CN111981129B - 一种加压机机械密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种加压机机械密封装置，属于加压机技术领域，包括密封件及气密护罩；其中，密封件用于套设于加压机的转轴上，且用于与转轴的周壁沿转轴的转动方向滑动贴合，一端用于贴合连接于加压机的机壳上，另一端用于沿转轴的轴向延伸；气密护罩罩设于密封件的外围，一端用于与加压机的机壳贴合连接，另一端设有用于转轴通过的通孔，通孔的内壁嵌装有第一石墨环，第一石墨环的内环面用于与转轴的周壁沿转轴的转动方向滑动贴合；气密护罩上密封连接有与其内部连通的进气管路，进气管路用于连接氮气管路。本发明提供的一种加压机机械密封装置，密封效果好、使用寿命长，能够延长密封件的更换周期，提高生产效率，降低生产维护成本。

Description

一种加压机机械密封装置

技术领域

本发明属于加压机技术领域，更具体地说，是涉及一种加压机机械密封装置。

背景技术

目前，冶炼企业中高炉、焦炉、转炉煤气及天然气等可燃气体作为能源介质，发挥着至关重要的作用，这些可燃气体需要通过加压机加压到一定的压力，才能进行远距离的管道输送。为避免燃气加压过程产生泄露，加压机的转轴与机壳结合的位置需要设置密封结构以防止可燃气体泄漏，而在实际生产运行过程中发现，由于加压机内部气压大，单纯采用常规机械密封的效果并不理想，而且常规机械密封结构在高压环境下使用寿命短，因此更换周期较短，不仅影响生产效率，而且还会产生较高的生产维护成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加压机机械密封装置，旨在解决现有技术中加压机采用的密封结构密封效果差、使用寿命短的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种加压机机械密封装置，包括密封件及气密护罩；其中，密封件用于套设于加压机的转轴上，且用于与转轴的周壁沿转轴的转动方向滑动贴合，一端用于贴合连接于加压机的机壳上，另一端用于沿转轴的轴向延伸；气密护罩罩设于密封件的外围，一端用于与加压机的机壳贴合连接，另一端设有用于转轴通过的通孔，通孔的内壁嵌装有第一石墨环，第一石墨环的内环面用于与转轴的周壁沿转轴的转动方向滑动贴合；气密护罩上密封连接有与其内部连通的进气管路，进气管路用于连接氮气管路。

作为本申请另一实施例，密封件包括：

壳体，用于套设于转轴上，外壁一体成型有法兰盘，法兰盘用于与机壳的外壁贴合连接；壳体的内周壁设有第一环槽；

两个第一金属环，分别用于套设于转轴上，且分别与第一环槽的两侧槽壁贴合；

弹性元件，设于第一环槽内，且位于两个第一金属环之间，用于沿转轴的轴向一并向两个第一金属环施加弹性张力，还用于沿转轴的径向一并向两个第一金属环施加弹性压力。

作为本申请另一实施例，弹性元件为沿第一环槽的周向延伸成开口环型的弹簧板，且弹簧板的横断面为劣弧型；弹性元件的两侧分别与两个第一金属环连接，弹性元件的外环面与第一环槽的槽底抵接。

作为本申请另一实施例，第一金属环为开环结构，且开口的两端分别设有相互对应的第一搭接台，两个第一搭接台的台面相互贴合。

作为本申请另一实施例，壳体远离机壳的一端嵌装有第二石墨环，第二石墨环的内环面用于与转轴的周壁贴合。

作为本申请另一实施例，壳体远离机壳的一端设有用于容纳第二石墨环的凹口，且该端可拆卸连接有压盖，压盖与凹口配合夹紧第二石墨环。

作为本申请另一实施例，第二石墨环由至少两个圆弧环围合而成，圆弧环的两端分别设有第二搭接台，相邻圆弧环的第二搭接台相互对应搭接。

作为本申请另一实施例，通孔的孔壁设有沿其周向延伸的第二环槽，第一石墨环嵌装于第二环槽内。

作为本申请另一实施例，气密护罩于远离机壳的一端设有沿转轴的轴向向气密护罩外部凸起的环形台，环形台上可拆卸连接有端盖，端盖的侧壁、环形台的内环面及气密护罩的外壁共同围成第二环槽。

作为本申请另一实施例，进气管路上串设有电动阀门，电动阀门用于与供电线路电连接；气密护罩上设有电接点压力表，电接点压力表的探针伸入气密护罩的内部，且电接点压力表与电动阀门电连接。

