CN201359160Y - 双密封耐高压旋转补偿器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双密封耐高压旋转补偿器，属于热力管道补偿装置的技术领域。包括内管1、轴心扶正环2、钢球3、填料压帽4、柔性石墨填料5、密封外套管6、外套管内承压台7、钢球8、内管凸外环9、柔性石墨填料10、异形密封环11、变径管承台12与变径延伸管13组成。其中：柔性石墨填料10端面与变径管承台12之间装有L形状的异形密封环11，内管1与密封外套管6之间的腔内装有柔性石墨填料5，密封外套管6伸入填料压帽4U型口内，填料压帽4U型口另一端外侧顶抵轴心扶正环2，密封外套管6与变径管承台12结构为密封外套管6的一端顺直插入与变径管承台12的外端口与变径管承台12焊接连接并延伸构成变径延伸13。采用这样的结构具有精度高，摩擦系数、扭距小，抗弯力、承压力强，密封可靠，使用性能优良，便于与管道连接焊缝的质量检测、压力损失小，介质流向不受限，管道运行安全可靠的特点。

Description

双密封耐高压旋转补偿器

技术领域

本发明涉及一种双密封耐高压旋转补偿器，属于热力管道补偿装置的技术领域，具体说属于石油、化工、轻工、热力、冶金等行业中使用的热力管道补偿装置结构的技术领域。

背景技术

热力管道因传输的介质温度变化，必然引起管道的热胀冷缩，管道伸缩变形是以不利于管道安全运行的轴向推力或轴向位移形式出现。常规情况下，热力管道中都设有管道补偿装置以吸收或补偿管道变形。现有技术的管道补偿器有多种结构形式，都具有吸收或补偿管道变形的能力，其中，旋转补偿器性能最突出。目前市场上最具有代表性的旋转补偿器产品有：

中国专利号ZL02258709.8改进的旋转补偿器

中国专利号ZL200520074933.1免维护旋转补偿器，

中国专利号ZL200720128801.1精密旋转补偿器

中国专利号ZL200720033902.0地埋式免维护旋转补偿器

上述几种产品技术尽管结构有所不同，都具有补偿量大布置灵活等特点，但还是存在不足：

中国专利号ZL02258709.8改进的旋转补偿器存在不足：

1.内管与变径管的接合部位间隙过大，流体介质运动中在该部位会产生涡流，增加了流体介质的压力损失。

2.内管与变径管的接合部位介质流向受到约束。

3.填料法兰内环凹槽内的钢球与内管外侧为线型接触，接触面过小，加上钢球与内管外侧存在一定间隙，轴心扶正功效差。

4.填料法兰内环凹槽内钢球与外套管内承压台、内管外环之间的钢球两者之间距离过小，轴心控制差，容易造成内管在旋转运动时自身扭距过大，无法承受旋转运动中横向扭力和管道热膨胀的巨大盲板力，造成对填料的偏心磨，形成流体介质泄漏通道。

5.变径管延伸部位为曲线型管段，该部位与管道连接的焊缝无法进行正常的质量检测。

中国专利号ZL200520074933.1免维护旋转补偿器，

中国专利号ZL200720128801.1精密旋转补偿器

中国专利号ZL200720033902.0地埋式免维护旋转补偿器

以上三个产品存在不足：

1.外管尾端的变径管为台阶式，产品组装时工艺复杂而且只能是单面焊接，承压力及结构应力较差。

2.弹簧压紧法兰、填料压盖法内圈不放钢珠的话，要保证内管轴心度只能把法兰内圈与内管外圈间的间隙控制在最小范围内，虽轴心度得到了保证但会形成相互旋转时摩阻过大，加上外套管内承压台与内管外环间的滚动环虽然呈线型接触，摩阻也较大。这样在热补偿运行时容易造成因定点钢梁变形，甚至造成管道拱起及管道焊接部位爆裂。

3.外管尾端台阶式变径内侧腔内压力通道明显，造成压力对柔性石墨填料的直接冲击。由于采用的是单一密封方式直接降低了密封材料的耐久性。

发明内容

本发明提供了一种双密封耐高压旋转补偿器。以实现解决现有旋转补偿器的轴心度不精确、自身扭距、摩擦系数过大，密封形式单一，流体介质及介质流向受限、结构造成增加压力损失等问题，并同时消除了内压力对密封填料的直接冲击，提高密封材料耐久性问题的目的。

