CN112682515A - 一种用于高炉煤气余压透平的组合式密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高炉煤气余压透平的组合式密封结构，包括迷宫密封副和蓖齿密封副，迷宫密封副设置在高炉煤气余压透平转子的轴颈处，与转子的轮毂端面之间形成第一环形气腔，蓖齿密封副设置在高炉煤气余压透平转子的轴端处，迷宫密封副与同端的篦齿密封副之间形成第二环形气腔，第二环形气腔通过均压管与煤气排气腔相通；篦齿密封副内形成两个以上的环形气腔，靠近第二环形气腔的第三环形气腔通过进气口与气体密封介质输送管相通，位于最外侧的第四环形气腔通过排气管与放散管相通，在第三环形气腔中通入气体密封介质。本发明采用组合式密封结构，具有优良的密封性能，同时密封煤气的气体密封介质消耗量较少。

Description

一种用于高炉煤气余压透平的组合式密封结构

技术领域

本发明属于高炉煤气余压透平领域，具体涉及一种用于高炉煤气余压透平的组合式密封结构。

背景技术

高炉煤气余压透平发电装置是钢铁企业的能量回收装置，其介质为高炉煤气，属易燃、易爆、有毒气体，因此高炉煤气余压透平上设置的密封装置密封性能的好坏，直接影响到操作人员的健康和环境是否受到污染，其选择和设计非常关键，同时现有高炉煤气余压透平所用的密封装置存在一些缺点，导致密封性能不高，或气体密封介质(氮气)损耗过大，一台机组氮气耗量在350～500m3/h，或存在控制复杂，或存在使用寿命较短等问题。

发明内容

为了解决上述现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种用于高炉煤气余压透平的组合式密封结构，采用组合式密封结构，具有优良的密封性能，同时密封煤气的气体密封介质消耗量较少。

为了实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于高炉煤气余压透平的组合式密封结构，包括迷宫密封副和蓖齿密封副，所述迷宫密封副设置在高炉煤气余压透平转子的轴颈处，与所述转子的轮毂端面之间形成第一环形气腔，所述蓖齿密封副设置在高炉煤气余压透平转子的轴端处，所述迷宫密封副与同端的篦齿密封副之间形成第二环形气腔，所述第二环形气腔通过均压管与所述高炉煤气余压透平的煤气排气腔相通；所述篦齿密封副内形成两个以上的环形气腔，靠近所述第二环形气腔的第三环形气腔通过进气口与气体密封介质输送管相通，位于最外侧的第四环形气腔通过排气管与放散管相通，在所述第三环形气腔中通入气体密封介质。

进一步地，所述篦齿密封副包括9环以上的碳环，分为至少3组布置，构成所述第三环形气腔的碳环组中位于低压侧的碳环数量大于位于高压侧的碳环数量。

进一步地，所述篦齿密封副包括11环的碳环，分为3组布置，构成所述第三环形气腔的碳环组中位于低压侧的碳环数量为5环，位于高压侧的碳环数量为4环，构成所述第四环形气腔的碳环组中位于最外侧的碳环数量为2环。

进一步地，所述碳环包括对应设置的石墨环和若干蓖齿，所述石墨环设置在所述高炉煤气余压透平的定子上，所述蓖齿设置在所述高炉煤气余压透平的转子上。

进一步地，所述蓖齿之间的间距为4—6mm，所述蓖齿设置8片以上。

进一步地，所述高炉煤气余压透平的转子上在轴端设置有安装座，所述进气口设置在所述安装座上，与所述第三环形气腔连通；所述排气管设置在所述安装座上，与所述第四环形气腔连通；所述篦齿密封副设置在所述安装座的内部。

进一步地，所述气体密封介质为氮气，通入所述第三环形气腔内的氮气压力比煤气排气压力高20～50kpa，所述第四环形气腔内的氮气压力等于大气压力。

进一步地，所述进气口包括连通的接口和通气孔，所述接口的直径大于所述通气孔，所述气体密封介质输送管与所述接口密封连接。

进一步地，所述高炉煤气余压透平的转子在两端设置有对称的所述组合式密封结构。

进一步地，所述放散管设置在所述高炉煤气余压透平的壳体上，连通外部大气。

由上述技术方案可知，本发明提供的一种用于高炉煤气余压透平的组合式密封结构，为组合式密封结构，采用了迷宫密封和蓖齿密封相配合的技术方案，密封间隙小，密封齿片多，因而密封性能优良，能有效地防止煤气泄漏。

