CN114165587A - 一种中高压氮气密封填料结构 - Google Patents

一种中高压氮气密封填料结构 Download PDF

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Abstract

一种中高压氮气密封填料结构，所属压缩机技术领域，密封填料结构由阻流环、密封环和卸荷槽密封环次叠加组合而成，卸荷槽密封环开设有导气槽；密封环2和卸荷槽密封环3的材质配方组成成份质量百分比为：碳纤维4～5％、二硫化钼10～12％、聚四氟乙烯树脂78～86％。本发明专门针对中高压氮气密封设计了密封填料结构的配方，并结合密封环和卸荷槽密封环的结构优化，制备出高质量密封填料结构，密封效果提高30％以上，使用寿命大幅延长，原有的密封环使用寿命为1500h，本发明密封填料结构使用寿命达到4000h以上。

Description

一种中高压氮气密封填料结构
技术领域
本发明属于压缩机技术领域，具体涉及一种中高压氮气密封填料结构。
背景技术
在往复式压缩机中，活塞上通常安装有密封环，通过密封环来密封活塞与气缸镜面之间的间隙，主要起到密封作用。目前，现有密封环的结构是由径向密封环、切向密封环和阻流环组成，其密封环填充物的选择和配比以及结构设计均不够理想，使其用寿命短，存在需要频繁更换的缺陷。尤其是对于中高压级氮气，要求填料密封环的结构和材质构成必须设计合理，才能达到更好的使用效果。
发明内容
针对现有技术填料密封环的结构和材质设计仍然存在使用寿命短，需要频繁更换，成本高，效率低等问题，本发明提供一种中高压氮气密封填料结构，专门针对中高压氮气密封设计了密封填料结构的配方，并结合结构上的优化改进，制备出高质量密封填料结构，能够大幅延长使用寿命。其具体技术方案如下：
一种中高压氮气密封填料结构，密封填料结构包括阻流环1、密封环2和卸荷槽密封环3；所述阻流环1、密封环2和卸荷槽密封环3依次叠加组合；
上述技术方案中，所述阻流环1的材质为铜或者PEEK材料；
上述技术方案中，所述密封环2和卸荷槽密封环3的材质配方组成成份质量百分比为：碳纤维4～5％、二硫化钼10～12％、聚四氟乙烯树脂78～86％；
上述技术方案中，所述阻流环1由三个直切口的弧形件围构而成；所述阻流环1的厚度为8～12mm；
上述技术方案中，所述密封环2由三个斜切口的弧形件围构而成，斜切口角度为30°；所述密封环2的厚度为4～12mm；
上述技术方案中，所述密封环2上设置有定位孔Ⅰ2.1，定位孔Ⅰ2.1的直径为2mm，深度为3mm；
上述技术方案中，所述卸荷槽密封环3由三个斜切口的弧形件围构而成；斜切口角度为30°；所述卸荷槽密封环3上设置有导气槽3.1；所述导气槽3.1的设置在弧形件中间部位，所述导气槽3.1为弧形，半径为2mm，宽度为6mm，深度为2mm，长度等于弧形件宽度；所述导气槽3.1的数量为3个；
上述技术方案中，所述卸荷槽密封环3由三个直切口的弧形件围构而成；所述卸荷槽密封环3上设置有导气槽3.1；所述导气槽3.1的数量为6个，6个所述导气槽3.1平均分布在卸荷槽密封环3上；所述导气槽3.1为弧形，半径为2mm，宽度为6mm，深度为2mm，长度小于弧形件宽度；所述导气槽3.1上还设置有圆环型导气沟3.2，所述圆环型导气沟3.2与6个所述导气槽3.1连通；
上述技术方案中，所述卸荷槽密封环3上设置有定位孔Ⅱ3.3，定位孔Ⅱ3.3的直径为3mm，深度为3mm；
上述技术方案中，所述卸荷槽密封环3上设置有销孔3.4；
上述技术方案中，所述卸荷槽密封环3的厚度为4～12mm；
上述技术方案中，所述密封填料结构应用于中高压氮气密封，使用寿命达到4000h以上。
本发明的一种中高压氮气密封填料结构，与现有技术相比，有益效果为：
一、本发明设计密封环的弧形件为30°斜切口，使密封环磨损后能够自动补偿，从而使内侧密封面贴合活塞杆。
二、本发明设计卸荷槽密封环的弧形件为30°斜切口，使卸荷槽密封环磨损后能够自动补偿，从而使内侧密封面贴合活塞杆。
三、本发明设计卸荷槽密封环的导气槽为3个贯穿式导气槽，即导气槽长度等于弧形件的宽度，3个弧形导气槽半径为2mm，宽度为6mm，深度为2mm，能够更好的发挥导气作用，让气体顺利通过，产生背压，达到更好的密封效果。
四、本发明设计卸荷槽密封环的导气槽为6个非贯穿式导气槽，即导气槽长度小于弧形件的宽度，并通过圆环型导气沟将6个非贯穿式导气槽连通，以增强非贯穿式导气槽的导气性能，让气体顺利通过，产生背压，达到更好的密封效果。
