CN214367739U - 一种气膜浮动式碳环密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及浮环密封装置技术领域，公开了一种气膜浮动式碳环密封装置，包括碳环本体，碳环本体包括多个扇形的环瓣，各个环瓣首尾相连形成环体；相邻环瓣的相对面之间设有用于周向限位和/或轴向限位的搭接机构，各个环瓣外侧壁设有用于径向限位和周向限位的抱箍机构；各个环瓣的内侧壁均设有与碳环本体端面相通的凹槽和/或凹腔，凹槽和/或凹腔用于在碳环本体内侧与被密封对手件之间形成气膜。可在密封碳环与对手件之间构成小间隙配合，同时保证环瓣可以跟随对手件的振动，以降低碳环的剐蹭磨损、延长环瓣使用寿命，并可以在密封碳环和对手件之间形成气膜，实现无摩擦运转和非接触密封，具有极大的推广价值和广阔的应用前景。

Description

一种气膜浮动式碳环密封装置

技术领域

本实用新型涉及浮环密封装置技术领域，具体涉及一种气膜浮动式碳环密封装置。

背景技术

在浮环密封装置技术领域，碳环密封装置属于常见的一种类型，利用碳环自身的润滑性，通过近乎接触的密封来减小泄漏，碳环密封时常需要使用隔离气，如氮气，主要应用于隔离密封有毒、易燃介质，因其密封效果好，结构简单易于加工装配维修，被广泛使用到石油、化工、冶金等领域，作为汽轮机、压缩机、发电机、透平机械的密封装置。

目前碳环密封普遍采用与转子或轴套小间隙配合，实现节流降低泄漏量的目的。间隙取值越小，节流效果越好，密封泄漏就越低；反之，则密封泄漏越大。但是由于设备转子振动及碳环无法及时跟随转子浮动的原因，碳环与转子的间隙不能小于转子振动值，否则会导致碳环的严重磨损。

因此，浮环密封装置技术领域亟需一种可在密封碳环与被密封对手件之间构成小间隙配合的同时，保证环瓣可以跟随对手件的振动，以降低碳环的剐蹭磨损、延长环瓣使用寿命的气膜浮动式碳环密封装置。

发明内容

本实用新型克服了现有技术的缺陷，提供一种

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种气膜浮动式碳环密封装置，包括碳环本体，所述碳环本体包括多个扇形的环瓣，各个所述环瓣首尾相连形成环体；

相邻所述环瓣的相对面之间设有用于周向限位和/或轴向限位的搭接机构，各个所述环瓣外侧壁设有用于径向限位和周向限位的抱箍机构；

各个所述环瓣的内侧壁均设有与碳环本体端面相通的凹槽和/或凹腔，所述凹槽和/或凹腔用于在碳环本体内侧与被密封对手件之间形成气膜。

进一步的，所述搭接机构包括位于各个环瓣同一端的搭接凸头，各个所述搭接凸头沿环瓣延伸，各个所述环瓣的另一端设有与搭接凸头适配的搭接凹腔。

进一步的，所述搭接凸头的轴向尺寸小于环瓣主体的轴向尺寸；和/或，所述搭接凸头的径向尺寸小于小于环瓣主体的径向尺寸。

进一步的，所述搭接凸头的轴向尺寸为环瓣主体轴向尺寸的1/2～2/3；和/或，所述搭接凸头的径向尺寸为环瓣主体径向尺寸的1/2～2/3。

进一步的，所述抱箍机构包括位于各个环瓣外侧壁的抱箍槽，所述抱箍槽沿环瓣的周向延伸至两端；在各个环瓣首尾相连组成环体时，各个抱箍槽首尾相连组成用于容纳环状弹性限位元件的环槽。

