CN113785146A - 特别是用于热介质的滑环密封组件，以及泵组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在旋转的组成部件(21)上形成密封的滑环密封组件，包括滑环密封件(2)，其具有旋转滑环(3)和静止滑环(4)，它们在其滑动表面(3a、4a)之间限定密封间隙(5)；并且包括与旋转滑环(3)相邻配置的循环输送器(7)，循环输送器(7)包括循环管线(19)、循环转子(8)和中空柱形壳体(9)，在循环管线中配置有用于冷却循环的流体的冷却装置(20)。循环管线(19)通向滑环密封(2)的密封间隙(5)区域中的空间(6)。中空柱形壳体(9)具有内壳面(11)和外壳面(12)。外壳面(12)上设有输送通道(10)，该输送通道从起始部分(13)至末端部分(14)沿外壳面(12)形成。输送通道(10)的起始部分(13)与末端部分(14)通过分隔蹼(15)分隔。在中空柱形壳体(9)中设有多个供给开口(16)，该供应开口从内壳面(11)通向输送通道(10)。在末端部分(14)中设有单个出口开口(17)。

Description

特别是用于热介质的滑环密封组件，以及泵组件

技术领域

本发明涉及特别是用于热介质的滑环密封组件和具有这种滑环密封组件的泵组件。

背景技术

现有技术中已知各种构造的滑环密封组件。运行时，在滑环密封件的滑环的区域中可能会产生热量，在极端情况下，这可能会导致滑环的损坏或缩短滑环的使用寿命。为了降低滑环的温度，使用冷却的密封介质，该介质被供给至滑环并且特别是密封间隙中。这允许降低滑环处的温度。然而，缺点在此在于需要结合了额外的阻隔流体系统的大量建设性工作。例如，当滑环密封组件与热介质一起使用时，例如在发电厂应用中，进一步加剧了发热的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种特别是用于密封热介质的滑环密封组件，其通过结合简单且容易的设计和低成本的可制造性可以避免滑环密封件的受温度影响的损坏。本发明的目的还在于提供一种泵组件，其特别适用于输送热介质并且能够通过使用根据本发明的滑环密封组件来密封泵组件的泵。

该目的将通过具有权利要求1的特征的滑环密封组件或具有权利要求11的特征的泵组件来实现。相应的从属权利要求示出了本发明的其他的优选实施例。

具有权利要求1的特征的根据本发明的滑环密封组件具有能够显著改进滑环密封件的冷却的优点。此外，可以显著简化滑环密封组件的设计和制造，因为不需要单独的密封回路。尤其地，可以省略包括额外的冷却介质的密封回路中的额外的循环泵，这除了节省循环泵之外，还允许减少在滑环密封组件的运行期间所需的能量。根据本发明，这将通过滑环密封组件来实现，其包括滑环密封件，其包括旋转滑环和静止滑环，它们在其滑动表面之间限定密封间隙。此外，设有循环输送器，其配置在旋转滑环附近。循环输送器将流体输送到循环管线中，在其中配置有冷却装置以冷却循环的流体。循环管线从循环器通向配置在滑环密封件的密封间隙处的空腔。这允许将冷介质供给至滑环。循环输送器包括旋转的循环转子和中空柱形壳体。循环转子连接至旋转的组成部件，例如轴或安装在轴上的套筒。循环输送器的壳体包括内壳面和外壳面，其中在外壳面上设有输送通道。输送通道包括起始部分和末端部分并且沿着外壳面在周向方向上形成。起始部分和末端部分通过分隔蹼(web)彼此分隔。因此，输送通道不是周向封闭的，但是当分隔蹼提供分隔时，起始区域和末端区域在周向方向上不相互连通。此外，设有多个供给开口，其从壳体的内壳面通向输送通道。此外，在输送通道的末端部分设有单个出口开口。

因此，流体由循环输送器从壳体的内表面通过供给开口输送到输送通道中并且从输送通道经由出口开口输送到朝向冷却装置的循环管线中。流体在冷却装置中被冷却后，被冷却的流体被引导至滑环密封部的密封间隙处的空腔，以适当地冷却与其相邻的滑环。这减少了滑环的磨损并显著延长了滑环和整个滑环密封件的使用寿命，这意味着可以延长更换间隔。根据本发明的滑环密封组件尤其适用于热介质的密封，例如在使用热介质的发电厂应用或工业应用中的热介质的密封。

优选地，循环输送器的壳体上的出口开口沿滑环密封组件的轴向方向指向。这导致滑环密封组件的尤其简单且容易的结构，其特别是在径向方向上可以被设计得很小。这允许将滑环密封组件简单且容易地安装在泵的壳体中，例如电站等的泵的壳体中。