本发明提供的一种加压机机械密封装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种加压机机械密封装置，通过密封件对转轴穿过加压机的机壳的位置进行密封，气密护罩密封罩设在密封件的外围，通过进气管道向气密护罩内冲入氮气，从而使密封件的一端受机壳内部气压作用，另一端受机壳外部(气密护罩内)氮气压力作用，两者相互抵消，从而避免因机壳内部气压大而造成密封件密封不严的情况，从而避免气体泄漏，提高密封件的密封效果，且由于密封件两端所受气压相互抵消，能够避免密封件长时间受到单向气体压力，从而提高密封件的使用寿命，延长密封件的更换周期，进而提高生产效率、降低生产维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例提供的一种加压机机械密封装置的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大结构示意图；

图3为图1中B处的局部放大结构示意图；

图4为本发明实施例所采用的第一金属环的立体结构示意图；

图5为本发明实施例所采用的弹性元件的立体结构示意图；

图6为本发明实施例所采用的第一石墨环的立体结构示意图；

图7为本发明实施例所采用的第二石墨环的立体结构示意图；

图8为本发明实施例所采用的第二金属环的立体结构示意图。

图中：1、密封件；11、壳体；110、法兰盘；1101、密封环；111、第一环槽；12、第一金属环；120、沟槽；121、第一搭接台；13、弹性元件；14、第二石墨环；140、第二搭接台；15、压盖；16、第二金属环；160、第三搭接台；2、气密护罩；20、通孔；21、第一石墨环；22、端盖；23、密封圈；230、密封槽；24、环形台；3、进气管路；30、电动阀门；4、电接点压力表；5、转轴；6、机壳。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的一种加压机机械密封装置进行说明。所述一种加压机机械密封装置，包括密封件1及气密护罩2；其中，密封件1用于套设于加压机的转轴5上，且用于与转轴5的周壁沿转轴5的转动方向滑动贴合，一端用于贴合连接于加压机的机壳6上，另一端用于沿转轴5的轴向延伸；气密护罩2罩设于密封件1的外围，一端用于与加压机的机壳6贴合连接，另一端设有用于转轴5通过的通孔20，通孔20的内壁嵌装有第一石墨环21，第一石墨环21的内环面用于与转轴5的周壁沿转轴5的转动方向滑动贴合；气密护罩2上密封连接有与其内部连通的进气管路3，进气管路3用于连接氮气管路。

本发明提供的一种加压机机械密封装置的工作原理：气密护罩2、加压机的机壳6的外壁、转轴5的周壁以及嵌装于通孔20内壁的第一石墨环21(内环面与转轴5周壁转动贴合)共同围成一个封闭的腔室，密封件1位于气密护罩2内部，通过将气密护罩2内通入氮气，且通入氮气的氮气量以气密护罩2内的氮气压力稍高于(氮气作为保护性气体，即使向机壳6内部泄漏少量也不影响燃气正常使用，而由于机壳6内气压低，因此燃气无法通过密封件1向机壳6外部泄漏)或等于(密封件1两端气压完全相互抵消，为理想状态)机壳6内的燃气压力为宜，从而使密封件1在很低的氮气压力或零压力下工作，当密封件1两端压差较小或无压差(理想状态)时，密封件1的密封效果好，且使用寿命长。

本发明提供的一种加压机机械密封装置，与现有技术相比，通过密封件1对转轴5穿过加压机的机壳6的位置进行密封，气密护罩2密封罩设在密封件1的外围，通过进气管道向气密护罩2内冲入氮气，从而使密封件1的一端受机壳6内部气压作用，另一端受机壳6外部(气密护罩2内)氮气压力作用，两者相互抵消，从而避免因机壳6内部气压大而造成密封件1密封不严的情况，从而避免气体泄漏，提高密封件1的密封效果，且由于密封件1两端所受气压相互抵消，能够避免密封件1长时间受到单向气体压力，从而提高密封件1的使用寿命，延长密封件1的更换周期，进而提高生产效率、降低生产维护成本。