进一步的，各个所述环瓣的内侧壁设有沿周向延伸的周向槽，所述周向槽的周向长度小于所在环瓣的周向长度；

所述周向槽与环瓣的轴向端面与之间设有多个沿轴向延伸的轴向槽，多个所述轴向槽位于周向槽的同一侧，多个所述轴向槽在周向槽的周向上均布。

进一步的，所述周向槽在环瓣的轴向上偏置；

各个所述轴向槽位于周向槽与环瓣远离周向槽的轴向端面与之间。

进一步的，部分所述轴向槽的一侧设有与轴向槽连通的周向腔，各个所述周向腔沿环瓣的周向延伸，各个所述周向腔位于对应轴向槽的统一侧边且延伸方向一致；

各个所述周向腔的周向上的长度小于相邻轴向槽之间的距离；

设有所述周向腔的轴向槽与未设置周向腔的轴向槽间隔分布。

进一步的，部分所述轴向槽的两侧均设有与轴向槽连通的周向腔，所述周向腔沿环瓣的周向延伸，位于同一个轴向槽两侧的两个周向腔延伸方向相反；

各个所述周向腔的周向上的长度小于相邻轴向槽之间的距离；

设有所述周向腔的轴向槽与未设置周向腔的轴向槽间隔分布。

进一步的，各个所述环瓣的长度相等，构成所述碳环本体的环瓣个数为二个、三个、四个、五个或六个。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本实用新型包括碳环本体，碳环本体包括多个扇形的环瓣，各个环瓣首尾相连形成环体；相邻环瓣的相对面之间设有用于周向限位和/或轴向限位的搭接机构，各个环瓣外侧壁设有用于径向限位和周向限位的抱箍机构；各个环瓣的内侧壁均设有与碳环本体端面相通的凹槽和/或凹腔，凹槽和/或凹腔用于在碳环本体内侧与被密封对手件之间形成气膜。可在密封碳环与被密封对手件之间构成小间隙配合的同时，保证环瓣可以跟随对手件的振动，以降低碳环的剐蹭磨损、延长环瓣使用寿命，并可以在密封碳环和对手件之间形成气膜，实现无摩擦运转和非接触密封，不仅使间隙得以做到最小还能延长环瓣使用寿命，具有极大的推广价值和广阔的应用前景。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型一种环瓣内侧面展开示意图；

图2为本实用新型另一种环瓣内侧面展开示意图；

图3为本实用新型环瓣的外侧面展开示意图；

图4为本实用新型环瓣在俯视视角下的立体示意图；

图5为本实用新型环瓣在仰视视角下的立体示意图；

图6为本实用新型双瓣碳环密封装置的俯视图；

图7为本实用新型三瓣碳环密封装置的俯视图；

图8为本实用新型四瓣碳环密封装置的俯视图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-环瓣，11-周向槽，12-轴向槽，13-周向腔，17-抱箍槽，18-搭接凹腔，19-搭接凸头，21-第一双瓣环，22-第二双瓣环，23-第一双瓣搭接机构，24-第二双瓣搭接机构，31-第一三瓣环，32-第二三瓣环，33-第三三瓣环，34-第一三瓣搭接机构，35-第二三瓣搭接机构，36-第三三瓣搭接机构，41-第一四瓣环，42-第二四瓣环，43-第三四瓣环，44-第四四瓣环，45-第一四瓣搭接机构，46-第二四瓣搭接机构，47-第三四瓣搭接机构，48-第四四瓣搭接机构。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

一种气膜浮动式碳环密封装置，包括碳环本体，碳环本体包括多个扇形的环瓣1，各个环瓣1首尾相连形成环体；相邻环瓣1的相对面之间设有用于周向限位和/或轴向限位的搭接机构，各个环瓣1外侧壁设有用于径向限位和周向限位的抱箍机构；各个环瓣1的内侧壁均设有与碳环本体端面相通的凹槽和/或凹腔，凹槽和/或凹腔用于在碳环本体内侧与被密封对手件之间形成气膜。可以理解的是，搭接机构位于各个环瓣1的周向侧面上，相邻环瓣1之间通过搭接机构实现可拆卸式连接，环瓣1外侧壁设有抱箍机构，使得碳环本体可以在对手件(轴、杆等)上形成轴向密封，构成小间隙配合的同时，保证环瓣1可以跟随对手件的振动，而通过凹槽和/或凹腔在碳环本体内侧与被密封对手件之间形成气膜，实现无摩擦运转和非接触密封，不仅使间隙得以做到最小还能延长环瓣1使用寿命。

进一步的，搭接机构包括位于各个环瓣1同一端的搭接凸头19，各个搭接凸头19沿环瓣1延伸，各个环瓣1的另一端设有与搭接凸头19适配的搭接凹腔18。如说明书附图中图6、图7、图8所示，可以理解的是，各个环瓣1首尾相连，所以各个环瓣1的某一端全部设置搭接凸头19，而各个环瓣1远离搭接凸头19的另一端全部设置适配的搭接凹腔18。

进一步的，搭接凸头19的轴向尺寸小于环瓣1主体的轴向尺寸；和/或，搭接凸头19的径向尺寸小于小于环瓣1主体的径向尺寸。如说明书附图中图4、图5所示，可以理解的是，搭接凸头19的轴向尺寸小于环瓣1主体的轴向尺寸，也即搭接凸头19的厚度小于环瓣1主体的厚度；而搭接凸头19的径向尺寸小于小于环瓣1主体的径向尺寸，也即搭接凸头19的宽度小于环瓣1主体的宽度。