五、本发明在密封环和卸荷槽密封环上均设置有定位孔，用于定位两个密封环，使他们不发生相对转动；
六、本发明在卸荷槽密封环上设置有销孔，用于插入定位销，相对位置用销固定，对接开口错开，减少重叠后产生泄露点。
七、本发明的密封环和卸荷槽密封环的材质配方采用4～5％的碳纤维，使其轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。
碳纤维与传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。
八、本发明的密封环和卸荷槽密封环的材质配方加入10～12％的二硫化钼，二硫化钼有润滑的作用；二硫化钼与碳纤维结合，还能够大幅增加综合强度；
九、本发明根据密封环材质特性、中高压氮气密封压力以及活塞杆径的不同，设计阻流环、密封环和卸荷槽密封环的厚度尺寸，其中，密封环和卸荷槽密封环的厚度为4～12mm，能够很好的达到密封效果。
十、本发明的密封填料结构与现有技术的密封环相比，密封效果提高30％以上，使用寿命大幅延长，原有的密封环使用寿命为1500h，本发明密封填料结构使用寿命达到4000h以上。
附图说明
图1为本发明一种中高压氮气密封填料结构的阻流环示意图；
图2为图1的阻流环俯视截面图；
图3为本发明一种中高压氮气密封填料结构的密封环示意图；
图4为图3的密封环俯视截面图；
图5为本发明实施例1的一种中高压氮气密封填料结构的卸荷槽密封环示意图；
图6为图5的卸荷槽密封环俯视截面图；
图7为图5的A-A截面图；
图8为本发明实施例2的一种中高压氮气密封填料结构的卸荷槽密封环示意图；
图9为本发明实施例2的一种中高压氮气密封填料结构的卸荷槽密封环实物照片；
图1-8中：1-阻流环，2-密封环，2.1-定位孔Ⅰ，3-卸荷槽密封环，3.1-导气槽，3.2-圆环型导气沟，3.3-定位孔Ⅱ，3.4-销孔。
具体实施方式
下面结合具体实施案例和附图1-9对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1
一种中高压氮气密封填料结构，如图1-7所示，密封填料结构包括阻流环1、密封环2和卸荷槽密封环3；所述阻流环1、密封环2和卸荷槽密封环3依次叠加组合；
所述阻流环1的材质为铜；
所述密封环2和卸荷槽密封环3的材质配方组成成份质量百分比为：碳纤维5％、二硫化钼12％、聚四氟乙烯树脂83％；
所述阻流环1由三个直切口的弧形件围构而成；所述阻流环1的厚度为8mm；
所述密封环2由三个斜切口的弧形件围构而成，斜切口角度为30°；所述密封环2的厚度为6mm；
所述密封环2上设置有定位孔Ⅰ2.1，定位孔Ⅰ2.1的直径为2mm，深度为3mm；
所述卸荷槽密封环3由三个斜切口的弧形件围构而成；斜切口角度为30°；所述卸荷槽密封环3上设置有导气槽3.1；所述导气槽3.1的设置在弧形件中间部位，所述导气槽3.1为弧形，半径为2mm，宽度为6mm，深度为2mm，长度等于弧形件宽度；所述导气槽3.1的数量为3个；
所述卸荷槽密封环3上设置有定位孔Ⅱ3.3，定位孔Ⅱ3.3的直径为3mm，深度为3mm；
所述卸荷槽密封环3上设置有销孔3.4；
所述卸荷槽密封环3的厚度为6mm；
本实施例制备的密封填料结构应用于中高压氮气密封，使用寿命达到4000h；相同条件下，使用一个月后，相比于现有技术密封环的密封效果提高31％。
实施例2
一种中高压氮气密封填料结构，如图1-4和图8-9所示，密封填料结构包括阻流环1、密封环2和卸荷槽密封环3；所述阻流环1、密封环2和卸荷槽密封环3依次叠加组合；
所述阻流环1的材质为PEEK材料；
所述密封环2和卸荷槽密封环3的材质配方组成成份质量百分比为：碳纤维4％、二硫化钼10％、聚四氟乙烯树脂86％；
所述阻流环1由三个直切口的弧形件围构而成；所述阻流环1的厚度为9mm；
所述密封环2由三个斜切口的弧形件围构而成，斜切口角度为30°；所述密封环2的厚度为8mm；
所述密封环2上设置有定位孔Ⅰ2.1，定位孔Ⅰ2.1的直径为2mm，深度为3mm；
所述卸荷槽密封环3由三个直切口的弧形件围构而成；所述卸荷槽密封环3上设置有导气槽3.1；所述导气槽3.1的数量为6个，6个所述导气槽3.1平均分布在卸荷槽密封环3上；所述导气槽3.1为弧形，半径为2mm，宽度为6mm，深度为2mm，长度小于弧形件宽度；所述导气槽3.1上还设置有圆环型导气沟3.2，所述圆环型导气沟3.2与6个所述导气槽3.1连通；
