CN112360983A - 一种高温高压气体或液体弹性接触式动密封结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温高压气体或液体弹性接触式动密封结构，属于密封设备技术领域，包括：密封圈；密封圈包括：下壳体、上壳体、若干密封片和弹性环；下壳体内设有卡槽，密封片上设有安装槽；其中，若干密封片在圆周方向倾斜布置，围成一个致密环形圆柱面，且密封片根部固定与下壳体的卡槽内圆处；上壳体固定于下壳体卡槽外圆处；弹性环套接在若干密封片围成的环形圆柱面上的环形安装槽内。本发明中密封片中部设有若干伸缩缝，使得其具有径向弹性，在旋转轴运转过程中产生震动、跳动或膨胀时，密封片会给予弹性补偿和弹性回退而始终保持与旋转轴紧密接触。

Description

一种高温高压气体或液体弹性接触式动密封结构
技术领域
本发明涉及密封设备技术领域，具体涉及一种高温高压气体或液体弹性接触式动密封结构。
背景技术
高温高压气体的动密封目前主要有软、硬填料密封，迷宫密封，活塞环密封及刷式密封。密封的核心作用即相同条件下尽可能降低单位时间内密封介质的泄露量。
软填料密封在适当填料及结构下，最高适用压力35MPa、温度200℃、线速度20m/s,可以满足一般条件下的密封要求，其在明火条件下易发生填料硬结现象，磨损补偿不足；硬填料密封使用压力350MPa,线速度12m/s,其无法做到磨损补偿，需要对填料进行冷却或加热。
迷宫密封则是在旋转件和固定件之间形成很小曲折间隙，流体经多次节流达到密封目的。其属于非接触式密封，密封效果远不及接触式密封。刷式密封作为现代透平机械的关键技术，其弹性密封体为紧密布置的金属刷丝构成，生产制造复杂，成本高，另外，刷丝易脱落且对轴的刷磨严重。
因此本方案针对现有密封存在的不足，提出一种密封效果优于刷式密封，弹性补偿性能优于填料密封，使用寿命长于刷式密封，制备简单，适用环境广的一种密封结构。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种高温高压气体或液体弹性接触式动密封结构。
本发明提供了一种高温高压气体或液体弹性接触式动密封结构，包括：密封组件；所述密封圈包括：下壳体、上壳体、若干密封片和弹性环；
所述下壳体内设有安装密封片的卡槽，所述密封片上设有安装弹性环的安装槽；
其中，若干所述密封片在圆周方向倾斜布置，围成一个致密环形圆柱面，且密封片根部固定与下壳体的卡槽内圆处；所述上壳体固定于下壳体卡槽外圆处；
所述弹性环套接在密封片围成的环形圆柱面上的环形安装槽内。
进一步地，所述密封片根部设有上下对称的凹榫，中部设有伸缩缝，头部的侧面处设有上下对称的折弯结构，头部中间设有与配合构件连接的安装槽。
更进一步地，所述伸缩缝纵向设置，且至少设置为一组。
更进一步地，所述伸缩缝分别从密封片中部的两端面处由外向内延伸。
更进一步地，所述折弯结构包括：第一折弯翅和第二折弯翅；
其中，所述第一折弯翅和第二折弯翅之间留有间隙。
更进一步地，所述第一折弯翅和第二折弯翅的折弯半径不同。
更进一步地，所述密封片分别于与上壳体和下壳体弹性接触。
更进一步地，所述安装槽包括：设置在密封片头部中央位置的扰动凹槽，和对称设置在扰动凹槽两侧位于密封片头部的弹性环槽。
更进一步地，所述弹性环槽的深度大于扰动凹槽的深度，弹性环槽的开口半径小于等于扰动凹槽的开口半径的三分之一。
本发明的优点：
首先，由于密封片根部固定，而头部向圆周方向倾斜，且中部设有若干伸缩缝，使得其具有径向弹性，被密封的旋转轴装入后与密封片设有预过盈量，密封片发生径向弹性回退，即当旋转轴运转过程中产生震动、跳动或膨胀时，密封片会给予弹性补偿和弹性回退而始终保持与旋转轴紧密接触，从而在密封片与旋转轴接触的圆柱接触面封堵介质，而达到具有弹性补偿的密封效果。
其次，密封片头部的折弯，使得其具有弹性，其与下壳体和上壳体的接触设有预过盈量，形成弹性挤压，其作用在于使相邻密封片头部接触更紧密。
再者，密封片头部设有的两个不同折弯半径的“翅”，使得在气流方向截面错开布置，对介质形成二次阻挡，密封效果更佳。
另外，安装在弹性环槽内的弹性环有两个作用，一是辅助提高使密封片弹性性能，二是防止密封片塑性变形。
最后，扰动凹槽作用是即使有少量介质进入该部位，则在此部位形成“旋流”，从而消耗介质流动内能，达到阻碍介质流动目的。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例的密封片围成的圆柱面结构示意图；
图2是本发明实施例的密封片安装结构图；
图3是本发明实施例的密封片结构示意图；
图4是本发明实施例的密封组件安装结构图；
图5是本发明实施例的密封件剖面结构示意图。
附图标记：
1为下壳体，2密封片，3为上壳体，4为弹性环，5为密封圈，6为设备壳体，7为旋转轴，8为轴承。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1至图5，如图1至图5所示，一种高温高压气体或液体弹性接触式动密封结构，包括：密封组件；密封组件包括：下壳体、上壳体、若干密封片和弹性环；