为达到上述目的本发明的技术方案是：

一种双密封耐高压旋转补偿器包括内管、轴心扶正环、钢球、填料压帽、柔性石墨填料、密封外套管、外套管内承压台、钢球、内管凸外环、柔性石墨填料、异形密封环、变径管承台与变径延伸管组成。其中：填料压帽形状为U型横位，密封外套管上设外套管内承压台，内管凸外环设于内管上；柔性石墨填料置于内管与密封外套管之间的腔内，其一端面抵持外套管内承压台，另一端面抵持填料压帽U型一端；密封外套管伸入填料压帽U型口内，填料压帽相对U型口另一端外侧顶抵轴心扶正环，变径管承台内侧呈阶梯状，并设有锥形槽；密封外套管与变径管承台结构为密封外套管的一端顺直插入与变径管承台的外端口对接后与变径管承台焊接连接并延伸构成变径延伸管；变径延伸管变径部位只是外径变化，未变径部位内径与内管内径相同，内管与变径延伸管接缝处有间隙；变径延伸管延伸部位为直管段，同轴对应对接；内管凸外环的环端面与内管外环面、密封外套管内侧及变径管承台结合自然形成的一空间区域内设有柔性石墨填料与异形密封环，异形密封环形拟L形，L形短端为锥形，异形密封环的内环紧扣内管外环，异形密封环L形短端插入变径管承台的锥形槽内，异形密封环另一面和外环面嵌入柔性石墨填料中，内管凸外环环端面与密封外套管和外套管内承压台一侧端面结合圆角之间设有钢球，轴心扶正环设于内管外侧，内管外侧与轴心扶正环内侧为精加工紧密结合，轴心扶正环与填料压帽之间设有钢球。

该填料压帽与密封外套管采用螺纹紧扣连接。

该变径延伸管变径部位只是外径变化，未变径部位内径与内管内径相同，两者同轴对应对接且两者之间端面间隙为3mm-6mm。

该变径延伸管延伸部位为直管段。

该内管凸外环一侧端环面设有凹部，钢球沉于此凹部且与密封外套管内侧及外套管内承压台顶抵。

该柔性石墨填料与异形密封环置于内管凸外环、变径管承台阶梯状端面之间。

该异形密封环材质为金属，包括不锈钢和合金材料。

该轴心扶正环内侧与内管外侧以焊接方式紧密结合。

该轴心扶正环环面端口设一凹部，钢球设于所述凹部与填料压帽之间。

该柔性石墨填料和柔性石墨填料分别设于外套管内承压台和内管凸外环两侧边，外套管内承压台和内管凸外环各有一侧端面相互紧密接触。

采用本发明的技术方案由于包括内管、轴心扶正环、填料压帽、密封外套管、变径管和密封材料，内管与密封外套管之间的腔内装有柔性石墨填料，柔性石墨填料的一端面抵持外套管内承压台，柔性石墨填料的另一端面装有填料压帽，填料压帽与外套管一端采用螺纹紧扣，轴心扶正环外侧与填料压帽之间设有钢球、内管凸外环环面与外套管内侧和外套管内承压台端面结合圆角之间设有钢球，在所述的外套管承台的一端顺直插入与变径管承台的外端口与变径管承台焊接连接。这样的结构使变径管内径与内管内径相同，两者之间端面间隙小，特别是变径部位只是外径变化，变径部位内径与内管同轴对应似一根管，变径部位结构的改变大大提高了承压能力，消除了压力损失。变径延伸管延伸部位为直管段，便于与管道连接焊缝的检测，其钢球起到内管限位和轴心度控制，减小摩阻三重功效。其轴心扶正环与内管外侧紧密结合，异形密封环起到环面与端面机械密封的功效又消除了压力对柔性石墨填料的直接冲击，填料密封加机械密封，密封性能更可靠。

采用本技术方案便于与管道连接焊缝的质量检测，具有轴心控制精度高，摩擦系数、自身扭距小，抗弯能力、承压能力强，密封可靠，压力损失小，介质流向不受限，性能优良，管道运行安全可靠的特点。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明局部结构放大示意图。

附图标记说明：

1.内管、2.轴心扶正环、3.钢球、4.填料压帽、5.柔性石墨填料、6.密封外套管、7.外套管内承压台、8.钢球、9.内管凸外环、10.柔性石墨填料、11.异形密封环、12.变径管承台、13.变径延伸管。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的技术方案详细描述如下。

