CN212509530U - 旋转机械的轴封装置 - Google Patents
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Abstract
一种旋转机械的轴封装置，包括前置密封、单端面干气密封和隔离气密封，前置密封、单端面干气密封和隔离气密封分别安装在旋转机械的转轴上，单端面干气密封位于前置密封与隔离气密封之间，前置密封靠近旋转机械的工作腔；在前置密封的侧壁上设有贯穿前置密封侧壁的第一出气口和第二出气口，在单端面干气密封的侧壁上设有贯穿单端面干气密封侧壁的干气密封气入口和干气密封排气口，在隔离气密封的侧壁上设有贯穿隔离气密封侧壁的隔离气进口和隔离气出口；干气密封气入口位于第二出气口与干气密封排气口之间，隔离气进口位于干气密封排气口与隔离气出口之间。本实用新型密封效果好，且不会对旋转机械工作腔内的工作介质造成污染。
Description
技术领域
本实用新型涉及旋转机械的轴封装置。
背景技术
旋转式机械在运行过程中为了防止工作介质的泄漏，会采用密封件将工作腔与外界隔离。常用的密封件有机械密封、碳环密封、干气密封等，不同的密封件各有其优缺点及适合的工况，说明如下：
1、机械密封。机械密封靠一对或几对垂直于轴做相对运动的端面在流体压力和补偿机构的弹力(或磁力)作用下保持接合并配以辅助密封而达到阻止泄漏的目的。机械密封具有泄漏量小、适用范围广、可耐酸碱、维护周期较长等优点，但也存在着结构复杂、安装检修困难等缺点；
2、碳环密封是靠密封气体在浮环与轴套之间形成气膜，产生节流降压，阻止高压侧气体流向低压侧从而达到密封的效果。其优点为安装维修简单、成本较低、适用范围广，但是其泄漏量较大，在没有隔离气的时候无法实现密封效果；
3、干气密封是利用高压氮气在动环与静环之间流动，将介质气阻隔在密封装置内从而实现密封效果。干气密封具有寿命长、密封效果好等优点。但是干气密封的成本较高，运行时需要有高压氮气源且氮气容易与介质混合，在某些场合不适用。
以水蒸气介质为例，在螺杆膨胀机和螺杆压缩机的实际运行中，机械密封存在磨损大、高温下运行易变形、泄漏量增大、更换周期较频繁等问题；碳环密封存在碳环磨损后节流效果变差、泄露量增大、泄露的水蒸气易与润滑油混合等问题；而干气密封则存在着密封高压介质时密封气耗气量大、近介质侧密封结构易污染损坏、密封气进密封腔与水蒸气介质混合的问题，影响后续生产工艺。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种旋转机械的轴封装置，其密封效果好，并且不会对旋转机械工作腔内的工作介质造成污染。
本实用新型提供了一种旋转机械的轴封装置，包括前置密封、单端面干气密封和隔离气密封，前置密封、单端面干气密封和隔离气密封分别安装在旋转机械的转轴上，单端面干气密封位于前置密封与隔离气密封之间，前置密封靠近旋转机械的工作腔；在前置密封的侧壁上设有贯穿前置密封侧壁的第一出气口和第二出气口，在单端面干气密封的侧壁上设有贯穿单端面干气密封侧壁的干气密封气入口和干气密封排气口，在隔离气密封的侧壁上设有贯穿隔离气密封侧壁的隔离气进口和隔离气出口；干气密封气入口位于第二出气口与干气密封排气口之间，隔离气进口位于干气密封排气口与隔离气出口之间。
进一步地，第二出气口通过抽气管路与抽气设备连通。
采用上述技术方案后，本实用新型至少具有以下优点：
