CN111706674B - 一种契合接触式空预器径向密封系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种契合接触式空预器径向密封系统，属于空预器密封装置技术领域。本发明包括设置在热端扇形密封板和热端径向隔板之间的径向密封装置，径向密封装置包括上密封单元和下密封单元，上密封单元和下密封单元的结构相同，其中上密封单元包括设置在热端扇形密封板下部的固定板，固定板的一端底部铰接设置有摩擦块底座，摩擦块底座的顶部设置有复位弹簧，复位弹簧的顶部通过支撑板固定在固定板上，摩擦块底座下方还设置有摩擦块，上摩擦块和下摩擦块的截面为对称设置的梯形结构。本发明的目的在于克服现有空预器密封在满负荷情况下空预器径向漏风增大的问题，通过上、下密封面的相互契合，能够降低空预器的径向漏风。

Description

一种契合接触式空预器径向密封系统

技术领域

本发明涉及空预器密封装置技术领域，更具体地说，涉及一种契合接触式空预器径向密封系统。

背景技术

现在空气预热器的径向密封是固定式密封，即估算空预器转子最大的膨胀量，预留相应的间隙，用设备运行时的膨胀量补偿间隙。由于空预器转子膨胀量随机组负荷变化而变化，且空预器的扇形板为固定式的，密封间隙不能随负荷的变化得到调整，因此空预器在机组负荷达到最大时密封间隙才能处在最小的状态。此种类型密封的空气预热器投运后，漏风率较大，一般在5.5%-7%左右，最大可大于9%，大修后效果不甚明显。此外，由于空预器的全部重量通过中心筒传递到下部的支撑钢梁上，受热后转子内侧的中心筒向上膨胀，而转子外侧由于直径和重量都非常大，受热膨胀后是向下变形的，即呈现蘑菇型变形。在满负荷情况下，转子外侧的最大变形量约可达50mm左右，由于密封间隙增加，造成空预器径向漏风增大，从而导致磨煤机风量不足、一次风压不稳定、影响燃烧等一系列问题，同时也严重影响机组的效率，造成很大的经济损失。

经检索，关于空预器密封装置已有大量专利公开，如中国专利申请号：2018221361450，发明创造名称为：一种空预器径向密封装置，该申请案公开了一种空预器径向密封装置，包括扇形板和转子，转子转动安装在两块相对的扇形板之间，还包括柔性密封组件，转子的上下表面沿径向分别安装有多组柔性密封组件，转子相对于扇形板转动时，柔性密封组件能够与扇形板柔性接触密封。本方案在转子的上下表面上沿其径向设置多组柔性密封组件，当转子转动时，柔性密封组件与扇形板柔性接触密封，既能达到密封效果，又可避免刚性接触，密封效果好，使用寿命长；空预器转动时，扇形板接触滑块顶部时，在扇形板的压力作用以及滑块的形变作用下，使得滑块顶部与扇形板接触状态变为面接触，有效改善密封效果。

又如中国专利申请号：2012104012808，发明创造名称为：一种回转式空气预热器柔性密封结构，该申请案公开了一种回转式空气预热器柔性密封结构，其为接触式密封装置，包括密封滑块、调节支撑座和支撑固定板，密封滑块与支撑固定板间可旋转连接，支撑固定板相对固定于空气预热器的径向隔板上；调节支撑座与支撑固定板固定连接，调节支撑座与密封滑块之间设有压缩弹簧，密封滑块与空气预热器的扇形板或轴向弧形板保持接触状态，密封滑块与调节支撑座之间设有复位调节装置，复位调节装置的两端分别与密封滑块和调节支撑座连接，用于调节位于密封滑块和调节支撑座之间的压缩弹簧的最大回弹量。本方案通过对复位调节装置进行调节，实现空气预热器中的运动部件与静止部件间密封作用力的调节，减少密封面的磨损，延长易损件的使用寿命。