所述卸荷槽密封环3上设置有定位孔Ⅱ3.3，定位孔Ⅱ3.3的直径为3mm，深度为3mm；
所述卸荷槽密封环3上设置有销孔3.4；
所述卸荷槽密封环3的厚度为8mm；
本实施例制备的密封填料结构如图9所示，应用于中高压氮气密封，使用寿命达到4050h；相同条件下，使用一个月后，相比于现有技术密封环的密封效果提高32％。
实施例3
一种中高压氮气密封填料结构，附图同实施例1的附图，密封填料结构包括阻流环1、密封环2和卸荷槽密封环3；所述阻流环1、密封环2和卸荷槽密封环3依次叠加组合；
所述阻流环1的材质为铜；
所述密封环2和卸荷槽密封环3的材质配方组成成份质量百分比为：碳纤维4.5％、二硫化钼11％、聚四氟乙烯树脂84.5％；
所述阻流环1由三个直切口的弧形件围构而成；所述阻流环1的厚度为10mm；
所述密封环2由三个斜切口的弧形件围构而成，斜切口角度为30°；所述密封环2的厚度为7mm；
所述密封环2上设置有定位孔Ⅰ2.1，定位孔Ⅰ2.1的直径为2mm，深度为3mm；
所述卸荷槽密封环3由三个斜切口的弧形件围构而成；斜切口角度为30°；所述卸荷槽密封环3上设置有导气槽3.1；所述导气槽3.1的设置在弧形件中间部位，所述导气槽3.1为弧形，半径为2mm，宽度为6mm，深度为2mm，长度等于弧形件宽度；所述导气槽3.1的数量为3个；
所述卸荷槽密封环3上设置有定位孔Ⅱ3.3，定位孔Ⅱ3.3的直径为3mm，深度为3mm；
所述卸荷槽密封环3上设置有销孔3.4；
所述卸荷槽密封环3的厚度为7mm；
本实施例制备的密封填料结构应用于中高压氮气密封，使用寿命达到4080h；相同条件下，使用一个月后，相比于现有技术密封环的密封效果提高35％。
实施例4
一种中高压氮气密封填料结构，附图同实施例1的附图，密封填料结构包括阻流环1、密封环2和卸荷槽密封环3；所述阻流环1、密封环2和卸荷槽密封环3依次叠加组合；
所述阻流环1的材质为铜；
所述密封环2和卸荷槽密封环3的材质配方组成成份质量百分比为：碳纤维5％、二硫化钼10％、聚四氟乙烯树脂85％；
所述阻流环1由三个直切口的弧形件围构而成；所述阻流环1的厚度为9mm；
所述密封环2由三个斜切口的弧形件围构而成，斜切口角度为30°；所述密封环2的厚度为5mm；
所述密封环2上设置有定位孔Ⅰ2.1，定位孔Ⅰ2.1的直径为2mm，深度为3mm；
所述卸荷槽密封环3由三个斜切口的弧形件围构而成；斜切口角度为30°；所述卸荷槽密封环3上设置有导气槽3.1；所述导气槽3.1的设置在弧形件中间部位，所述导气槽3.1为弧形，半径为2mm，宽度为6mm，深度为2mm，长度等于弧形件宽度；所述导气槽3.1的数量为3个；
所述卸荷槽密封环3上设置有定位孔Ⅱ3.3，定位孔Ⅱ3.3的直径为3mm，深度为3mm；
所述卸荷槽密封环3上设置有销孔3.4；
所述卸荷槽密封环3的厚度为5mm；
本实施例制备的密封填料结构应用于中高压氮气密封，使用寿命达到4000h；相同条件下，使用一个月后，相比于现有技术密封环的密封效果提高30％。
实施例5
一种中高压氮气密封填料结构，附图同实施例2的附图，密封填料结构包括阻流环1、密封环2和卸荷槽密封环3；所述阻流环1、密封环2和卸荷槽密封环3依次叠加组合；
所述阻流环1的材质为PEEK材料；
所述密封环2和卸荷槽密封环3的材质配方组成成份质量百分比为：碳纤维4.5％、二硫化钼11.5％、聚四氟乙烯树脂84％；
所述阻流环1由三个直切口的弧形件围构而成；所述阻流环1的厚度为8mm；
所述密封环2由三个斜切口的弧形件围构而成，斜切口角度为30°；所述密封环2的厚度为6mm；
所述密封环2上设置有定位孔Ⅰ2.1，定位孔Ⅰ2.1的直径为2mm，深度为3mm；
所述卸荷槽密封环3由三个直切口的弧形件围构而成；所述卸荷槽密封环3上设置有导气槽3.1；所述导气槽3.1的数量为6个，6个所述导气槽3.1平均分布在卸荷槽密封环3上；所述导气槽3.1为弧形，半径为2mm，宽度为6mm，深度为2mm，长度小于弧形件宽度；所述导气槽3.1上还设置有圆环型导气沟3.2，所述圆环型导气沟3.2与6个所述导气槽3.1连通；
所述卸荷槽密封环3上设置有定位孔Ⅱ3.3，定位孔Ⅱ3.3的直径为3mm，深度为3mm；
所述卸荷槽密封环3上设置有销孔3.4；
所述卸荷槽密封环3的厚度为5mm；
本实施例制备的密封填料结构应用于中高压氮气密封，使用寿命达到4020h；相同条件下，使用一个月后，相比于现有技术密封环的密封效果提高31％。