由于第二环形气腔通过均压管与高炉煤气余压透平的煤气排气腔相通，第三环形气腔内通入的气体密封介质压力稍高于第二环形气腔内的煤气压力则可以密封住煤气，有利于降低能耗，降低气体密封介质的使用量。

附图说明

图1为本发明实施例的用于高炉煤气余压透平的组合式密封结构的剖视图；

图2为图1中I部的局部放大图；

图3为图2中的蓖齿密封副的局部放大图。

附图标记说明：1、定子；2、转子；3、迷宫密封副；4、蓖齿密封副；5、排气管；6、放散管；7、均压管；8、进气口；9、石墨环；10、蓖齿。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种用于高炉煤气余压透平的组合式密封结构做进一步详细的描述。

如图1、2、3所示，为本发明实施例的一种用于高炉煤气余压透平的组合式密封结构，包括迷宫密封副3和蓖齿密封副4，迷宫密封副3设置在高炉煤气余压透平转子2的轴颈处，与转子2的轮毂端面之间形成第一环形气腔(A处指示)，蓖齿密封副4设置在高炉煤气余压透平转子2的轴端处，迷宫密封副3与同端的篦齿密封副4之间形成第二环形气腔(B处指示)，第二环形气腔通过均压管7与高炉煤气余压透平的煤气排气腔(D处指示)相通。

篦齿密封副4内形成两个以上的环形气腔，靠近第二环形气腔的第三环形气腔(E处指示)通过进气口8与气体密封介质输送管相通，位于最外侧的第四环形气腔(F处指示)通过排气管5与放散管6相通，在第三环形气腔中通入气体密封介质。

由于在高炉煤气余压透平的煤气入口侧设置了与煤气排气腔D相通的均压管7，B腔与煤气排气腔D相通，因而B腔的压力与TRT排气腔压力大致相等(TRT排气端的压力为10kpa左右)；从高炉煤气余压透平转子与定子间的间隙流经煤气入口侧A腔的煤气，经过轴颈迷宫密封降压后流到B腔，只要通过进气口8进入E腔的氮气经蓖齿密封后的压力稍高于B腔的煤气压力就可以密封住煤气，有利于降低能耗。

由于在高炉煤气余压透平定子1上设置了与放散管6相通的排气管5，因而F腔的氮气压力与放散管6中的压力大致相等(放散管6中的压力约为一个大气压)；同时由于轴承箱与蓖齿密封副4之间仍设置有1～2环蓖齿密封，因而不会有密封介质(氮气)串入轴承箱造成油污染，而是直接经排气管5、放散管6排入大气。

以上结构特征的组合，是通过入口降压疏导和气体密封介质封堵、出口气体密封介质封堵的方式完成煤气可靠的密封，并且使气体密封介质的消耗量达到最少。

篦齿密封副4包括9环以上的碳环，分为至少3组布置，构成第三环形气腔的碳环组中位于低压侧的碳环数量大于位于高压侧的碳环数量，可以大于1-2环。采用该结构设置，可以提高气体密封介质的封堵效果。

优选地，如图2所示，篦齿密封副4包括11环的碳环，分为3组布置，构成第三环形气腔的碳环组中位于低压侧的碳环数量为5环，位于高压侧的碳环数量为4环，构成第四环形气腔的碳环组中位于最外侧的碳环数量为2环。

如图3所示，碳环包括对应设置的石墨环9和若干蓖齿10，石墨环9设置在高炉煤气余压透平的定子1上，蓖齿设置在高炉煤气余压透平的转子2上。碳环的密封形式采用非接触式的密封，所以使用寿命较长。

优选地，蓖齿10之间的间距为4—6mm，蓖齿10设置8片以上，密封间隙小，密封齿片多，密封性能优良，能有效地防止煤气泄漏。

迷宫密封副3由安装在定子1上的环状密封体和转子2轴颈上加工的梳齿构成，可以参考现有技术，此处不再详细说明。

如图2所示，高炉煤气余压透平的转子2上在轴端设置有安装座，进气口8设置在安装座上，与第三环形气腔连通。

排气管5设置在安装座上，与第四环形气腔连通。

篦齿密封副4设置在安装座的内部。密封碳环为嵌入式结构，更换备件更方便，维护成本低。

优选地，气体密封介质为氮气，通入第三环形气腔内的氮气压力比煤气排气压力高20～50kpa，第四环形气腔内的氮气压力等于大气压力。

优选地，如图2所示，进气口包括连通的接口和通气孔，接口的直径大于通气孔，气体密封介质输送管与接口密封连接。即：接口对外连接气体密封介质输送管，通气孔对内连通第三环形气腔。通气孔的直径较小，可以防止输入的氮气流速过快，压力过高。

