CN217814971U - 离心式氨气压缩机的差压控制充气密封结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开离心式氨气压缩机的差压控制充气密封结构，包括气封组件以及差压控制充气系统，气封组件套接设置在齿轮轴的端部，气封组件包括迷宫密封、充气腔以及混合气排出腔，迷宫密封设置有三组，依次为第一迷宫密封、第二迷宫密封和第三迷宫密封，并按第三迷宫密封、混合气排出腔、第二迷宫密封、充气腔、第一迷宫密封的顺序自外向内设置，相邻部件之间通过串联相通，充气腔与所述差压控制充气系统连通，混合气排出腔连接至废气回收系统或尾气管。当气流通过整个气封组件后，压力最终趋近于背压，而温度保持不变，多次的节流作用便可有效的减少漏气量，起密封的作用。二级气路上设置旁通调节阀，可以增大密封气压力，进一步防止氨气泄漏。

Description

离心式氨气压缩机的差压控制充气密封结构

技术领域

本实用新型属于氨压机组密封技术领域，具体是离心式氨气压缩机的差压控制充气密封结构。

背景技术

离心式氨气压缩机广泛应用于化学工业、氮化肥工业等各行业,对当前主要工业部门的发展起重大作用。其设备若不能保证密封,会导致工作介质泄漏,进而造成环境污染,甚至危及人体健康与生命安全。因此，密封是离心式压缩机的关键部分，好的密封可以降低泄漏，提高机组的工作效率，保证现场操作人员的安全，减少对环境的污染。

目前我国氮化肥行业配套的氨气压缩机组多采用螺杆式压缩机，由于螺杆压缩机自身结构特点，氨气经螺杆压缩机压缩后，氨气中会混有润滑油，从而后续必须增加油气分离装置，增加了设备和维护费用，工艺气经过油漆分离设备会产生压力降，因此增加了压缩机的功耗。离心式压缩机以其压缩介质完全无油，操作维护方便，易损件少，节能高效等特点，逐渐为更多的用户青睐，未来将有在氮化肥行业完全取代螺杆压缩机的趋势。

对于运转的齿式压缩机组，其向外泄漏的途径包括进口法兰、隔板、蜗壳之间密封接触面和密封与蜗壳的安装接触面，以及两侧的轴端密封处。各密封接触面处涂抹密封胶，保证了这些密封面的零泄露。因此，轴端密封的设计、制造及工作过程中的控制是机组正常运行的关键。

目前我国自行设计生产的氨气压缩机均为上世纪70年代意大利西比隆公司 MCL机型技术设计，结构为单轴、单缸或多缸压缩机，其密封结构多为干气密封，一直沿用至今。该机型对小流量、高压比工况效率极低，同时其干气密封采购成本和使用成本在各种密封中也为最高密封结构，造成用户的设备采购费用和机组使用费用居高不下。近年来，国外压缩机供货商氨压机结构已升级为多轴齿式压缩机结构，该机型扩大了离心氨压机的使用工况范围，极大的提高机组的运行效率。但密封结构也多用干气密封，也有少量采用浮环密封结构，但其密封结构的采购和使用成本依然很高。因此，国内压缩机供货商提供多轴齿式高效压缩机及简单可靠的密封结构，对用户具有重要的现实意义。

实用新型内容

为了弥补现有技术的不足，本实用新型提供一种轴端密封效果好的离心式氨气压缩机的差压控制充气密封结构的技术方案。

离心式氨气压缩机的差压控制充气密封结构，包括气封组件以及差压控制充气系统，所述气封组件套接设置在齿轮轴的端部，所述气封组件包括迷宫密封、充气腔以及混合气排出腔，所述迷宫密封设置有三组，依次为第一迷宫密封、第二迷宫密封和第三迷宫密封，并按第三迷宫密封、混合气排出腔、第二迷宫密封、充气腔、第一迷宫密封的顺序自外向内设置，相邻部件之间通过串联相通，所述充气腔与所述差压控制充气系统连通，所述混合气排出腔连接至废气回收系统或尾气管。

进一步的，所述迷宫密封的内圈设置有密封梳齿，所述充气腔和所述混合气排出腔分别与所述密封梳齿连接。

进一步的，所述齿轮轴的中部外壁上设置有传动齿，所述齿轮轴的两端设置有叶轮，所述叶轮分别设置在一级蜗壳和二级蜗壳中。

进一步的，所述齿轮轴上设置有支撑轴承，所述支撑轴承分布在所述传动齿的两侧。

进一步的，所述齿轮轴上还设置有油封组件，所述油封组件设置在所述气封组件和所述支撑轴承之间。

进一步的，所述差压控制充气系统包括进气端和回收端，所述进气端与所述充气腔连接，所述回收端与所述混合气排出腔连接。

进一步的，所述进气端设置有两条进气管道，包括一级进气道和二级进气道，进气管道分别与齿轮轴两端的气封组件连接，所述进气管道上设置有精密调节阀。

进一步的，进气管道上还设置有差压调节阀和旁通调节阀，所述旁通调节阀设置在二级进气道的差压调节阀上。

与现有技术相比，本实用新型有以下优点：

当气流通过整个气封组件后，压力最终趋近于背压，而温度保持不变，多次的节流作用便可有效的减少漏气量，起密封的作用。二级气路上设置旁通调节阀，可以增大密封气压力，进一步防止氨气泄漏。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型剖面结构示意图；