作为本发明提供的一种加压机机械密封装置的一种具体实施方式，请参阅图1及图3，密封件1包括壳体11、两个第一金属环12以及弹性元件13；其中，壳体11用于套设于转轴5上，外壁一体成型有法兰盘110，法兰盘110用于与机壳6的外壁贴合连接；壳体11的内周壁设有第一环槽111；两个第一金属环12分别用于套设于转轴5上，且分别与第一环槽111的两侧槽壁贴合；弹性元件13设于第一环槽111内，且位于两个第一金属环12之间，用于沿转轴5的轴向一并向两个第一金属环12施加弹性张力，还用于沿转轴5的径向一并向两个第一金属环12施加弹性压力。

转轴5密封的目的在于使加压机的转轴5在密封良好的情况下穿过机壳6，然后与配套的动力机进行连接，壳体11的外壁一体成型的法兰盘110与机壳6的外壁贴合连接，能够避免燃气经过壳体11与机壳6之间的连接面，直观的说，机壳6的外壁为平面，法兰盘110的侧面也为平面，两个平面贴合后能够避免燃气通过，当然，为保证密封性，连接前可在贴合面涂上密封胶，或者在贴合面设置密封环1101(参阅图1，于法兰盘110的盘面或者机壳6的外壁开设环形凹槽进行嵌装)，另外，为保证法兰盘110受力均衡、贴合严密，法兰盘110与机壳6的连接通过圆周均布的多个螺栓固定连接；

壳体11的内壁与转轴5之间的密封通过两个第一金属环12实现，首先，两个第一金属环12套设在转轴5上，且位于第一环槽111内，弹性元件13在两个第一金属环12之间，向两个第一金属环12施加弹性张力，也就是使两个第一金属环12沿转轴5的轴向相互远离的弹性作用力，从而使两个第一金属环12相背离的侧壁分别与第一环槽111的两侧槽壁紧密贴合，另外，弹性元件13还沿转轴5的径向分别向两个第一金属环12施加有弹性压力，从而使两个第一金属环12分别与转轴5的周壁紧密贴合，应当理解的是，第一金属环12具有沿径向收缩的自由度，从而实现其内径的变化，当然，这个变化范围是很小的，能够补偿其磨损量即可，只需采用弹性系数较高的金属材料即可，或者采用具有开口的环形结构实现收缩，但是开口结构应当考虑开口位置的连接密封；

总之，壳体11的外壁与机壳6之间、内壁与转轴5之间均实现了密封，从而阻断了机壳6内的燃气向外界泄露的路径；在设备长期运行过程中，由于第一金属环12与转轴5是相对转动的，难免产生磨损，而在磨损后由于有弹性元件13向第一金属环12持续施加径向弹性压力，第一金属环12能够受压而收缩，从而补偿磨损量，始终与转轴5的周壁保持贴合密封状态。

需要说明的是，由于第一金属环12与转轴5为贴合状态，在安装前应当对转轴5的周壁进行抛光，保证其光洁度，一方面减小第一金属环12的内环面和转轴5的周壁之间的摩擦力，降低转轴5的转动阻力，另一方面确保第一金属环12的内环面和转轴5的周壁贴合严密，提高密封性能。

本实施例中，请参阅图1及图8，壳体11靠近机壳6的一端内壁设有第三环槽，第三环槽内嵌装有第二金属环16，第二金属环16的内环面用于与转轴5的周壁贴合；第二金属环16为开环结构，且第二金属环16的开口的两端分别设有相互对应的第三搭接台160，两个第三搭接台160的台面相互贴合。

由于机壳6内的气压较高，通过第二金属环16能够隔绝大部分高压燃气，减少到达第一金属环12位置的燃气量，从而减小与第一金属环12直接接触的燃气压力，再通过两个第一金属环12阻断燃气进一步泄漏的路径，密封效果好；在安装第二金属环16时，可以先将第二金属环16沿其径向收缩，进入第三环槽后再使第二金属环16自由弹开，安装方便，且采用两个第三搭接台160进行搭接，能够保证第二金属环16的开口端搭接后处于平齐状态，也就是说，第二金属环16的两侧面始终为平面状态，避免因搭接位置弯曲影响密封效果。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图3及图5，弹性元件13为沿第一环槽111的周向延伸成开口环型的弹簧板，且弹簧板的横断面为劣弧型；弹性元件13的两侧分别与两个第一金属环12连接，弹性元件13的外环面与第一环槽111的槽底抵接。