如图1所示，高炉煤气余压透平的转子在两端设置有对称的组合式密封结构，可以对高炉煤气余压透平的转子两端实现良好密封效果。

放散管6设置在高炉煤气余压透平的壳体上，连通外部大气。高炉煤气余压透平的两端的组合式密封结构，其中设置的排气管5连通至同一根放散管6。

本实施例中的用于高炉煤气余压透平的组合式密封结构具有以下有益效果:

本实施例中的用于高炉煤气余压透平的组合式密封结构，为组合式密封结构，采用了迷宫密封和蓖齿密封相配合的技术方案，密封间隙小，密封齿片多，因而密封性能优良，能有效地防止煤气泄漏。

由于第二环形气腔通过均压管与高炉煤气余压透平的煤气排气腔相通，第三环形气腔内通入的气体密封介质压力稍高于第二环形气腔内的煤气压力则可以密封住煤气，有利于降低能耗，降低气体密封介质的使用量。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，在本发明的描述中，“若干”、“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种用于高炉煤气余压透平的组合式密封结构，其特征在于，包括迷宫密封副和蓖齿密封副，所述迷宫密封副设置在高炉煤气余压透平转子的轴颈处，与所述转子的轮毂端面之间形成第一环形气腔，所述蓖齿密封副设置在高炉煤气余压透平转子的轴端处，所述迷宫密封副与同端的篦齿密封副之间形成第二环形气腔，所述第二环形气腔通过均压管与所述高炉煤气余压透平的煤气排气腔相通；所述篦齿密封副内形成两个以上的环形气腔，靠近所述第二环形气腔的第三环形气腔通过进气口与气体密封介质输送管相通，位于最外侧的第四环形气腔通过排气管与放散管相通，在所述第三环形气腔中通入气体密封介质。

2.根据权利要求1所述的组合式密封结构，其特征在于，所述篦齿密封副包括9环以上的碳环，分为至少3组布置，构成所述第三环形气腔的碳环组中位于低压侧的碳环数量大于位于高压侧的碳环数量。

3.根据权利要求1所述的组合式密封结构，其特征在于，所述篦齿密封副包括11环的碳环，分为3组布置，构成所述第三环形气腔的碳环组中位于低压侧的碳环数量为5环，位于高压侧的碳环数量为4环，构成所述第四环形气腔的碳环组中位于最外侧的碳环数量为2环。

4.根据权利要求2或3所述的组合式密封结构，其特征在于，所述碳环包括对应设置的石墨环和若干蓖齿，所述石墨环设置在所述高炉煤气余压透平的定子上，所述蓖齿设置在所述高炉煤气余压透平的转子上。

5.根据权利要求4所述的组合式密封结构，其特征在于，所述蓖齿之间的间距为4—6mm，所述蓖齿设置8片以上。

6.根据权利要求1所述的组合式密封结构，其特征在于，所述高炉煤气余压透平的转子上在轴端设置有安装座，所述进气口设置在所述安装座上，与所述第三环形气腔连通；所述排气管设置在所述安装座上，与所述第四环形气腔连通；所述篦齿密封副设置在所述安装座的内部。

7.根据权利要求1所述的组合式密封结构，其特征在于，所述气体密封介质为氮气，通入所述第三环形气腔内的氮气压力比煤气排气压力高20～50kpa，所述第四环形气腔内的氮气压力等于大气压力。

8.根据权利要求6所述的组合式密封结构，其特征在于，所述进气口包括连通的接口和通气孔，所述接口的直径大于所述通气孔，所述气体密封介质输送管与所述接口密封连接。

9.根据权利要求1-3任一项所述的组合式密封结构，其特征在于，所述高炉煤气余压透平的转子在两端设置有对称的所述组合式密封结构。

10.根据权利要求1所述的组合式密封结构，其特征在于，所述放散管设置在所述高炉煤气余压透平的壳体上，连通外部大气。

Images