根据本发明的另外的优选实施例，循环输送器的壳体中的输送通道的宽度从起始部分起直至末端部分增加。尤其优选地，输送通道的宽度连续地增加。替选地，输送通道的宽度从起始部分起直至末端部分以阶梯的方式增加，优选地以相同大小的阶梯的方式增加。由于在壳体中沿圆周设有多个供给开口，所以在运行期间输送通道的区域中的流体的压力水平在很大程度上保持恒定，因为压力实际上由于输送通道的加宽而增加，但是由于供给装置在多个位置处连续的供给，该压力水平又降低了。

为了获得最佳的输送性能，通向输送通道的多个供给开口在滑环密封组件的径向方向上以锐角α倾斜。

尤其优选地，循环输送器的循环转子包括多个叶片。优选地，叶片是弓形的中空柱体区段，允许其尤其简单和便宜地制造。更优选地，叶片部分地径向配置在循环输送器的壳体中的供给口内。

为了避免在运行期间发生的最终振动，循环转子的叶片数量不是供给开口的数量的倍数。即，叶片的数量和供给开口的数量不同，或者不是其的两倍大，或者不是三倍大等等。例如，设有五个供给开口和九个叶片。因此，显著降低了运行期间的振动，从而进一步延长了滑环密封件的使用寿命。为了实现循环输送器的最佳输送性能，优选地，壳体中的供给开口的所有中心点都配置在垂直于滑环密封件的中心轴线的第一平面中。

更优选地，循环输送器的壳体中的输送通道形成为使得输送通道包括位于垂直于滑环密封件的中心轴线X-X的第二平面中的第一壁。

优选地，出口开口的起点位于垂直于轴向方向的第三平面中。在这种情况下，第二平面和第三平面之间的第一距离至少是第二平面和第一平面之间的第二距离的两倍。这导致供给开口所在的第一平面与出口开口起始的平面之间的距离更大。因此，可以进一步改进循环输送器的输送性能。

此外，本发明涉及一种泵组件，其包括具有泵转子和根据本发明的滑环密封组件的泵。

泵组件优选地设计成使得滑环密封组件径向地配置在泵的壳体部内。这导致该结构的特别是轴向方向上的长度变短，因为滑环密封组件可以特别直接紧邻泵的泵转子定位。由于循环输送器直接配置在滑环密封件上并且特别是在滑环密封件的径向方向上具有尤其扁平的设计，现有的泵也可以通过使用根据本发明的滑环密封组件轻松升级，因为在此允许简单且容易地结合到已经安装的泵的壳体中。

泵组件优选地被设计用于泵送热介质，例如发电厂应用的热给水等。

附图说明

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例，其中：

图1是具有根据本发明的第一优选实施例的滑环密封组件的泵组件的示意图，

图2是图1的滑环密封组件的示意性截面图，

图3是图2的循环输送器的壳体的示意性立体图，

图4和5是图3的壳体的示意性侧视图，

图6是图2的循环输送器的示意性截面图，并且

图7是根据本发明的第二优选实施例的具有滑环密封组件的泵组件的壳体的示意图。

具体实施方式

参考图1至6，下文将阐述具有根据本发明的第一优选实施例的滑环密封组件1的泵组件30。

如图1所示，泵组件30包括泵31和滑环密封组件1，滑环密封组件将泵31的流体室34与驱动轴21处的大气环境36密封。

泵31包括配置在泵壳体33中的泵转子32。流体室34经由驱动轴21和泵壳体33之间的间隙35连接至配置有滑环密封组件1的接收室37。

可以在图2中详细地看到滑环密封组件1。在此，滑环密封组件1包括滑环密封件2和循环输送器7。

滑环密封件2包括旋转滑环3和静止滑环4，它们在其密封表面3a、4a之间限定密封间隙5。旋转滑环3固定在套筒22上，其例如通过使用过盈配合被压到驱动轴21上。

循环输送器7包括固定至套筒22的循环转子8和中空柱形壳体9，循环转子8配置在中空柱形壳体9内。循环输送器7还包括循环管线19，在其中配置有冷却装置20以冷却循环的流体(参见图1)。

在图3至6中详细示出循环输送器7的循环转子8和中空柱形壳体9。循环转子8配置在壳体9内并且包括多个叶片80。如图6所示，在该实施例中，循环转子8包括正好九个叶片。

中空柱形壳体9具有内壳面11和外壳面12。如从图2中可以看出，循环转子8配置成距内壳面11的距离很小。在外壳面12中形成有输送通道10。输送通道10具有仅几毫米的深度。

从图3至5中可以看出，输送通道10包括起始部分13和末端部分14。在此，起始部分13和末端部分14通过分隔蹼15彼此分隔。因此，输送通道10并不完全周向地位于壳体9的外圆周上，而是仅在一个周向方向上将起始部分13和末端部分14连接。以此方式，可以避免如果设置全周向通道就会发生的输送损失。