开口环型结构能够使弹性元件13沿其径向收缩，且由于弹簧板的横断面为劣弧型结构，其两侧分别与两个第一金属环12连接后处于压缩状态，因此能够对两个第一金属环12提供轴向弹性张力，其外环面与第一环槽111的槽底抵接后，又能够对两个第一金属环12提供径向弹性压力，也就是说，在第一金属环12发生磨损后，弹性元件13在弹性作用力下收缩，从而带动第一金属环12收缩，进而使第一金属环12的内环面与转轴5的周壁保持贴合状态。

在本实施例中，请参阅图3及图4，两个第一金属环12的相对侧的侧壁上分别设有沿其周向延伸的沟槽120，弹性元件13的两侧边沿分别与两个沟槽120插接。弹性元件13的两侧可以适当弯折成沿转轴5的轴向延伸的侧边，然后将侧边插入沟槽120内实现弹性元件13与第一金属环12的连接，结构简单，安装方便。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图4，第一金属环12为开环结构，且开口的两端分别设有相互对应的第一搭接台121，两个第一搭接台121的台面相互贴合。开环结构能够方便安装，也能够方便在第一金属环12磨损后在弹性元件13的带动下进行收缩；两个开口端相互搭接，保证第一金属环12的内环面和转轴5的周壁之间能形成连续的密封环1101面，避免燃气从开口位置泄漏。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，壳体11远离机壳6的一端嵌装有第二石墨环14，第二石墨环14的内环面用于与转轴5的周壁贴合。石墨的摩擦系数低，第二石墨环14与转轴5发生摩擦产生细小石墨粉能够提高两者之间的密封性能，且几乎不增加转轴5的转动阻力，从而进一步提高了壳体11内壁与转轴5之间的密封性，避免在第一金属环12磨损后发生燃气严重泄漏的情况。

在本实施例中，请参阅图1，壳体11远离机壳6的一端设有用于容纳第二石墨环14的凹口，且该端可拆卸连接有压盖15，压盖15与凹口配合夹紧第二石墨环14。由于第二石墨环14磨损后不具备磨损补偿能力，因此需要定期更换，在更换时只需拆下压盖15即可取出第二石墨环14，拆装方便，更换用时短。

具体的，请参阅图7，第二石墨环14由至少两个圆弧环围合而成，圆弧环的两端分别设有第二搭接台140，相邻圆弧环的第二搭接台140相互对应搭接。更换第二石墨环14时只需拆下压盖15，然后分别取出各个圆弧环，无需拆卸转轴5与动力机之间的连接，进一步提高更换效率。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1及图2，通孔20的孔壁设有沿其周向延伸的第二环槽，第一石墨环21嵌装于第二环槽内。第一石墨环21的两侧端壁能够分别与第二环槽的两侧槽壁抵接形成密封，第一石墨环21的内环面与转轴5的周壁贴合密封，从而避免气密护罩2内的氮气泄漏。

另外，参阅图1，为提高密封性能，在第二环槽的槽壁上设有沿其周向延伸成环的密封槽230，通过在密封槽230内嵌装密封圈23，使第一石墨环21与第二环槽的槽壁贴合更加严密，从而减少氮气泄漏，节约氮气用量。

具体的，请参阅图1及图2，气密护罩2于远离机壳6的一端设有沿转轴5的轴向向气密护罩2外部凸起的环形台24，环形台24上可拆卸连接有端盖22，端盖22的侧壁、环形台24的内环面及气密护罩2的外壁共同围成第二环槽。

由于第一石墨环21与转轴5为转动贴合，在加压机持续运行过程中，第一石墨环21逐渐磨损，密封性能下降，从而造成氮气泄漏及浪费，因此需要对第一石墨环21进行定期更换，在更换时只需拆下端盖22，即可取出第一石墨环21，操作简单，更换用时短、效率高。

另外，请参阅图6，第一石墨环21由至少两个弧型环两两对应相接围合而成。拆装更换第一石墨环21时，只需拆开端盖22，然后逐个取出各个弧形环，即可从转轴5上取下，无需拆卸转轴5与动力机之间的连接，从而提高第一石墨环21的更换效率。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，进气管路3上串设有电动阀门30，电动阀门30用于与供电线路电连接；气密护罩2上设有电接点压力表4，电接点压力表4的探针伸入气密护罩2的内部，且电接点压力表4与电动阀门30电连接。

应当理解，电接点压力表4是基于测量系统中的弹簧管在被测介质的压力作用下，迫使弹簧管的末端产生相应的弹性变形一位移，借助拉杆经齿轮传动机构的传动并予放大，由固定齿轮上的指示(连同触头)逐将被测值在度盘上指示出来。与此同时，当其与设定指针上的触头(上限或下限)相接触(动断或动合)的瞬时，致使控制系统中的电路得以断开或接通，以达到自动控制和发信报警的目的。

