CN212106192U - 一种干气密封结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种干气密封结构，包括：轴套、动环、静环、静环座、压紧弹簧和推环；其中，推环为由径向部分和轴向部分构成的T型结构，轴向部分包括位于径向部分两侧的第一轴向部分和第二轴向部分；干气密封结构，还包括：第一密封圈和第二密封圈；其中，第一轴向部分，设置为推环导向结构，其外环面，在第一密封圈处，与静环座的内环面形成密封，并能够相对于静环座轴向和径向浮动；其中，径向部分的一侧与压紧弹簧连接；径向部分的另一侧与静环的非密封端面抵接，并在第二密封圈处，与静环形成密封；其中，第二轴向部分，被设置为与静环的内环面配合。该干气密封，结构简单、运行稳定、密封效果好，能够适应高温、大振幅振动设备的轴端密封。

Description

一种干气密封结构

技术领域

本申请涉及干气密封技术领域，尤其涉及一种干气密封结构。

背景技术

干气密封由于其成熟的技术、优异的性能已经广泛应用于众多的旋转机械轴向端面密封中。在生产三聚氰胺装置中，载气压缩机组作为整个流程装置中的核心，其运行的稳定性关乎整套装置，对装置实现安稳长满优运行具有重大的意义，而通常情况下压缩机组的干气密封又是决定机组能否安全稳定运行的第一要素。

在现有技术中，载气压缩机用干气密封结构，如图1所示，这种常规结构的静环座1，是由轴侧圆筒体13和设备侧圆筒体14与静环座1内面合围形成的环槽结构，与静环4非密封端面直接接触的推环3呈现径向平面结构，推环3内孔面与静环座1轴侧圆筒体13的外圆周面间隙配合，通过推环3上的O型密封圈8与静环4、静环座1轴侧圆筒体13形成密封，并通过压紧弹簧2实现静环4的轴向浮动以此保证动静环摩擦副间力的平衡，实现介质密封。

本申请发明人发现，干气密封运行的稳定性与密封介质的工作温度息息相关，在高温密封介质下，密封的泄漏量、变形、端面磨损等参数都在恶化。

实用新型内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种干气密封结构。

本本申请提供的干气密封结构包括：轴套、动环、静环、静环座、压紧弹簧和推环。其中，推环为由径向部分和轴向部分构成的T型结构，轴向部分包括位于径向部分两侧的第一轴向部分和第二轴向部分；干气密封结构，还包括：第一密封圈和第二密封圈；其中，第一轴向部分，设置为推环导向结构，其外环面，在第一密封圈处，与静环座的内环面形成密封，并能够相对于静环座轴向和径向浮动；其中，径向部分的一侧与压紧弹簧连接；径向部分的另一侧与静环的非密封端面抵接，并在第二密封圈处，与静环形成密封；其中，第二轴向部分，被设置为与静环的内环面配合。

在某些实施例中，干气密封结构还包括：一个或多个放气孔，位于静环座，设置为形成主密封腔与前置气密封腔之间的气流通道，以释放主密封腔内的气体，使得主密封腔内的热量被释放。

在某些实施例中，第一密封圈和第二密封圈为弹簧蓄能密封圈。

在某些实施例中，干气密封结构还包括：前置气梳齿密封，前置气梳齿密封与转动轴之间具有间隙，以作为前置气密封腔的气流通路。

在某些实施例中，第一轴向部分的外环面与静环座的内环面之间具有间隙。

在某些实施例中，推环为低热膨胀合金。

在某些实施例中，弹簧蓄能密封圈为改性聚四氟乙烯(PTFE)材质。

在某些实施例中，一个或多个放气孔与轴线呈45°夹角。

在某些实施例中，第一轴向部分的外环面与静环座的内环面之间的间隙介于0.8mm至1mm之间。

在某些实施例中，一个或多个放气孔位于介质侧的静环座。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本申请实施例提供的该干气密封，结构简单、运行稳定、密封效果好，能够适应高温、大振幅振动设备的轴端密封。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的一种干气密封结构的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的干气密封结构一种实施方式的结构示意图。

图中：1、静环座；2、压紧弹簧；3、推环；4、静环；5、静环卡簧；6、动环；7、动环压板；8、O型密封圈；9、轴套；10、前置气梳齿密封；11、第一密封圈；12、第二密封圈；13、轴侧圆筒体；14、设备侧圆筒体；M15、第一轴向部分19的外环面；16、静环座内凹台阶槽；17、推环内凹台阶槽；18、第二轴向部分；19、第一轴向部分；20、放气孔；21、压紧弹簧定位槽；22、转动轴。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本申请的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