Claims (10)

1.一种中高压氮气密封填料结构，其特征在于，密封填料结构包括阻流环(1)、密封环(2)和卸荷槽密封环(3)；所述阻流环(1)、密封环(2)和卸荷槽密封环(3)依次叠加组合；所述密封环(2)和卸荷槽密封环(3)的材质配方组成成份质量百分比为：碳纤维4～5％、二硫化钼10～12％、聚四氟乙烯树脂78～86％。
2.根据权利要求1所述的一种中高压氮气密封填料结构，其特征在于，所述阻流环(1)的材质为铜或者PEEK材料。
3.根据权利要求1或2所述的一种中高压氮气密封填料结构，其特征在于，所述阻流环(1)由三个直切口的弧形件围构而成；所述阻流环(1)的厚度为8～12mm。
4.根据权利要求1所述的一种中高压氮气密封填料结构，其特征在于，所述密封环(2)由三个斜切口的弧形件围构而成，斜切口角度为30°；所述密封环(2)的厚度为4～12mm。
5.根据权利要求1或4所述的一种中高压氮气密封填料结构，其特征在于，所述密封环(2)上设置有定位孔Ⅰ(2.1)，定位孔Ⅰ(2.1)的直径为2mm，深度为3mm。
6.根据权利要求1所述的一种中高压氮气密封填料结构，其特征在于，所述卸荷槽密封环(3)由三个斜切口的弧形件围构而成；斜切口角度为30°；所述卸荷槽密封环(3)上设置有导气槽(3.1)；所述导气槽(3.1)的设置在弧形件中间部位，所述导气槽(3.1)为弧形，半径为2mm，宽度为6mm，深度为2mm，长度等于弧形件宽度；所述导气槽(3.1)的数量为3个。
7.根据权利要求1所述的一种中高压氮气密封填料结构，其特征在于，所述卸荷槽密封环(3)由三个直切口的弧形件围构而成；所述卸荷槽密封环(3)上设置有导气槽(3.1)；所述导气槽(3.1)的数量为6个，6个所述导气槽(3.1)平均分布在卸荷槽密封环(3)上；所述导气槽(3.1)为弧形，半径为2mm，宽度为6mm，深度为2mm，长度小于弧形件宽度；所述导气槽(3.1)上还设置有圆环型导气沟(3.2)，所述圆环型导气沟(3.2)与6个所述导气槽(3.1)连通。
8.根据权利要求1或6或7所述的一种中高压氮气密封填料结构，其特征在于，所述卸荷槽密封环(3)上设置有定位孔Ⅱ(3.3)，定位孔Ⅱ(3.3)的直径为3mm，深度为3mm。
9.根据权利要求1或6或7所述的一种中高压氮气密封填料结构，其特征在于，所述卸荷槽密封环(3)上设置有销孔(3.4)；所述卸荷槽密封环(3)的厚度为4～12mm。
10.根据权利要求1所述的一种中高压氮气密封填料结构，其特征在于，所述密封填料结构应用于中高压氮气密封，使用寿命达到4000h以上。
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