如图1、图2所示为本发明结构示意图及局部放大示意图，从图中可看出双密封耐高压旋转补偿器由内管1、轴心扶正环2、钢球3、填料压帽4、柔性石墨填料5、密封外套管6、外套管内承压台7、钢球8、内管凸外环9、柔性石墨填料10、异形密封环11、变径管承台12、变径延伸管13组成。其中：密封外套管6上设外套管内承压台7，外套管内承压台7横截面为矩形凸起结构，设于密封外套管6内侧中部；内管凸外环9设于内管1上靠近外套管内承压台7并与之接触，使内管1和密封外套管6以接触处自然分形成两个容纳空间，柔性石墨填料5和柔性石墨填料10分别置于两个容纳空间之中，内管凸外环9与外套管内承压台7截面形状均可为矩形。密封外套管6套附在内管1上，填料压帽4的形状为U型横位，U型侧为长短端，相对U型开口另一侧外面有一朝向内管1方向的凹部，轴心扶正环2嵌入该凹部内；密封外套管6伸入填料压帽4U型口内并分别与U型侧的长短端有重叠部分。柔性石墨填料5置于内管1与密封外套管6之间，柔性石墨填料10置于内管凸外环9一端面、内管外环端面与密封外套管6的内侧结合自然形成的区域内，异形密封环11置于柔性石墨填料10与变径管承台12之间，异形密封环11的内环紧扣内管1外环，一端面抵持变径管承台12端面，另一坡面与外环面嵌入柔性石墨填料10内。填料压帽4、柔性石墨填料5和密封外套管内承压台7三者间呈顶压或抵压状，且柔性石墨填料5位于另两者间。柔性石墨填料5一端面抵持填料压帽4U型一端或U型短端，填料压帽4相对U型口另一端外侧顶抵轴心扶正环2；密封外套管6与变径管承台12端口处设便于焊接的倒角或坡口，密封外套管6与变径管承台12结构为密封外套管6的一端(倒角端)顺直插入与变径管承台12的外端口(倒角端)对接后与变径管承台12焊接连接使形成延伸构成变径延伸管13。内管凸外环9一侧端面(或外端面、外端环面)与密封外套管6内侧(具体说为靠近外套管内承压台7凸起的根部圆角)之间设有钢球8。内管1与变径延伸管13接缝处为同内径，两者同轴对应。轴心扶正环2设于内管1外侧，内管1外侧与轴心扶正环2内侧为精加工紧密配合，例如可焊接。该轴心扶正环2内侧与内管1外侧可采用精加工方式紧密结合。该轴心扶正环2外侧与填料压帽4结合部位设有钢球3，具体说轴心扶正环2内环端部设有一凹部使端部截面呈一缺口状，该凹部与填料压帽4之间设有钢球3，钢球3等于嵌在轴心扶正环2上并埋入填料压帽4凹部内。该填料压帽4U型长端内侧设螺纹，例如内螺纹；变径管外套管6端部外侧设螺纹，例如外螺纹；填料压帽4与外套管6采用螺纹紧扣连接。该变径延伸管13与内管1内径相同，外径延伸至与变径管承台12结合处止，之后开始变径，通过变径管承台12部分和密封外套管6部分套附在内管1之上，因此说变径部位只是外径变化，未变径部位内径与内管1内径相同，外径与密封外套管6相同，同轴对应对接且两者之间(即同内径结合处)端面间隙为3mm-6mm。变径延伸管13延伸部位为直管段。

变径管承台12端截面呈阶梯状，其阶梯端面上设一锥形槽；异形密封环11形拟L形，L形短端为锥形，异形密封环11的内环紧扣内管1外环，异形密封环11L形短端插入变径管承台12的锥形槽内，异形密封环11另一面和外环面嵌入柔性石墨填料10中，异形密封环11材质可为金属，包括不锈钢和合金材料。

本发明的技术方案在实施时由于内管1与密封外套管6之间的腔内装有柔性石墨填料5和10。柔性石墨填料5一端面抵持密封外套管内承压台7，柔性石墨填料5的另一端面顶抵填料压帽4，填料压帽4与密封外套管6一端采用螺纹紧扣，轴心扶正环2外侧与填料压帽4之间设有钢球3、内管1外环面、内管凸外环9一端面、密封外套管6内侧与变径管承台12结合自然形成的区域内设有柔性石墨填料10与异形密封环11，异形密封环11的内环紧扣内管1外环，异形密封环(11)L形短端插入变径管承台(12)的锥形槽内，另一端面与外环面嵌入柔性石墨填料10。变径延伸管13顺延变径管承台12及密封外套管6与料压帽4U套附通过螺纹形成连接，这种连接结构使：