1、根据本实用新型一实施例的旋转机械的轴封装置在靠近介质侧（工作腔侧）利用前置密封的节流作用降低了泄漏量，通过单端面干气密封，用少量的密封气将低压、微量的泄漏气阻隔，同时利用设置在第一出气口与干气密封气入口之间的第二出气口将干气密封的密封气及工作介质泄露气排掉，防止了密封气与工作介质混合后进入工作腔。此外，根据本实用新型一实施例的旋转机械的轴封装置在双端面机械密封与润滑油系统之间还设有隔离气密封，能够避免润滑油污染干气密封端面；
2、本实施例依靠单端面干气密封和前置密封构成的密封空间，起到类似双端面干气密封的效果，避免了干气密封近介质侧结构的污染损坏，省去前置气密封，简化密封结构；
3、本实施例还设有与第二排气口连通的抽气设备，在第二排气口建立微负压，将干气密封的密封气及工作介质泄露气抽走，解决了前置密封磨损后节流效果变差、泄露量增大的问题，同时能够极大地减小干气密封的高压密封气消耗量，解决了干气密封密封气消耗量大的问题；
4、单端面干气密封的密封气压力可随抽气泄露口压力进行匹配调整，以少量消耗密封气实现机组的长周期运行。
附图说明
图1示出了根据本实用新型旋转机械的轴封装置的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做出进一步说明。
请参考图1。根据本实用新型一实施例的旋转机械的轴封装置包括前置密封1、单端面干气密封2以及隔离气密封3。
前置密封1、单端面干气密封2和隔离气密封3分别安装在旋转机械的转轴4上，单端面干气密封2位于前置密封1与隔离气密封3之间，前置密封1靠近旋转机械的工作腔（图中未示出）。需要说明的是，图1示出的仅仅是轴封装置位于转轴4的中心轴线X以上的部分，但已足以说明本实施例的结构及工作原理。
在前置密封1的侧壁上设有贯穿前置密封侧壁的第一出气口11和第二出气口12，在单端面干气密封2的侧壁上设有贯穿单端面干气密封侧壁的干气密封气入口21和干气密封排气口22，在隔离气密封3的侧壁上设有贯穿隔离气密封侧壁的隔离气进口31和隔离气出口32。干气密封气入口21位于第二出气口12与干气密封排气口22之间，隔离气进口31位于干气密封排气口22与隔离气出口32之间。
在图1的示例中，前置密封1为碳环密封，前置密封1内设有十道碳环10。隔离气密封3为碳环密封。在其它实施例中，前置密封1也可采用梳齿密封。
前置密封1主要起到对高压介质节流降压作用。进一步地，第一出气口11通过平衡管路与旋转机械的低压端的工作介质管路连通。通过将经过碳环密封节流后的泄漏工质接至低压介质管路，可以平衡泄漏工质的压力至低压介质管路（对膨胀机而言为出口管路），减少工质的损失量。
进一步地，第二出气口通过抽气管路与抽气设备连通。抽气设备例如为抽气风机。如此，可在，第二出气口建立微负压或微正压，为碳环密封节流形成逐级降压的良好条件，同时将单端面干气密封的密封气及介质泄露气抽走，防止密封气与工作介质混合后进入旋转机械的工作腔。
进一步地，抽气设备通过管路与冷凝器或火炬相连，以将抽气管路中泄漏的工质以及单端干气密封的密封气抽至冷凝器或火炬中，保证工质不泄漏至外部。
单端面干气密封2主要起到对前置密封1泄漏的工质进行隔离的作用，且密封气压力可根据前置碳环磨损情况进行调节，保证隔离效果。同时，单端面干气密封2避免了双端面干气密封近介质侧结构的污染损坏，省去了前置气密封，在简化密封结构同时，在泄露通道微负压的环境下实现了低压密封气密封，大大降低了密封气的消耗量。
可选地，本实施例中单端面干气密封2所采用的密封气为氮气，不同工况下也可以采用其他密封气体如氢气等。
隔离气密封3主要起到隔离润滑油与干气密封端面相接触的作用，解决了干气密封面进油失效的问题。本实施例中所使用的隔离气为压缩空气，不同工况下也可采用其他气体（例如氮气等）作为隔离气。