为了永远能够将流体从循环转子8输送到输送通道10中，在中空柱形壳体9中设有多个供给开口16。在该示例性实施例中，正好设有五个供给开口16。供给开口16是将壳体9的内壳面11连接至输送通道10的通孔。因此，流体从壳体9的径向内侧被输送到壳体的径向外侧处的输送通道10中。

特别是从图2和3中可以看出，在输送通道10的末端部分14处设有单个出口开口17。出口开口17沿轴向方向(参照图6)指向。出口通道18连接至出口开口17，其通向循环管线19从该处起始的第一端口91。第一端口91经由第一连接端口93连接至出口通道18。第一端口91配置在第二壳体部90中。

然后循环管线19将流体引至冷却装置20，并且流体从该处到达也设置在第二壳体部90中的第二端口92。如从图2中可以看出，第一端口91和第二端口92可以彼此相对成180°对置。流体从第二端口92经由第二连接端口94和另外的连接通道95被引向滑环密封件上的空腔6中。这允许将冷却流体供应至密封间隙5和两个滑环3、4的区域，从而滑环密封件2处的温度不会变得太高。

因此，根据本发明，由泵31输送的流体也用于冷却滑环密封件2。在这种情况下，流体经由间隙35被供给至循环输送器7并且从该处经由供给开口16和输送通道10被导向至单个出口开口17。流体从该处经由循环管线19被引导至冷却装置20，其在该处被冷却并且然后经由第二端口92和第二连接端口94和其他的连接通道95被引导返回至滑环密封件2处的空腔6中。这使得滑环密封件2及其组成部件处的温度被保持相对低成为可能。

如特别是从图4和5中可以看出，供给开口16设置成使得所有供给开口16的中心被配置在第一平面E1中，该第一平面E1垂直于滑环密封件的轴向方向X-X。供给开口16直接邻接输送通道10的第一壁10a定位。

如从图5中可以看出，第一壁10a设置成使得第一壁10a设置在第二平面E2中，其也垂直于轴向方向X-X。然后输送通道10的第二壁10b被配置成使得输送通道10的尺寸从起始部分13起直到末端部分14连续增加。此外，出口开口17的起点位于垂直于轴向方向X-X的第三平面E3中。在此，第二平面E2和第三平面E3之间的第一距离D1至少是第二平面E2和第一平面E1之间的第二距离D2的两倍。因此，可以保证供给开口16和出口开口17之间的距离足够大，这进一步改进了循环输送器7的性能。

如可以从图6中进一步看出，供给开口16被进一步设置成，使得每个供给开口16的中心线M配置成与从滑环密封件2的中心轴线起始的径向线R成锐角α。因此，供给开口16在图6中由箭头A表示的旋转方向(输送方向)上是倾斜的，这进一步增加了进入输送通道10的输送能力。在此，所有供给开口16的角度α是相同的。

供给开口16的数量和循环转子8的叶片80的数量是这样选择的，即叶片的数量不是供给开口16的偶数倍。这样允许抑制运行期间可能出现的任何振动。

更优选地，供给开口的所有横截面之和等于出口开口17的横截面。

通过设置循环输送器7，还可以省去具有额外流体的单独的阻隔流体系统，并且仍然可以实现滑环密封件2的冷却。因此，一方面，可以减少系统的投资成本，另一方面，也显著降低了运行成本，因为在循环回路中不需要运行额外的单独的循环泵。用于冷却的液体的循环仅仅是通过本发明的循环输送器7进行的。

如从图1中可以看出，循环输送器7在轴向方向X-X上被配置在泵31和滑环密封件2之间。在这种情况下，滑环密封组件1并且特别地循环输送器7被配置在泵壳体33内。根据本发明的循环输送器7的设计允许被设计得非常平整，使得例如，通过使用根据本发明的滑环密封组件1升级现有的泵而不需要对泵进行任何调整也是可能的。本发明的另一个优点在于，滑环密封组件1在轴向方向X-X上的总长度可以保持相对较短，因为循环输送器7的部件和滑环密封件2的部件可以被配置在泵壳体33内。因此，滑环密封组件1也符合径向安装空间所必需的要求，这是泵供应商所希望的保持为尽可能小的径向安装空间。

