CN203770642U - 温度适用范围大的波纹管干气密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了温度适用范围大的波纹管干气密封装置，其特征在于：包括设置于密封压盖与轴之间的弹力补偿组件、静环及动环，其中：所述波纹管弹力补偿组件的一端设有基环，上述基环固定在密封压盖上，波纹管弹力补偿组件的端面嵌入基环的端面凹槽内；所述静环固定在波纹管弹力补偿组件的另一端，所述动环设置在静环的外端，动环与静环接触端面上开有至少六个动压槽；上述两个动压槽之间的凸缘为密封坝，上述动压槽与密封坝及动环内圈壁之间形成密封堰。本实用新型密封端面非接触，形成密封，其特点为气膜刚度高、稳定性好、端面非接触式、产生热量小，功耗低的特点，能够适应温度高于+230℃及低于-50℃的情况。

Description

温度适用范围大的波纹管干气密封装置

技术领域

本实用新型涉及密封装置，特别高低温通用型的温度适用范围大的波纹管干气密封装置。

背景技术

近年来干气密封已经在压缩机与离心泵中应用越来越多，因其密封端面不接触，发热量小、功耗低、运行时间长而受欢迎。目前干气密封主要受密封形式、材料耐温性能、对流体介质比较挑剔等因素的限制，我国干气密封相关规范仅应用于温度小于230℃的条件，其中以弹簧型干气密封居多，若介质温度高于230℃，弹簧型干气密封首先因其硬件材料构成就不太适应，首先是弹簧高温失弹，其次辅助密封圈高温时最多只能耐300℃左右而且也不是在此温度下长时间应用，温度低于零下50℃时橡胶密封圈就变脆失效。因此在温度高于230℃及低于50℃的情况下传统干气密封装置存在严重的适应问题，一种能耐高温及低温的干气密封装置具有很大的应用前景。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种能够适应温度高于+230℃及低于-50℃的情况的温度适用范围大的波纹管干气密封装置。

本实用新型采取的技术方案如下，温度适用范围大的波纹管干气密封装置，其特征在于：包括设置于密封压盖与轴之间的弹力补偿组件、静环及动环，其中：所述波纹管弹力补偿组件的一端设有基环，上述基环固定在密封压盖上，波纹管弹力补偿组件的端面嵌入基环的端面凹槽内；所述静环固定在波纹管弹力补偿组件的另一端，所述动环设置在静环的外端，动环与静环接触端面上开有至少二个动压槽；上述两个动压槽之间的凸缘为密封坝，上述动压槽与密封坝及动环内圈壁之间形成密封堰，动环随轴旋转，密封气体存于动压槽内，在自身压力及动压槽剪切压缩作用下，形成气垫，动环与静环接触端面相互分离，形成干气密封。

优选地，所述的弹力补偿组件包括静环座、波纹管及波纹管基座，其中：所述波纹管基座的一端嵌入基环的端面凹槽内；所述波纹管的一端固定在波纹管基座上，另一端固定在静环座上；所述静环座上固定有静环，静环与动环配合形成密封面。

优选地，所述的动压槽为斜扇形区域；动压槽沿转动方向的起始边线斜角a3为30-70度；动压槽的第二边线与起始边线之间的夹角a4为5-20度。

优选地，所述的动压槽的数量n为6-24个，各动压槽沿动环的圆周方向均匀间隔分布，动压槽的深度h为0.005-0.03mm。

优选地，所述的静环与动环配合形成的密封面的宽度b等于动环端面外径Rc减去动环端面内径Ra，宽度b的范围为6-20mm。

优选地，所述的动压槽的槽宽a1与密封坝的坝宽比值K1为0.4-5；所述动压槽的槽长b1等于动环端面外径Rc减去动压槽的内径Rb；所述密封堰的堰长等于动压槽的内径Rb减去动环端面内径Ra；上述动压槽的槽长b1与密封堰的堰长的比值K2为0.4-5。