参考图2并结合图1所示，本申请实施例中提供的干气密封结构包括：轴套9、动环6、静环4、静环座1、压紧弹簧2和推环3。轴套9套设在转动轴22上。压紧弹簧2和推环3介于静环座1与静环4之间，推环3一侧与压紧弹簧2的一侧抵接，另一侧与静环4抵接。压紧弹簧2另一侧与静环座1抵接。其中，推环3为由径向部分和轴向部分构成的T型结构，轴向部分包括位于径向部分两侧的第一轴向部分19和第二轴向部分18。第一轴向部分19设置为推环导向结构，第二轴向部分18设置为与静环4配合，静环4能够在轴向上背离或靠近动环6。

参考图2并结合图1所示，该干气密封结构，还包括：第一密封圈11和第二密封圈12。第一轴向部分19的外环面M15，在第一密封圈11处，与静环座1的内环面形成密封，并能够相对于静环座1轴向和径向浮动。推环3径向部分的一侧与压紧弹簧2连接。推环3径向部分另一侧与静环4的非密封端面抵接，并在第二密封圈12处，与静环4形成密封。其中，第二轴向部分18，被设置为与静环4的内环面配合。在某些实施例中，第一密封圈11和第二密封圈12为弹簧蓄能密封圈。

参考图2并结合图1所示，静环座1的内环面设置有静环座内凹台阶槽16，第一密封圈11设置在静环座内凹台阶槽16内。第一轴向部分19的外环面M15在第一密封圈11处于静环座1的内环面形成密封。第一轴向部分19作为推环导向结构，使得推环3能够相对于静环座1轴向浮动。此外，推环3的径向部分设置有推环内凹台阶槽17，第二密封圈12设置在推环内凹台阶槽17内。

在某些实施例中，参考图2并结合图1所示，静环座1上开有一个或多个放气孔20，形成主密封腔与前置气密封腔之间的气流通道，以释放主密封腔内的气体，使得主密封腔内的热量被释放。通过使主密封腔内的气流经放气孔20流向前置气密封腔，由气流带走主密封腔内的热量，由此实现温降。在某些实施例中，参考图2所示，在介质侧的静环座1压紧弹簧定位槽21上方开设一个或多个放气孔20，放气孔20与轴线呈45°夹角。作为一个示例，将密封气流量增大至10-15m³/h，大部分密封气通过放气孔20排放到系统内部，由密封气带走热量，从而维持主密封摩擦副温度稳定，保证干气密封金属件、密封件不会因温度过高引起变形和失效。

参考图2并结合图1所示，静环4通过安装在静环座1上的静环卡簧5轴向限位。动环6位于密封座内部，动环6通过动环压板7固定在轴套9上。

在某些实施例中，参考图2并结合图1所示，推环3采用T型结构，T型结构的推环3的径向部分设置有推环内凹台阶槽17，推环内凹台阶槽17与静环4非密封面配合，推环内凹台阶槽17设置在靠近第二轴向部分18的位置，第二轴向部分18为凸台结构，凸台结构与静环4配合。第一轴向部分19设置为推环导向结构，与静环座1配合。T型结构的推环3轴向和径向均为浮动结构，无位移约束。同时，静环座1也不再是如图1所示的环槽式结构，减小了因温度变化对推环3和静环座1的影响，保证了推环3与静环座1配合处的浮动性，使得推环3在浮动过程中不会出现卡死现象。

在某些实施例中，推环3材质为低热膨胀合金，低膨胀系数可以保证推环3不会因温度高产生过渡变形引起推环3卡涩，且该材料易于通过机加工保证表面光洁度，可满足推环3上密封圈配合位对表面精度的要求。

在某些实施例中，参考图2并结合图1所示，静环座1上设置有静环座内凹台阶槽16，推环3的外环面M15与静环座内凹台阶槽16具有间隙，可选地间隙值介于0.8mm至1mm之间。干气密封高温运行时，推环3与静环座1间的间隙足以补偿其微小变形，不会引起推环3卡涩或密封圈弹出。

在某些实施例中，第一密封圈11和第二密封圈12弹簧蓄能密封圈，材质为改性PTFE。弹簧蓄能密封圈代替O型密封圈密封能够更好的适应高温工况，其不易老化、变形，可以补偿推环配合位微小磨损及偏心现象。