上述两个方案均不失为对空预器密封装置的良好探索，但仍有进一步提升的空间，行业内对于空预器密封装置的研究也从未停止。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有空预器密封在满负荷情况下密封间隙增加，造成空预器径向漏风增大的问题，提供了一种契合接触式空预器径向密封系统，通过上、下密封面的相互契合，使得空预器在蘑菇型变形状态下密封间隙得到有效补偿，能够降低空预器的径向漏风，提高了机组效率和设备经济运行水平。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种契合接触式空预器径向密封系统，包括设置在转子热端扇形密封板和热端径向隔板之间的径向密封装置，径向密封装置包括设置在热端扇形密封板下部的上密封单元和设置在热端径向隔板上部的下密封单元，上密封单元和下密封单元的结构相同，且呈对称分布，其中上密封单元包括设置在热端扇形密封板下部的固定板，固定板远离热端扇形密封板的一端底部铰接设置有摩擦块底座，摩擦块底座的顶部设置有复位弹簧，复位弹簧的顶部通过支撑板固定在固定板上；下密封单元包括设置在热端径向隔板上部的固定板，下密封单元的固定板远离热端径向隔板的一端顶部铰接设置有摩擦块底座，下密封单元的摩擦块底座的底部设置有复位弹簧，下密封单元的复位弹簧的底部通过支撑板固定在固定板上，上密封单元的摩擦块底座下方设置有摩擦块，上密封单元的摩擦块底座上方设置有摩擦块，且上密封单元的摩擦块和下密封单元的摩擦块的截面为对称设置的梯形结构。

作为本发明更进一步的改进，上密封单元的支撑板和摩擦块底座之间以及下密封单元的支撑板和摩擦块底座之间均设置有球头螺杆，球头螺杆的球形头部与摩擦块底座相连，球头螺杆的尾部穿过支撑板上的预留孔并通过一对锁紧螺母锁紧固定。

作为本发明更进一步的改进，上密封单元的摩擦块底座以及下密封单元的摩擦块底座上远离摩擦块的一侧设置有头部支座，头部支座内开设有与球形头部尺寸相配合的弧形凹槽，球形头部卡在弧形凹槽内。

作为本发明更进一步的改进，上密封单元的摩擦块底部沿远离铰接点方向逐渐升高，下密封单元的摩擦块顶部沿远离铰接点方向逐渐降低。

作为本发明更进一步的改进，上密封单元的固定板长度与热端扇形密封板的径向长度保持一致，下密封单元的固定板长度与热端径向隔板的径向长度保持一致，支撑板的长度和摩擦块底座的长度均与固定板长度保持一致，且支撑板和摩擦块底座之间沿长度方向均匀设置有多个复位弹簧。

作为本发明更进一步的改进，热端扇形密封板与固定板相对应的位置均开设有连接孔，固定螺栓依次穿过固定板和热端扇形密封板并通过固定螺母固定在一起。

作为本发明更进一步的改进，固定板上的连接孔为腰型孔。

作为本发明更进一步的改进，热端扇形密封板与固定板上沿长度方向均开设有多个连接孔，多个固定螺栓依次穿过固定板和热端扇形密封板并通过固定螺母固定在一起。

作为本发明更进一步的改进，还包括设置在转子冷端扇形密封板和冷端径向隔板之间的径向密封装置。

作为本发明更进一步的改进，摩擦块的材质采用镍基合金。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

（1）本发明的一种契合接触式空预器径向密封系统，避免了像传统的径向密封方式那样，直接在热端径向隔板上设置径向密封部件，热端径向隔板上的径向密封部件不断地通过热端扇形密封板下方并与热端扇形密封板底面之间形成密封面，从而完成对空气预热器的径向密封，但是当空气预热器发生蘑菇变形时，由于传统的径向密封只能从下方进行调节，径向密封会出现上紧下松的状态，从而导致径向密封效果不佳，进而造成空气预热器径向漏风问题。而本发明的径向密封系统通过设置在热端扇形密封板下部的上密封单元和设置在热端径向隔板下部的下密封单元同时进行上下调节，使得空预器在蘑菇型变形状态下密封间隙得到有效补偿，使得空预器在蘑菇型变形状态下密封间隙得到有效补偿，保证空预器在满负荷运行情况下仍然能够保证良好的密封效果，有效降低空预器的径向漏风，提高了机组效率和设备经济运行水平。同时由于上、下摩擦块之间的摩擦系数很小，不会对热端扇形密封板造成磨损，具有高效地保护热端扇形密封板的作用，减小了对空预器转子驱动电机电流的影响。