进一步的，搭接凸头19的轴向尺寸为环瓣1主体轴向尺寸的1/2～2/3；和/或，搭接凸头19的径向尺寸为环瓣1主体径向尺寸的1/2～2/3。可以理解的是，搭接凸头19与搭接凹腔18搭接的位置，搭接凸头19与搭接凹腔18一起组成与环瓣1主体相当的厚度和宽度，因此二者都需要具有一定的强度，由说明书附图中图4、图5可知，搭接凹腔18整体呈L形，具有结构补强效应，而搭接凸头19仅为一个单独的凸起，因此搭接凸头19的厚度或宽度可以适当超过搭接凹腔18。另外，搭接凸头19和环瓣1主体过渡的位置可以做成顺滑的圆角过渡，而搭接凹腔18对应圆角过渡位置的地方设置适配的圆角或者倒角。

进一步的，抱箍机构包括位于各个环瓣1外侧壁的抱箍槽17，抱箍槽17沿环瓣1的周向延伸至两端；在各个环瓣1首尾相连组成环体时，各个抱箍槽17首尾相连组成用于容纳环状弹性限位元件的环槽。如说明书附图中图3所示，可以理解的是，抱箍槽17沿环瓣1周向延伸至穿出环瓣1的周向端面，各个抱箍槽17收尾相连形成整圈的环槽，环槽中可以设置环状的弹性限位元件，限位元件可以是螺旋弹簧圈、塑料圈、橡胶圈等具有一定弹性的环形限位元件，可以将环瓣1箍在一起并靠近对手件外侧壁，而当对手件发生振动时，限位元件可以发生变形，使得环瓣1得以发生随动，在环体内壁与对手件外壁之间始终保持具有一定厚度的气膜，以降低碳环的剐蹭磨损、延长环瓣1使用寿命。

进一步的，各个环瓣1的内侧壁设有沿周向延伸的周向槽11，周向槽11的周向长度小于所在环瓣1的周向长度；周向槽11与环瓣1的轴向端面与之间设有多个沿轴向延伸的轴向槽12，多个轴向槽12位于周向槽11的同一侧，多个轴向槽12在周向槽11的周向上均布。更进一步的，周向槽11在环瓣1的轴向上偏置；各个轴向槽12位于周向槽11与环瓣1远离周向槽11的轴向端面与之间。可以理解的是，设置轴向槽12且轴向槽12位于周向槽11的同一侧，在实际使用过程中，轴向槽12位于设有密封气体的一侧，便于密封气体通过轴向槽12导入到周向槽11中，进而形成一整圈的气膜。而周向槽11在环瓣1的轴向上偏置，就是说周向槽11在环瓣1轴向上的位置朝环瓣1某一侧轴向端面靠近而不是正好居中，也即如说明书附图中图1或图2所示，周向槽11在厚度方向是不是位于中间位置而是略向一侧偏(比如图中是往下偏)。

进一步的，部分轴向槽12的一侧设有与轴向槽12连通的周向腔13，各个周向腔13沿环瓣1的周向延伸，各个周向腔13位于对应轴向槽12的统一侧边且延伸方向一致；各个周向腔13的周向上的长度小于相邻轴向槽12之间的距离；设有周向腔13的轴向槽12与未设置周向腔13的轴向槽12间隔分布。进一步的，部分轴向槽12的两侧均设有与轴向槽12连通的周向腔13，周向腔13沿环瓣1的周向延伸，位于同一个轴向槽12两侧的两个周向腔13延伸方向相反；各个周向腔13的周向上的长度小于相邻轴向槽12之间的距离；设有周向腔13的轴向槽12与未设置周向腔13的轴向槽12间隔分布。如说明书附图中图1或图2所示，可以理解的是，这是两种不同的实施方式，都是在轴向槽12的侧部设置相通的周向腔13，从而使得进入环瓣1的密封气体可以在此停留，形成范围更宽、停驻性更好的密封结构；不同的是其中一种是轴向槽12的其中一侧设有周向腔13，适用于单侧转动的场合，而另一种是轴向槽12的两侧均设有周向腔13，适用于正反转动的场合。