下壳体内设有安装密封片的卡槽，密封片上设有安装弹性环的安装槽；
其中，若干密封片在圆周方向倾斜布置，围成一个致密环形圆柱面，且密封片根部固定与下壳体的卡槽内圆处；上壳体固定于下壳体卡槽外圆处；
弹性环套接在密封片围成的环形圆柱面上。
需要说明的是，在实际使用中，密封组件5套接在与其配合安装的旋转轴7上，轴承7两端对称设有轴承，且密封组件5和转轴7整体设置在设备壳体6内；其中设备壳体6内设有与密封组件5配合连接的低压腔室和高压腔室。
另外，参见图4，高压腔体介质与低压腔体之间有两个路径，一是密封片2与旋转轴7接触的圆柱接触面，二是密封片2头部折弯处分别与下壳体1和上壳体3接触的平面由于密封片2为辐射状布置，其根部片与片之间间隙较大，如不采取措施，压力介质会从密封片2根部泄露。而密封片结构的巧妙设置有效的解决了压力介质泄露的问题，具体原理参见下文密封片根部、中部和头部结构的介绍。
本发明的一实施例中，密封片根部设有上下对称的凹榫201，中部设有伸缩缝202，头部的侧面处设有上下对称的折弯结构，头部中间设有与配合构件连接的安装槽。
本发明的一实施例中，伸缩缝202纵向设置，且至少设置为一组。
本发明的一实施例中，伸缩缝202分别从密封片中部的两端面处由外向内延伸。
需要说明的是，由于密封片根部固定，而头部向圆周方向倾斜，且中部设有若干伸缩缝，使得其具有径向弹性，被密封的旋转轴装入后与密封片设有预过盈量，密封片发生径向弹性回退，即当旋转轴运转过程中产生震动、跳动或膨胀时，密封片会给予弹性补偿和弹性回退而始终保持与旋转轴紧密接触，从而在密封片与旋转轴接触的圆柱接触面封堵介质，而达到具有弹性补偿的密封效果。
本发明的一实施例中，折弯结构包括：第一折弯翅203和第二折弯翅204；
其中，第一折弯翅203和第二折弯翅204之间留有间隙。
本发明的一实施例中，第一折弯翅203和第二折弯翅204的折弯半径不同。
需要说明的是，密封片头部的折弯，使得其具有弹性，其与下壳体和上壳体的接触设有预过盈量，形成弹性挤压，其作用在于使相邻密封片头部接触更紧密，而密封片头部设有的两个不同折弯半径的“翅”，使得在气流方向截面错开布置，对介质形成二次阻挡，从而使得密封效果更加。
本发明的一实施例中，安装槽包括：设置在密封片头部中央位置的扰动凹槽205，和对称设置在扰动凹槽205两侧位于密封片头部的弹性环槽206。
本发明的一实施例中，弹性环槽206的深度大于扰动凹槽205的深度，弹性环槽206的开口半径小于等于扰动凹槽205的开口半径的三分之一。
需要说明的是，安装在弹性环槽内的弹性环有两个作用，一是辅助提高使密封片弹性性能，二是防止密封片塑性变形；扰动凹槽作用是即使有少量介质进入该部位，则在此部位形成“旋流”，从而消耗介质流动内能，达到阻碍介质流动目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高温高压气体或液体弹性接触式动密封结构，其特征在于，包括：密封圈；所述密封圈包括：下壳体、上壳体、若干密封片和弹性环；
所述下壳体内设有卡槽，所述密封片上设有安装槽；
其中，若干所述密封片在圆周方向倾斜布置，围成一个致密环形圆柱面，且密封片根部固定与下壳体的卡槽内圆处；所述上壳体固定于下壳体卡槽外圆处；
所述弹性环套接在若干密封片围成的环形圆柱面上的环形安装槽内。
2.根据权利要求1所述的高温高压气体或液体弹性接触式动密封结构，其特征在于，所述密封片根部设有上下对称的凹榫，中部设有伸缩缝，头部的侧面处设有上下对称的折弯结构，头部中间设有与配合构件连接的所述安装槽。
3.根据权利要求2所述的高温高压气体或液体弹性接触式动密封结构，其特征在于，所述伸缩缝纵向设置，且至少设置为一组。
4.根据权利要求3所述的高温高压气体或液体弹性接触式动密封结构，其特征在于，所述伸缩缝分别从密封片中部的两端面处由外向内延伸，且相邻伸缩缝错位分布。
5.根据权利要求4所述的高温高压气体或液体弹性接触式动密封结构，其特征在于，所述折弯结构包括：第一折弯翅和第二折弯翅；
其中，所述第一折弯翅和第二折弯翅之间留有间隙。
6.根据权利要求5所述的高温高压气体或液体弹性接触式动密封结构，其特征在于，所述第一折弯翅和第二折弯翅的折弯半径不同。
7.根据权利要求6所述的高温高压气体或液体弹性接触式动密封结构，其特征在于，所述密封片分别于与上壳体和下壳体弹性接触。
8.根据权利要求7所述的高温高压气体或液体弹性接触式动密封结构，其特征在于，所述安装槽包括：设置在密封片头部中央位置的扰动凹槽，和对称设置在扰动凹槽两侧位于密封片头部的弹性环槽。
9.根据权利要求8所述的高温高压气体或液体弹性接触式动密封结构，其特征在于，所述弹性环槽的深度大于扰动凹槽的深度，弹性环槽的开口半径小于等于扰动凹槽的开口半径的三分之一。
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