（2）本发明的一种契合接触式空预器径向密封系统，当热端径向隔板运行到热端扇形密封板下方时，上密封单元的摩擦块受到向上的挤压力作用时，带动摩擦块底座向上转动，并向上挤压复位弹簧；同时下密封单元的摩擦块受到向下的挤压力作用时，带动摩擦块底座向下转动，并向下挤压复位弹簧。通过空预器转子运动使得过上、下摩擦块相互契合契合，即使空预器发生蘑菇型变形时也可很好地进行自调节，补偿空预器变形产生的间隙。

（3）本发明的一种契合接触式空预器径向密封系统，采用径向多重密封方式布置，即空预器转子转动任意位置时保证每块热端扇形密封板下方至少有两组及两组以上的径向密封装置，形成两层以上的密封面，进一步加强了密封效果。

（4）本发明的一种契合接触式空预器径向密封系统，摩擦块底座上远离摩擦块的一侧设置有头部支座，头部支座内开设有与球形头部尺寸相配合的弧形凹槽，球形头部卡在弧形凹槽内，球形头部能够在弧形凹槽内小角度转动，且球头螺杆的外周套设有复位弹簧，球头螺杆可随复位弹簧的压缩及转轴的转动而进行相应的位置跟随。其中球头螺杆作用是使复位弹簧压缩到合适的形变量，调整上、下摩擦块之间相互应力，保证上、下密封面之间的严密性，还能够有效防止复位弹簧脱落，且便于更换复位弹簧。

（5）本发明的一种契合接触式空预器径向密封系统，支撑板和摩擦块底座之间沿长度方向均匀设置有多个复位弹簧，多个复位弹簧，同时用于支撑摩擦块底座和摩擦块的运动，保证了运动的稳定性，提高了密封效果。

（6）本发明的一种契合接触式空预器径向密封系统，还包括设置在转子冷端扇形密封板和冷端径向隔板之间的径向密封装置，其结构与设置在转子热端扇形密封板和热端径向隔板之间的径向密封装置相同，不仅保证了热端扇形密封板的密封效果，还能够空气预热器冷端扇形密封板的密封效果，进一步降低空气预热器的漏风率，提高锅炉的效率，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明中空气预热器热端扇形密封板的安装结构示意图；

图2为本发明中径向密封装置的结构示意图；

图3为图2中A-A截面的剖视图。

示意图中的标号说明：

100、转子：110、热端扇形密封板；120、冷端扇形密封板；130、热端径向隔板；140、冷端径向隔板；200、径向密封装置；201、上密封单元；202、下密封单元；210、固定板；211、固定螺栓；212、固定螺母；220、支撑板；230、球头螺杆；231、球形头部；232、头部支座；233、锁紧螺母；240、复位弹簧；250、摩擦块底座；260、摩擦块；270、铰轴。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，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，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，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

结合图1-图3，本实施例的一种契合接触式空预器径向密封系统，包括设置在转子100热端扇形密封板110和热端径向隔板130之间的径向密封装置200，径向密封装置200包括设置在热端扇形密封板110下部的上密封单元201和设置在热端径向隔板130下部的下密封单元202，上密封单元201和下密封单元202的结构相同，且呈对称分布，上密封单元201的底部和下密封单元202的顶部形成相互契合，成对密封设置，使得空预器在蘑菇型变形状态下密封间隙得到有效补偿，保证空预器在满负荷运行情况下仍然能够保证良好的密封效果，有效降低空预器的径向漏风，提高了机组效率和设备经济运行水平。