1、所述的变径延伸管13内径与内管1内径相同，两者之间端面间隙小、同轴对应似一根管。

2、所述的钢球3、钢球8、起到内管1限位和轴心度控制，减小摩阻三重功效。

3、所述的轴心扶正环2与内管1外侧紧密结合，轴心控制精确。

4、内管凸外环9外环面与密封外套管6内壁之间设有钢球8。

5、所述的内管1外环面、内管凸外环9一端面、密封外套管6内侧结合自然形成的区域内设有柔性石墨填料10。

6、所述的柔性石墨填料10与变径管承台12之间设有异形密封环11。

7、所述的异形密封环11的内环紧扣内管1外环，异形密封环(11)L形短端插入变径管承台(12)的锥形槽内，另一端面与外环面嵌入柔性石墨填料10。

8、所述的异形密封环11起到环面与端面机械密封的功效又消除了压力对柔性石墨填料5的直接冲击，填料密封加机械密封使密封性能更好。

9、所述的变径延伸管13延伸部位为直管段，更便于与管道连接焊缝的检测。

10、所述的具有轴心控制精度高，摩擦系数、自身扭距小，抗弯能力、承压能力强，密封可靠，压力损失小，介质流向不受限，性能优良，管道运行安全可靠的特点。

Claims (10)

1.一种双密封耐高压旋转补偿器包括内管(1)、轴心扶正环(2)、钢球(3)、填料压帽(4)、柔性石墨填料(5)、密封外套管(6)、外套管内承压台(7)、钢球(8)、内管凸外环(9)、柔性石墨填料(10)、异形密封环(11)、变径管承台(12)与变径延伸管(13)组成。其特征在于：填料压帽(4)形状为U型横位，密封外套管(6)上设外套管内承压台(7)，内管凸外环(9)设于内管(1)上；柔性石墨填料(5)置于内管(1)与密封外套管(6)之间的腔内，其一端面抵持外套管内承压台(7)，另一端面抵持填料压帽(4)U型一端；密封外套管(6)伸入填料压帽(4)U型口内，填料压帽(4)相对U型口另一端外侧顶抵轴心扶正环(2)，变径管承台(12)内侧呈阶梯状，并设有锥形槽；密封外套管(6)与变径管承台(12)结构为密封外套管(6)的一端顺直插入与变径管承台(12)的外端口对接后与变径管承台(12)焊接连接并延伸构成变径延伸管(13)；变径延伸管(13)变径部位只是外径变化，未变径部位内径与内管(1)内径相同，内管(1)与变径延伸管(13)接缝处有间隙；变径延伸管(13)延伸部位为直管段，同轴对应对接；内管凸外环(9)的环端面与内管(1)外环面、密封外套管(6)内侧及变径管承台(12)结合自然形成的一空间区域内设有柔性石墨填料(10)与异形密封环(11)，异形密封环(11)形拟L形，L形短端为锥形，异形密封环(11)的内环紧扣内管(1)外环，异形密封环(11)L形短端插入变径管承台(12)的锥形槽内，异形密封环(11)另一面和外环面嵌入柔性石墨填料(10)中，内管凸外环(9)环端面与密封外套管(6)和外套管内承压台(7)一侧端面结合圆角之间设有钢球(8)，轴心扶正环(2)设于内管(1)外侧，内管(1)外侧与轴心扶正环(2)内侧为精加工紧密结合，轴心扶正环(2)与填料压帽(4)之间设有钢球(3)

2.根据权利要求1所述的双密封耐高压旋转补偿器，其特征在于该填料压帽(4)与密封外套管(6)采用螺纹紧扣连接。

3.根据权利要求1所述的双密封耐高压旋转补偿器，其特征在于该变径延伸管(13)变径部位只是外径变化，未变径部位内径与内管(1)内径相同，两者同轴对应对接且两者之间端面间隙为3mm-6mm。

4.根据权利要求1所述的双密封耐高压旋转补偿器，其特征在于该变径延伸管(13)延伸部位为直管段。

5.根据权利要求1所述的双密封耐高压旋转补偿器，其特征在于该内管凸外环(9)一侧端环面设有凹部，钢球(8)沉于此凹部且与密封外套管(6)内侧及外套管内承压台(7)顶抵。

6.根据权利要求1所述的双密封耐高压旋转补偿器，其特征在于该柔性石墨填料(10)与异形密封环(11)置于内管凸外环(9)、变径管承台(12)阶梯状端面之间。

7.根据权利要求1所述的双密封耐高压旋转补偿器，其特征在于该异形密封环(11)材质为金属，包括不锈钢和合金材料。

8.根据权利要求1所述的双密封耐高压旋转补偿器，其特征在于该轴心扶正环(2)内侧与内管(1)外侧以焊接方式紧密结合。

9.根据权利要求1所述的双密封耐高压旋转补偿器，其特征在于该轴心扶正环(2)环面端口设一凹部，钢球(3)设于所述凹部与填料压帽(4)之间。

10.根据权利要求1所述的双密封耐高压旋转补偿器，其特征在于该柔性石墨填料(5)和柔性石墨填料(10)分别设于外套管内承压台(7)和内管凸外环(9)两侧边，外套管内承压台(7)和内管凸外环(9)各有一侧端面相互紧密接触。

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