供电线路通电，电动阀门30开启，能够向气密护罩2内及时补充氮气，直至气密护罩2内部的氮气压力高于机壳6内的燃气压力，然后断开供电线路，电动阀门30关闭，保持气密护罩2内部压力；当因气密护罩2的轻微泄漏导致氮气压力低于燃气压力时，电接点压力表4的触头闭合，从而使电动阀门30得电开启，开始向气密护罩2内补充氮气，当氮气压力高于燃气压力时，电接点压力表4的触头分离，从而使电动阀门30断电关闭，停止补气，使气密护罩2内的氮气压力值维持在一定范围内(略高于燃气压力值)，从而保证良好的密封效果，避免燃气泄漏，保证生产安全。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种加压机机械密封装置，其特征在于，包括：

密封件，用于套设于加压机的转轴上，且用于与所述转轴的周壁沿所述转轴的转动方向滑动贴合，一端用于贴合连接于加压机的机壳上，另一端用于沿所述转轴的轴向延伸；

气密护罩，罩设于所述密封件的外围，一端用于与所述加压机的机壳贴合连接，另一端设有用于所述转轴通过的通孔，所述通孔的内壁嵌装有第一石墨环，所述第一石墨环的内环面用于与所述转轴的周壁沿所述转轴的转动方向滑动贴合；所述气密护罩上密封连接有与其内部连通的进气管路，所述进气管路用于连接氮气管路；

其中，所述密封件包括：

壳体，用于套设于所述转轴上，外壁一体成型有法兰盘，所述法兰盘用于与所述机壳的外壁贴合连接；所述壳体的内周壁设有第一环槽；

两个第一金属环，分别用于套设于所述转轴上，且分别与所述第一环槽的两侧槽壁贴合；

弹性元件，设于所述第一环槽内，且位于两个所述第一金属环之间，用于沿所述转轴的轴向一并向两个所述第一金属环施加弹性张力，还用于沿所述转轴的径向一并向两个所述第一金属环施加弹性压力。

2.如权利要求1所述的一种加压机机械密封装置，其特征在于，所述弹性元件为沿所述第一环槽的周向延伸成开口环型的弹簧板，且所述弹簧板的横断面为劣弧型；所述弹性元件的两侧分别与两个所述第一金属环连接，所述弹性元件的外环面与所述第一环槽的槽底抵接。

3.如权利要求1所述的一种加压机机械密封装置，其特征在于，所述第一金属环为开环结构，且开口的两端分别设有相互对应的第一搭接台，两个所述第一搭接台的台面相互贴合。

4.如权利要求1所述的一种加压机机械密封装置，其特征在于，所述壳体远离所述机壳的一端嵌装有第二石墨环，所述第二石墨环的内环面用于与所述转轴的周壁贴合。

5.如权利要求4所述的一种加压机机械密封装置，其特征在于，所述壳体远离所述机壳的一端设有用于容纳所述第二石墨环的凹口，且该端可拆卸连接有压盖，所述压盖与所述凹口配合夹紧所述第二石墨环。

6.如权利要求5所述的一种加压机机械密封装置，其特征在于，所述第二石墨环由至少两个圆弧环围合而成，所述圆弧环的两端分别设有第二搭接台，相邻所述圆弧环的所述第二搭接台相互对应搭接。

7.如权利要求1所述的一种加压机机械密封装置，其特征在于，所述通孔的孔壁设有沿其周向延伸的第二环槽，所述第一石墨环嵌装于所述第二环槽内。

8.如权利要求7所述的一种加压机机械密封装置，其特征在于，所述气密护罩于远离所述机壳的一端设有沿所述转轴的轴向向所述气密护罩外部凸起的环形台，所述环形台上可拆卸连接有端盖，所述端盖的侧壁、所述环形台的内环面及所述气密护罩的外壁共同围成所述第二环槽。

9.如权利要求1-8任一项所述的一种加压机机械密封装置，其特征在于，所述进气管路上串设有电动阀门，所述电动阀门用于与供电线路电连接；所述气密护罩上设有电接点压力表，所述电接点压力表的探针伸入所述气密护罩的内部，且所述电接点压力表与所述电动阀门电连接。

Images