优选地，所述的基环与密封压盖之间设置第一柔性石墨密封圈；所述的静环与静环座之间设置第二柔性石墨密封圈；所述的动环与密封压盖之间设置第三柔性石墨密封圈。

本实用新型的有益效果在于：

1、用新型动环端面上开有动压槽，随轴旋转时，形成刚度很大的气垫，密封端面非接触，形成密封，其特点为气膜刚度高、稳定性好、端面非接触式、产生热量小，功耗低的特点；其特点为：a、动压槽随轴旋转时，密封气体存在于动压槽里，在自身压力及动压槽剪切压缩作用下，密封气在动压槽里沿动压槽角度为a3的边线流动，新的密封气体再度补充至由角度为a4的边线与动环外径圆组成的区域，因密封堰10有一定宽度起到限流作用，进而动态的密封气体被压缩成气垫（又称气膜），当波纹管的推力加上密封气体对静环的静压力形成的闭合力等于气膜反力时，密封端面开始脱离（即不接触），保持一定的气膜厚度3-5цm，阻止密封气体泄漏，形成密封。b、在硬件配置上可适应高温工况条件，比弹簧型干气密封有不可比的优越性。c、由于为非接触式密封，功耗低，材料耐高温耐磨性好使用寿命长；d、密封气体泄漏量小，可实现零逸出；e、维护成本低。

2、采用的柔性石墨密封圈为柔性石墨材料，具有良好的耐腐蚀性与乃高温及超低温的性能，与其他密封件配合时不用考虑其他构件的膨胀系数，从而使得其他密封件的选材更加灵活，不会受到密封圈的限制；

3、弹力补偿组件为静止式安装，由两片叠放的凹波片与两片叠放的凸波片先沿内径边缘内焊成子母片，再将若干子母片沿外边缘焊接组成波纹管，热处理后柔和波纹管，再将其与波纹管基座、静环座沿外径边缘组焊成波纹管弹力补偿组件，其有益效果为：a、波纹管弹力补偿采用静止式安装，可适应高速高温条件、在安装时只需一次弯曲，就能自动调节轴与密封腔体的不同心，密封面的跟随性良好，减少了密封件本身的跳动，使密封面端面气膜抗干扰性强稳定，从而延长了密封寿命；b、采用热处理后的焊接的金属波纹管作为弹力补偿组件，可以抗高温和低温不失弹，波纹管本身为平衡型密封，省去了滑动密封圈，又可提供推紧密封面的弹力，弹力补偿组件与其它构件一起组成单独的密封室，将波纹管内外径处流体隔离开来。

附图说明

图1为本实用新型的部分结构剖视图

图2是本实用新型的动环端面的动压槽结构示意图之一。

图3是本实用新型的动环端面的动压槽结构示意图之二。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步描述：

如图1至图3所示，本实用新型采取的技术方案如下，温度适用范围大的波纹管干气密封装置，其特征在于：包括设置于密封压盖与轴01之间的弹力补偿组件3、静环1及动环6，其中：所述波纹管弹力补偿组件3的一端设有基环4，上述基环4固定在密封压盖上，波纹管弹力补偿组件3的端面嵌入基环4的端面凹槽内；所述静环1固定在波纹管弹力补偿组件3的另一端所述动环6设置在静环1的外端，动环6与静环1接触端面上开有至少六个动压槽8；上述两个动压槽8之间的凸缘为密封坝9，上述动压槽8与密封坝9及动环6内圈壁之间形成密封堰10，动环6随轴01旋转，密封气体存于动压槽8内，在自身压力及动压槽8剪切压缩作用下，形成气垫，动环6与静环1接触端面相互分离，形成干气密封，干气密封的密封端面非接触，形成密封。其特点为气膜刚度高、稳定性好、端面非接触式、产生热量小，功耗低的特点。进一步，所述静环为高强度石墨；动环为碳化硅；辅助密封圈为柔性石墨；高温时波纹管为Inconel718或AM350，低温是可选哈氏合金或钛合金。

优选地，所述的波纹管弹力补偿组件3包括静环座3A、波纹管3B及波纹管基座3C，其中：所述波纹管基座3C的一端嵌入基环4的端面凹槽内；所述波纹管3B的一端固定在波纹管基座3C上，另一端固定在静环座3A上；所述静环座3A上固定有静环1，静环3A与动环6配合形成密封面。进一步，弹力补偿组件为静止式安装，由两片叠放的凹波片与两片叠放的凸波片先沿内径边缘内焊成子母片，再将若干子母片沿外边缘焊接组成波纹管3B，热处理后柔和波纹管，再将其与波纹管基座3C、静环座3A沿外径边缘组焊成波纹管弹力补偿组件。

优选地，所述的动压槽8为斜扇形区域；动压槽8沿转动方向的起始边线斜角a3为30-70度；动压槽8的第二边线与起始边线之间的夹角a4为5-20度。进一步，所述动环密封端面动压槽8有很多形式，优选开在硬环上，所述动压槽8形状简单，为一斜扇形区域，效果好，易于加工。