如图3所示，本实施例中上密封单元201包括设置在热端扇形密封板110下部的固定板210，固定板210远离热端扇形密封板110的一端底部铰接设置有摩擦块底座250，具体地，本实施例中摩擦块底座250与固定板210之间通过铰轴270相连，摩擦块底座250的顶部设置有复位弹簧240，复位弹簧240的顶部通过支撑板220固定在固定板210上。本实施例中下密封单元202包括设置在热端径向隔板130上部的固定板210，固定板210远离热端径向隔板130的一端顶部铰接设置有摩擦块底座250，摩擦块底座250的底部设置有复位弹簧240，摩擦块底座250下方设置有摩擦块260。其中上密封单元201的摩擦块260和下密封单元202的摩擦块260结构相同，且呈对称分布，上摩擦块260的底部和下摩擦块260的顶部相互契合，形成一个完整的密封面。具体地，本实施例中摩擦块260通过焊接工艺安装到摩擦块底座250上。当热端径向隔板130运行到热端扇形密封板110下方时，上密封单元201的摩擦块260受到向上的挤压力作用时，带动摩擦块底座250向上转动，并向上挤压复位弹簧240；同时下密封单元202的摩擦块260受到向下的挤压力作用时，带动摩擦块底座250向下转动，并向下挤压复位弹簧240。通过空预器转子100运动使得过上、下摩擦块260相互契合，即使空预器发生蘑菇型变形时也可很好地进行自调节，补偿空预器变形产生的间隙。本实施例中采用径向多重密封方式布置，即空预器转子100转动任意位置时保证每块热端扇形密封板110下方至少有两组及两组以上的径向密封装置200，形成两层以上的密封面，进一步加强了密封效果。

本实施例中上密封单元201的摩擦块260和下密封单元202的摩擦块260的截面为对称设置的梯形结构，具体地，如图3所示，上密封单元201的摩擦块260底部沿远离铰接点方向逐渐升高，下密封单元202的摩擦块260顶部沿靠近铰接点方向逐渐升高。图3中箭头的方向即为转子100的转动方向，使用时，转子100带动下密封单元202向左运动，当空预器转子100带动热端径向隔板130转动到热端扇形密封板110下方时，下密封单元202的摩擦块260底面与上密封单元201的摩擦块260顶面相互之间开始契合，分别形成了上、下两个密封面，将传统的点密封或者线密封转换为面密封的方式，有效地加强了密封效果。同时压缩复位弹簧240发生形变，复位弹簧240的形变力反作用于摩擦块260，形成严密无间隙的密封系统。当空预器转子100继续转动时，挤压力越来越小，下密封单元202的摩擦块260与上密封单元201的摩擦块260相互分离，复位弹簧240开始复位将摩擦块260自动弹起，空预器转子100带动热端径向隔板130继续转动进入与下一个热端扇形密封板110的摩擦块260契合阶段，周而复始，形成一个连续封闭的密封系统，下密封单元202的摩擦块260底面与上密封单元201的摩擦块260顶面分别形成了上、下两个密封面，能够同时进行上下密封调节，弥补热端扇形密封板110和热端径向隔板130之间的膨胀间隙，保证良好的密封效果，有效降低空预器的径向漏风。传统的径向密封通常是在热端径向隔板130上设置径向密封部件，热端径向隔板130上的径向密封部件不断地通过热端扇形密封板110下方并与热端扇形密封板110底面之间形成密封面，从而完成对空气预热器的径向密封，但是当空气预热器发生蘑菇变形时，由于传统的径向密封只能从下方进行调节，上述径向密封会出现上紧下松的状态，从而导致径向密封效果不佳，进而造成空气预热器径向漏风问题。而本实施例的径向密封系统通过设置在热端扇形密封板110下部的上密封单元201和设置在热端径向隔板130下部的下密封单元202同时进行上下调节，能够很好地适应在负荷高状态下的空气预热器的变形，保证无论在何种状况下，均能够保证良好的密封效果。同时由于上、下摩擦块260之间的摩擦系数很小，不会对热端扇形密封板110造成磨损，具有高效地保护热端扇形密封板110的作用，减小了对空预器转子100驱动电机电流的影响。

