外周面。
8.根据权利要求1所述的汽轮机进汽插管密封连接结构，其特征在于：
所述压紧环包括连接于汽缸的连接口开口处的端面上的连接环部和从所述连接环部的内径处朝下延伸形成的压紧部；所述压紧部竖向进入所述环形空腔，并下压叠设的第一密封环和所述第二密封。
9.根据权利要求8所述的汽轮机进汽插管密封连接结构，其特征在于：
所述连接环部通过压紧螺钉可拆卸地连接于所述汽缸。
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