此外，根据本发明，泵制造商不必为冷却而修改泵壳体31，因为根据本发明，入口和出口被集成在滑环密封组件1中。

在下文中，在参考图7的同时，将详细描述根据本发明的第二优选实施例的滑环密封组件1。第二实施例与第一实施例基本上相同，技术上相同的组成部件标有相同的附图标记。

如从图7中可以看出，第二实施例中输送通道10的几何形状构造为与第一实施例不同。替代连续地加宽输送通道，从起始部分13起直至末端部分14以阶梯的方式加宽输送通道10。在这种情况下，设有以阶梯的方式扩展的第二壁10c。在每种情况下，在周向方向上的阶梯的长度是相同的。由于阶梯状的第二壁10c，因此在运行期间可以非常精确地限定通道10中的任何压力增加。

在其他方面，第二实施例与第一实施例相对应，因此可以参考在此给出的说明即可。

附图标记说明

1 滑环密封组件

2 滑环密封件

3 旋转滑环

3a 旋转滑环的密封表面

4 静止滑环

4a 静止滑环的密封表面

5 密封间隙

6 滑环密封件处的空腔

7 循环输送器

8 循环转子

9 中空柱形壳体

10 输送通道

10a 第一壁

10b 第二壁

10c 第二壁，以阶梯的方式加宽

11 内壳面

12 外壳面

13 起始部分

14 末端部分

15 分隔蹼

16 供给开口

17 出口开口

18 出口通道

19 循环管线

20 冷却装置

21 驱动轴

22 套筒

30 泵组件

31 泵

32 泵转子

33 泵壳体

34 流体室

35 间隙

36 大气环境

37 接收室

80 叶片

90 第二壳体部

91 第一连接

92 第二连接

93 第一连接端口

94 第二连接端口

95 额外的连接端口

A 旋转方向

D1 第一距离

D2 第二距离

E1 第一平面

E2 第二平面

E3 第三平面

M 供给开口的中心轴线

R 径向线

X-X 轴向方向

α 锐角

Claims (12)

1.用于在旋转的组成部件(21)处进行密封的滑环密封组件，包括

·滑环密封件(2)，其具有旋转滑环(3)和静止滑环(4)，它们在其滑动表面(3a、4a)之间限定密封间隙(5)，

·循环输送器(7)，其配置在所述旋转滑环(3)附近，

·其中所述循环输送器(7)包括循环管线(19)、循环转子(8)和中空柱形壳体(9)，在所述循环管线(19)中配置有用于冷却循环的流体的冷却装置(20)，

·其中所述循环管线(19)通向所述滑环密封件(2)的所述密封间隙(5)的区域中的空腔(6)，其中所述中空柱形壳体(9)包括内壳面(11)和外壳面(12)，并且其中在所述外壳面(12)上设有输送通道(10)，所述输送通道(10)从起始部分(13)至末端部分(14)沿所述外壳面(12)形成，

·其中所述输送通道(10)的所述起始部分(13)与所述末端部分(14)通过分隔蹼(15)分隔，

·其中在所述中空柱形壳体(9)中设有多个供给开口(16)，其从所述内壳面(11)通向所述输送通道(10)，和

·其中在所述末端部分(14)处设有单个出口开口(17)。

2.根据权利要求1所述的滑环密封组件，其中所述出口开口(17)沿所述滑环密封组件的轴向方向(X-X)指向。

3.根据前述权利要求其中之一所述的滑环密封组件，其中所述输送通道(10)的宽度从所述起始部分(13)至所述末端部分(14)加宽。

4.根据权利要求3所述的滑环密封组件，其中所述输送通道(10)从所述起始部分起直至所述末端部分连续地加宽或以阶梯的方式加宽。

5.根据前述权利要求其中之一所述的滑环密封组件，其中所述供给开口(16)的中心轴线(M)向径向线(R)倾斜角度α。

6.根据前述权利要求其中之一所述的滑环密封组件，其中所述循环转子(8)包括多个叶片(80)。

7.根据权利要求6所述的滑环密封组件，其中所述叶片(80)的数量不是所述供给开口(16)的数量的偶数倍。

8.根据前述权利要求其中之一所述的滑环密封组件，其中所述供给开口(16)的所有中心都位于垂直于所述轴向方向(X-X)的第一平面(E1)中。

9.根据前述权利要求其中之一所述的滑环密封组件，其中所述输送通道(10)包括位于垂直于所述轴向方向(X-X)的第二平面(E2)中的第一壁(10a)。

10.根据权利要求9所述的滑环密封组件，其中所述出口开口(17)的起点位于垂直于所述轴向方向(X-X)的第三平面(E3)中，并且其中所述第二平面和所述第三平面之间的第一距离(D1)至少是所述第二平面和所述第一平面之间的第二距离(D2)的两倍。

11.泵组件，其包括具有泵转子(32)和根据前述权利要求其中之一所述的滑环密封组件(1)的泵(31)。

12.根据权利要求11所述的泵组件，其中所述滑环密封组件(1)径向地配置在泵壳体(33)内。

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