本实施例中支撑板220和摩擦块底座250之间设置有球头螺杆230，球头螺杆230的球形头部231与摩擦块底座250相连，球头螺杆230的尾部穿过支撑板220上的预留孔并通过一对锁紧螺母233锁紧固定。一对锁紧螺母233旋入球头螺杆230尾部相互锁紧，但不与支撑板220锁紧，复位弹簧240压缩时不妨碍球头螺杆230自由通过支撑板220上的预留孔。本实施例中摩擦块底座250上远离摩擦块260的一侧设置有头部支座232，头部支座232内开设有与球形头部231尺寸相配合的弧形凹槽，球形头部231卡在弧形凹槽内，球形头部231能够在弧形凹槽内小角度转动，且球头螺杆230的外周套设有复位弹簧240，球头螺杆230可随复位弹簧240的压缩及转轴270的转动而进行相应的位置跟随。其中球头螺杆230作用是使复位弹簧240压缩到合适的形变量，调整上、下摩擦块260之间相互应力，保证上、下密封面之间的严密性，还能够有效防止复位弹簧240脱落，且便于更换复位弹簧240。

本实施例中上密封单元201的固定板210长度与热端扇形密封板110的径向长度保持一致（即如图3中的前后方向），下密封单元202的固定板210长度与热端径向隔板130的径向长度保持一致，支撑板220的长度和摩擦块底座250的长度均与固定板210长度保持一致，且摩擦块260的长度也与摩擦块底座250的长度保持一致。同时支撑板220和摩擦块底座250之间沿长度方向均匀设置有多个复位弹簧240，多个复位弹簧240，同时用于支撑摩擦块底座250和摩擦块260的运动，保证了运动的稳定性，提高了密封效果。

实施例2

本实施例的一种契合接触式空预器径向密封系统，其结构与实施例1基本相同，更进一步地，本实施例中还包括设置在转子100冷端扇形密封板120和冷端径向隔板140之间的径向密封装置200，其结构与设置在转子100热端扇形密封板110和热端径向隔板130之间的径向密封装置200相同，不仅保证了热端扇形密封板110的密封效果，还能够空气预热器冷端扇形密封板120的密封效果，进一步降低空气预热器的漏风率，提高锅炉的效率，降低生产成本。

本实施例中热端扇形密封板110与固定板210相对应的位置均开设有连接孔，固定螺栓211依次穿过固定板210和热端扇形密封板110并通过固定螺母212固定在一起，固定板210由耐磨耐腐蚀的高强度钢板制成，具有优良的耐磨性与可靠的机械强度。其中固定板210上的连接孔为腰型孔，方便调节固定板210的高低位置。具体地，本实施例中热端扇形密封板110与固定板210上沿长度方向均开设有多个连接孔，多个固定螺栓211依次穿过固定板210和热端扇形密封板110并通过固定螺母212固定在一起。