在某些实施例中，参考图2并结合图1，还包括前置气梳齿密封10，前置气梳齿密封10与转动轴22之间具有间隙。为了保证前置气及部分主密封气通过放气孔20排放至系统内部，将前置气梳齿密封10与转动轴22间隙放大至合理范围，防止此腔室出现憋压。可选地，该间隙值为1.5mm。在某些实施例中，前置气梳齿密封10材质为铝合金。

作为示例性说明，干气密封在运转过程中，摩擦副间形成很薄的一层气膜，动环6、静环4间的弹簧闭合力与端面膜压形成的开启力始终处于动态变化过程中。膜压使静环4有背离或相向动环6运动的趋势，此时静环4与推环3伴随压紧弹簧2轴向滑动。推环3为T型结构，材质为低热膨胀合金，推环轴向和径向上均为浮动结构，保证推环3在整个浮动过程中始终保持水平，推环3膨胀无位移约束，即使因高温产生的微变形和偏心现象，该结构也可以完全补偿，不会因其强制变形造成推环3卡死，弹簧蓄能密封圈保证了推环3与静环座1接触处、推环3与静环4接触处始终保持密封，整个动态过程静环4弹性补偿线性、顺畅，密封性能优良。

作为一个示例，高温工况下适用于生产三聚氰胺的干气密封结构中，介质气温度高达280℃。将主密封气流量增大后，部分密封气通过放气孔20进入前置密封气腔，最终通过前置气梳齿密封10进入系统，此过程气体带走主密封腔热量，保证主密封腔室温度持续稳定。

通过本申请实施例，对介质侧静环座重新设计，将静环座上开设放气孔，通过气流带走热量维持主密封腔的温度，避免温度持续上升加速动静环磨损，密封圈老化及金属件热变形；取消静环座上传统环槽式结构，消除了高温下静环座上起导向作用的轴侧圆筒体内环面的径向变形，使高温工况下密封性能显著提升。由于对推环结构重新设计、材质升级，推环结构由原来的单纯径向平面结构升级为T型结构，材质升级为低热膨胀合金。该推环轴向和径向上均为浮动结构，高温条件下，推环膨胀无位移约束，不会因其强制变形造成推环卡死，静环弹性补偿线性、顺畅，密封性能非常好。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本申请的保护之内。

Claims (10)

1.一种干气密封结构，包括：轴套、动环、静环、静环座、压紧弹簧和推环，其特征在于，

所述推环为由径向部分和轴向部分构成的T型结构，所述轴向部分包括位于所述径向部分两侧的第一轴向部分和第二轴向部分；

所述干气密封结构，还包括：第一密封圈和第二密封圈；

其中，所述第一轴向部分，被设置为推环导向结构，其外环面，在所述第一密封圈处，与所述静环座的内环面形成密封，并能够相对于所述静环座轴向和径向浮动；

其中，所述径向部分的一侧与所述压紧弹簧连接；所述径向部分的另一侧与所述静环的非密封端面抵接，并在所述第二密封圈处，与所述静环形成密封；

其中，所述第二轴向部分，被设置为与所述静环的内环面配合。

2.根据权利要求1所述的干气密封结构，其特征在于，还包括：一个或多个放气孔，位于所述静环座，设置为形成主密封腔与前置气密封腔之间的气流通道，以释放所述主密封腔内的气体，使得所述主密封腔内的热量被释放。

3.根据权利要求1所述的干气密封结构，其特征在于，所述第一密封圈和所述第二密封圈为弹簧蓄能密封圈。

4.根据权利要求2所述的干气密封结构，其特征在于，还包括：前置气梳齿密封，所述前置气梳齿密封与转动轴之间具有间隙，以作为所述前置气密封腔的气流通路。

5.根据权利要求1所述的干气密封结构，其特征在于，所述第一轴向部分的外环面与所述静环座的内环面之间具有间隙。

6.根据权利要求1所述的干气密封结构，其特征在于，所述推环为低热膨胀合金。

7.根据权利要求3所述的干气密封结构，其特征在于，所述弹簧蓄能密封圈为改性聚四氟乙烯材质。

8.根据权利要求2所述的干气密封结构，其特征在于，所述一个或多个放气孔与轴线呈45°夹角。

9.根据权利要求5所述的干气密封结构，其特征在于，所述第一轴向部分的外环面与所述静环座的内环面之间的间隙介于0.8mm至1mm之间。

10.根据权利要求2所述的干气密封结构，其特征在于，所述一个或多个放气孔位于介质侧的静环座。

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