进一步的，各个环瓣1的长度相等，构成碳环本体的环瓣1个数为二个、三个、四个、五个或六个。如说明书附图中图6、图7或图8所示，环瓣1的个数至少两个，也可以是更多的数量，比如三个、四个、五个或六个，当然更多数量时理论上也可行但整体性不好。一般比较常见的结构形式为双瓣碳环、三瓣碳环和四瓣碳环，其中：双瓣碳环包括第一双瓣环21和第二双瓣环22，通过第一双瓣搭接机构23和第二双瓣搭接机构24相连；三瓣碳环包括第一三瓣环31、第二三瓣环32和第三三瓣环33，通过第一三瓣搭接机构34、第二三瓣搭接机构35、第三三瓣搭接机构36相连；四瓣碳环包括第一四瓣环41、第二四瓣环42、第三四瓣环43、第四四瓣环44，通过第一四瓣搭接机构45、第二四瓣搭接机构46、第三四瓣搭接机构47、第四四瓣搭接机构48相连。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。

可以理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的机构或机构必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型较佳的实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气膜浮动式碳环密封装置，其特征在于，包括碳环本体，所述碳环本体包括多个扇形的环瓣(1)，各个所述环瓣(1)首尾相连形成环体；

相邻所述环瓣(1)的相对面之间设有用于周向限位和/或轴向限位的搭接机构，各个所述环瓣(1)外侧壁设有用于径向限位和周向限位的抱箍机构；

各个所述环瓣(1)的内侧壁均设有与碳环本体端面相通的凹槽和/或凹腔，所述凹槽和/或凹腔用于在碳环本体内侧与被密封对手件之间形成气膜。

2.根据权利要求1所述的一种气膜浮动式碳环密封装置，其特征在于，所述搭接机构包括位于各个环瓣(1)同一端的搭接凸头(19)，各个所述搭接凸头(19)沿环瓣(1)延伸，各个所述环瓣(1)的另一端设有与搭接凸头(19)适配的搭接凹腔(18)。

3.根据权利要求2所述的一种气膜浮动式碳环密封装置，其特征在于，所述搭接凸头(19)的轴向尺寸小于环瓣(1)主体的轴向尺寸；和/或，所述搭接凸头(19)的径向尺寸小于小于环瓣(1)主体的径向尺寸。

4.根据权利要求3所述的一种气膜浮动式碳环密封装置，其特征在于，所述搭接凸头(19)的轴向尺寸为环瓣(1)主体轴向尺寸的1/2～2/3；和/或，所述搭接凸头(19)的径向尺寸为环瓣(1)主体径向尺寸的1/2～2/3。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种气膜浮动式碳环密封装置，其特征在于，所述抱箍机构包括位于各个环瓣(1)外侧壁的抱箍槽(17)，所述抱箍槽(17)沿环瓣(1)的周向延伸至两端；在各个环瓣(1)首尾相连组成环体时，各个抱箍槽(17)首尾相连组成用于容纳环状弹性限位元件的环槽。

6.根据权利要求1～4任意一项所述的一种气膜浮动式碳环密封装置，其特征在于，各个所述环瓣(1)的内侧壁设有沿周向延伸的周向槽(11)，所述周向槽(11)的周向长度小于所在环瓣(1)的周向长度；

所述周向槽(11)与环瓣(1)的轴向端面与之间设有多个沿轴向延伸的轴向槽(12)，多个所述轴向槽(12)位于周向槽(11)的同一侧，多个所述轴向槽(12)在周向槽(11)的周向上均布。

7.根据权利要求6所述的一种气膜浮动式碳环密封装置，其特征在于，所述周向槽(11)在环瓣(1)的轴向上偏置；

各个所述轴向槽(12)位于周向槽(11)与环瓣(1)远离周向槽(11)的轴向端面与之间。

8.根据权利要求6所述的一种气膜浮动式碳环密封装置，其特征在于，部分所述轴向槽(12)的一侧设有与轴向槽(12)连通的周向腔(13)，各个所述周向腔(13)沿环瓣(1)的周向延伸，各个所述周向腔(13)位于对应轴向槽(12)的统一侧边且延伸方向一致；

各个所述周向腔(13)的周向上的长度小于相邻轴向槽(12)之间的距离；

设有所述周向腔(13)的轴向槽(12)与未设置周向腔(13)的轴向槽(12)间隔分布。

9.根据权利要求6所述的一种气膜浮动式碳环密封装置，其特征在于，部分所述轴向槽(12)的两侧均设有与轴向槽(12)连通的周向腔(13)，所述周向腔(13)沿环瓣(1)的周向延伸，位于同一个轴向槽(12)两侧的两个周向腔(13)延伸方向相反；

各个所述周向腔(13)的周向上的长度小于相邻轴向槽(12)之间的距离；

设有所述周向腔(13)的轴向槽(12)与未设置周向腔(13)的轴向槽(12)间隔分布。

10.根据权利要求1所述的一种气膜浮动式碳环密封装置，其特征在于，各个所述环瓣(1)的长度相等，构成所述碳环本体的环瓣(1)个数为二个、三个、四个、五个或六个。

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