本实施例通过将碳环密封与单端面干气密封相结合，实现了良好的隔离工质作用。具体应用领域包括但不限于以下几种场所：螺杆压缩机、螺杆膨胀机及其他形式的旋转机械的密封系统，适用于水蒸气、天然气以及其他各种工质。当旋转机械为螺杆压缩机或螺杆膨胀机时，所述旋转机械的转轴4为螺杆压缩机的转子或螺杆膨胀机的转子。
以螺杆蒸汽压缩机的工作过程为例：来自工作腔的水蒸气泄漏气经过碳环密封1的节流作用后，其压力从高压出口压力降低至出口压力，大部分水蒸气泄漏气通过平衡管路进入入口管线，少量水蒸气继续向外节流泄露，通过第二排气口12被抽气风机进入冷凝器中冷凝，第二排气口12处形成微负压或微正压。单端面干气密封2的一路密封气通过密封隙间流向第二排气口12及抽气管路，阻隔工质继续向外（即朝着单端面干气密封2的方向）泄露。同时密封气也被抽气风机抽至冷凝器中，作为不凝气排放。另一路密封气通过单端面干气密封2的动环2a与静环2b之间的间隙后在干气密封排气口22向外排放。在单端面干气密封2的外侧设有隔离气进口31，通入隔离气进口31的隔离气分为两路，一路隔离单端面干气密封2的密封气，并从干气密封排气口22排出。另一路隔离润滑油系统，防止润滑油窜入密封系统中，隔离气从隔离气出口32离开。
根据本实用新型一实施例的旋转机械的轴封装置结合了抽气式碳环密封、单端面干气密封和隔离气密封，在靠近介质侧（工作腔侧）采用碳环密封的节流作用，降低泄漏量，通过单端面干气密封，用少量的氮气将低压、微量的泄漏气阻隔，同时利用抽气风机在泄露口建立微负压，为碳环节流形成逐级降压的良好条件，并将单端面干气密封的氮气及介质泄露气抽走，防止了氮气与工作介质混合后进入工作腔。
Claims (8)
1.旋转机械的轴封装置，其特征在于，所述轴封装置包括前置密封、单端面干气密封和隔离气密封，所述前置密封、所述单端面干气密封和所述隔离气密封分别安装在所述旋转机械的转轴上，单端面干气密封位于前置密封与隔离气密封之间，前置密封靠近所述旋转机械的工作腔；
在所述前置密封的侧壁上设有贯穿前置密封侧壁的第一出气口和第二出气口，在所述单端面干气密封的侧壁上设有贯穿单端面干气密封侧壁的干气密封气入口和干气密封排气口，在所述隔离气密封的侧壁上设有贯穿隔离气密封侧壁的隔离气进口和隔离气出口；所述干气密封气入口位于所述第二出气口与所述干气密封排气口之间，所述隔离气进口位于所述干气密封排气口与所述隔离气出口之间。
2.如权利要求1所述的旋转机械的轴封装置，其特征在于，所述第一出气口通过平衡管路与所述旋转机械的低压端的工作介质管路连通。
3.如权利要求1或2所述的旋转机械的轴封装置，其特征在于，所述第二出气口通过抽气管路与抽气设备连通。
4.如权利要求3所述的旋转机械的轴封装置，其特征在于，所述抽气设备通过管路与冷凝器或火炬相连，以将所述抽气管路中泄漏的工质以及单端干气密封的密封气抽至所述冷凝器或所述火炬中。
5.如权利要求3所述的旋转机械的轴封装置，其特征在于，所述抽气设备为抽气风机。
6.如权利要求1所述的旋转机械的轴封装置，其特征在于，所述的前置密封为碳环密封或梳齿密封。
7.如权利要求1所述的旋转机械的轴封装置，其特征在于，所述的隔离气密封为碳环密封。
8.如权利要求1所述的旋转机械的轴封装置，其特征在于，所述的旋转机械为螺杆压缩机或螺杆膨胀机，所述旋转机械的转轴为螺杆压缩机的转子或螺杆膨胀机的转子。
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