本实施例中摩擦块260的材质采用镍基合金，具有摩擦系数低、耐磨、耐高温和易焊接等优良性能，提高了摩擦块260的使用寿命和密封性能。

本实施例中复位弹簧240采用压缩弹簧，其弹簧系数范围为4.47N/mm-4.85N/mm，具有较高的抗拉强度和抗蠕变能力，良好的抗氧化性和耐腐蚀，且能够在冷热反复交替作用下有较高的疲劳强度以及良好的成形性和焊接性。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种契合接触式空预器径向密封系统，其特征在于：包括设置在转子（100）热端扇形密封板（110）和热端径向隔板（130）之间的径向密封装置（200），径向密封装置（200）包括设置在热端扇形密封板（110）下部的上密封单元（201）和设置在热端径向隔板（130）上部的下密封单元（202），上密封单元（201）和下密封单元（202）的结构相同，且呈对称分布，其中上密封单元（201）包括设置在热端扇形密封板（110）下部的固定板（210），固定板（210）远离热端扇形密封板（110）的一端底部铰接设置有摩擦块底座（250），摩擦块底座（250）的顶部设置有复位弹簧（240），复位弹簧（240）的顶部通过支撑板（220）固定在固定板（210）上；下密封单元（202）包括设置在热端径向隔板（130）上部的固定板（210），下密封单元（202）的固定板（210）远离热端径向隔板（130）的一端顶部铰接设置有摩擦块底座（250），下密封单元（202）的摩擦块底座（250）的底部设置有复位弹簧（240），下密封单元（202）的复位弹簧（240）的底部通过支撑板（220）固定在固定板（210）上，上密封单元（201）的摩擦块底座（250）下方设置有摩擦块（260），下密封单元（202）的摩擦块底座（250）上方设置有摩擦块（260），且上密封单元（201）的摩擦块（260）和下密封单元（202）的摩擦块（260）的截面为对称设置的梯形结构。

2.根据权利要求1所述的一种契合接触式空预器径向密封系统，其特征在于：上密封单元（201）的支撑板（220）和摩擦块底座（250）之间以及下密封单元（202）的支撑板（220）和摩擦块底座（250）之间均设置有球头螺杆（230），球头螺杆（230）的球形头部（231）与摩擦块底座（250）相连，球头螺杆（230）的尾部穿过支撑板（220）上的预留孔并通过一对锁紧螺母（233）锁紧固定。

3.根据权利要求2所述的一种契合接触式空预器径向密封系统，其特征在于：上密封单元（201）的摩擦块底座（250）以及下密封单元（202）的摩擦块底座（250）上远离摩擦块（260）的一侧设置有头部支座（232），头部支座（232）内开设有与球形头部（231）尺寸相配合的弧形凹槽，球形头部（231）卡在弧形凹槽内。

4.根据权利要求1所述的一种契合接触式空预器径向密封系统，其特征在于：上密封单元（201）的摩擦块（260）底部沿远离铰接点方向逐渐升高，下密封单元（202）的摩擦块（260）顶部沿远离铰接点方向逐渐降低。

5.根据权利要求1所述的一种契合接触式空预器径向密封系统，其特征在于：所述上密封单元（201）的固定板（210）长度与热端扇形密封板（110）的径向长度保持一致，所述上密封单元（201）的支撑板（220）的长度和摩擦块底座（250）的长度均与固定板（210）长度保持一致，且上密封单元（201）的支撑板（220）和摩擦块底座（250）之间沿长度方向均匀设置有多个复位弹簧（240）；所述下密封单元（202）的固定板（210）长度与热端径向隔板（130）的径向长度保持一致，所述下密封单元（202）支撑板（220）的长度和摩擦块底座（250）的长度均与固定板（210）长度保持一致，且下密封单元（202）的支撑板（220）和摩擦块底座（250）之间沿长度方向均匀设置有多个复位弹簧（240）。

6.根据权利要求1所述的一种契合接触式空预器径向密封系统，其特征在于：热端扇形密封板（110）与固定板（210）相对应的位置均开设有连接孔，固定螺栓（211）依次穿过固定板（210）和热端扇形密封板（110）并通过固定螺母（212）固定在一起。

7.根据权利要求6所述的一种契合接触式空预器径向密封系统，其特征在于：固定板（210）上的连接孔为腰型孔。

8.根据权利要求7所述的一种契合接触式空预器径向密封系统，其特征在于：热端扇形密封板（110）与固定板（210）上沿长度方向均开设有多个连接孔，多个固定螺栓（211）依次穿过固定板（210）和热端扇形密封板（110）并通过固定螺母（212）固定在一起。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种契合接触式空预器径向密封系统，其特征在于：还包括设置在转子（100）冷端扇形密封板（120）和冷端径向隔板（140）之间的径向密封装置（200）。

10.根据权利要求9所述的一种契合接触式空预器径向密封系统，其特征在于：所述上密封单元（201）和下密封单元（202）的摩擦块（260）的材质均采用镍基合金。

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