优选地，所述的动压槽8的数量n为6-24个，各动压槽沿动环6的圆周方向均匀间隔分布，动压槽的深度h为0.005-0.03mm。

优选地，所述的静环3A与动环6配合形成的密封面的宽度b等于动环6端面外径Rc减去动环6端面内径Ra，宽度b的范围为6-20mm。

优选地，所述的动压槽8的槽宽a1与密封坝9的坝宽比值K1为0.4-5；所述动压槽8的槽长b1等于动环6端面外径Rc减去动压槽8的内径Rb；所述密封堰10的堰长等于动压槽8的内径Rb减去动环6端面内径Ra；上述动压槽8的槽长b1与密封堰10的堰长的比值K2为0.4-5。

优选地，所述的基环4与密封压盖之间设置第一柔性石墨密封圈5；所述的静环1与静环座3A之间设置第二柔性石墨密封圈2；所述的动环6与密封压盖之间设置第三柔性石墨密封圈7，柔性石墨材料有良好的耐腐蚀性能与耐高温及耐超低温性能，与其它密封构件配合不用考虑其它构件的膨胀系数，因而其它密封构件选材范围也就相应灵活。

本实用新型的实施例只是介绍其具体实施方式，不在于限制其保护范围。本行业的技术人员在本实施例的启发下可以作出某些修改，故凡依照本实用新型专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本实用新型专利权利要求范围内。

Claims (7)

1.温度适用范围大的波纹管干气密封装置，其特征在于：包括设置于密封压盖与轴（01）之间的弹力补偿组件（3）、静环（1）及动环（6），其中：所述波纹管弹力补偿组件（3）的一端设有基环（4），上述基环（4）固定在密封压盖上，波纹管弹力补偿组件（3）的端面嵌入基环（4）的端面凹槽内；所述静环（1）固定在波纹管弹力补偿组件（3）的另一端所述动环（6）设置在静环（1）的外端，动环（6）与静环（1）的接触端面上开有至少二个动压槽（8）；上述两个动压槽（8）之间的凸缘为密封坝（9），上述动压槽（8）与密封坝（9）及动环（6）内圈壁之间形成密封堰（10），动环（6）随轴（01）旋转，密封气体存于动压槽（8）内，在自身压力及动压槽（8）剪切压缩作用下，形成气垫，动环（6）与静环（1）接触端面相互分离，形成干气密封。

2.根据权利要求1所述的温度适用范围大的波纹管干气密封装置，其特征在于：所述的弹力补偿组件（3）包括静环座（3A）、波纹管（3B）及波纹管基座（3C），其中：所述波纹管基座（3C）的一端嵌入基环（4）的端面凹槽内；所述波纹管（3B）的一端固定在波纹管基座（3C）上，另一端固定在静环座（3A）上；所述静环座（3A）上固定有静环（1），静环（1）与动环（6）配合形成密封面。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的温度适用范围大的波纹管干气密封装置，其特征在于：所述的动压槽（8）为斜扇形区域；动压槽（8）沿转动方向的起始边线斜角（a3）为30-70度；动压槽（8）的第二边线与起始边线之间的夹角（a4）为5-20度。

4.根据权利要求3中所述的温度适用范围大的波纹管干气密封装置，其特征在于：所述的动压槽（8）的数量（n）为6-24个，各动压槽沿动环（6）的圆周方向均匀间隔分布，动压槽的深度（h）为0.005-0.03mm。

5.根据权利要求4所述的温度适用范围大的波纹管干气密封装置，其特征在于：所述的静环（1）与动环（6）配合形成的密封面的宽度（b）等于动环（6）端面外径（Rc）减去动环（6）端面内径（Ra），宽度（b）的范围为6-20mm。

6.根据权利要求5所述的温度适用范围大的波纹管干气密封装置，其特征在于：所述的动压槽（8）的槽宽（a1）与密封坝（9）的坝宽比值K1为0.4-5；所述动压槽（8）的槽长（b1）等于动环（6）端面外径（Rc）减去动压槽（8）的内径（Rb）；所述密封堰（10）的堰长等于动压槽（8）的内径（Rb）减去动环（6）端面内径（Ra）；上述动压槽（8）的槽长（b1）与密封堰（10）的比值K2为0.4-5。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的温度适用范围大的波纹管干气密封装置，其特征在于：所述的基环（4）与密封压盖之间设置第一柔性石墨密封圈（5）；所述的静环（1）与静环座（3A）之间设置第二柔性石墨密封圈（2）；所述的动环（6）与密封压盖之间设置第三柔性石墨密封圈（7）。