图3为差压控制充气系统结构示意图；

图4为本实用新型密封结构使用参考图。

图中：1气封组件；101第一迷宫密封；102充气腔；103第二迷宫密封；104 混合气排出腔；105第三迷宫密封；106密封梳齿；2差压控制充气系统；21一级进气道；22二级进气道；201精密调节阀；202差压调节阀；203旁通调节阀；3 齿轮轴；301传动齿；4支撑轴承；5油封组件；6叶轮；71一级蜗壳；72二级蜗壳；8压缩机主体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1-4所示，离心式氨气压缩机的差压控制充气密封结构，包括气封组件 1以及差压控制充气系统2，气封组件1套接设置在齿轮轴3的端部，气封组件1 包括迷宫密封、充气腔102以及混合气排出腔104，迷宫密封设置有三组，依次为第一迷宫密封101、第二迷宫密封103和第三迷宫密封105，并按第三迷宫密封 105、混合气排出腔104、第二迷宫密封103、充气腔102、第一迷宫密封101的顺序自外向内设置，相邻部件之间通过串联相通，充气腔102与差压控制充气系统2连通，混合气排出腔104连接至废气回收系统或尾气管。

迷宫密封的内圈设置有密封梳齿106，充气腔102和混合气排出腔104分别与密封梳齿106连接。齿轮轴3的中部外壁上设置有传动齿301，齿轮轴3的两端设置有叶轮6，叶轮6分别设置在一级蜗壳71和二级蜗壳72中，蜗壳分布在压缩机主体8的两端。齿轮轴3上设置有支撑轴承4，支撑轴承4分布在传动齿 301的两侧。齿轮轴3上还设置有油封组件5，油封组件5设置在气封组件1和支撑轴承4之间。

差压控制充气系统2包括进气端和回收端，进气端与充气腔102连接，回收端与混合气排出腔104连接。进气端设置有两条进气管道，包括一级进气道21 和二级进气道22，进气管道分别与齿轮轴3两端的气封组件1连接，进气管道上设置有精密调节阀201。进气管道上还设置有差压调节阀202和旁通调节阀203，旁通调节阀设置在二级进气道22的差压调节阀202上。各个调节阀上均设置有压力计，以检测管道或气路中的压力情况。

具体来说，差压充气式密封机构主要由气封组件1和差压控制充气系统2组成。在机组起动之前，压缩机轴端的差压控制充气系统2必须确保密封氮气注入充气腔，这样，可防止密封气体泄漏到大气和轴承端。此密封氮气与混合气之间的差压为～10Kpa,该差压将通过精密减压阀201调节，并保持恒定。

在机组正常运行时，密封氮气与混合气的差压也可以确保压缩介质不通过轴封泄漏至大气。混合气将通过混合气排出腔104直接高位放空或进入用户回收系统。

本装置采用差压控制充气系统2配合迷宫软密封具有良好效果，迷宫密封是由一系列密封梳齿106组成的。它被做成各种形状曲折通道，当气流通过密封齿的时候，近似为一个理想节流过程，其压力、温度下降，而速度增加。

当密封气体氮气进入空腔时，由于通流面积突然加大，气流形成很强的漩涡，使速度几乎完全消失；近似认为压力不变，即等于间隙中的压力；温度恢复到密封梳齿前原来的数值。气流经过每一间隙和空腔都重复上述过程。所不同的是由于气流的比容愈来愈大，在通过间隙时的气流速度和压力降越来越大。当气流通过整个密封件后，压力最终趋近于背压，而温度保持不变。多次的节流作用便可有效的减少漏气量，起密封的作用。

以兴化化工硝铵制冷氨压机为例，其充气差压密封的原理为，氨压机为两级离心齿式压缩机，两级蜗壳内部气体压力不相同。密封气源为同一氮气气源提供。二级蜗壳72气体压力高于一级蜗壳71气体压力，需要更多密封气封堵泄露，因此在二级充气管路的差压控制阀202上设置一路旁通调节阀203，待机组启动后，开启调节阀增加密封气供应。

从制氮机来的氮气压力为0.6MPa左右,进入缓冲罐缓冲后送至氨压机系统用作密封气。

在氨压机启动前，先对机组进行充氮以排净机组内的空气，充氮持续一段时间后，机组充入氨气准备启动。机组充氨气时，一二级蜗壳内部压力是一样的，此时调节差压控制阀使两级的氮气密封气压力一样。为防止氨气泄露，氮气充气压力高于混合气腔8～10KPa。

待机组启动后，机组排气压力逐渐升高，一二级蜗壳内压力不一样，如果不进行调节，二级密封内进入混合气腔的氨气较多，必须增大密封气压力，开启旁通气动调节阀可达到这一目的。为防止氨气泄露，一级氮气充气压力高于混合气腔8～10KPa，二级氮气充气压力高于混合气腔30～40KPa。从而使两级密封在有限气源条件下，达到密封零泄漏。

结合图4，压缩机为BGH型二级离心式压缩机，主要由蜗壳、转子、齿轮箱、进口导叶、气封、径向和止推轴承等部件组成。

整个齿式按压机组包括：离心式压缩机主机、润滑油系统、电机、机组内部管道系统及仪控系统。机组为整体撬装式机构，压缩机主机和电机安装在润滑油站上，整体机构紧凑，占地面积小，安装操作维护方便。机组启动时，电机通过膜片式联轴器带动高速齿轮箱，经过齿轮箱的单级增速，从而带动高速轴上的两只叶轮高速旋转，氨气介质经过两级压缩，达到工艺要求的压力和流量。

与常规的干气密封相比，本实用新型密封结构成本只有几十分之一，大大降低机组维护成本，保证机组安全可靠运行。经过调试运行,运行状况达到预期目标,各项工艺指标均达到设计要求，高效节能，取得了较为显著的经济效益。

Claims (8)

1.离心式氨气压缩机的差压控制充气密封结构，包括气封组件(1)以及差压控制充气系统(2)，其特征在于所述气封组件(1)套接设置在齿轮轴(3)的端部，所述气封组件(1)包括迷宫密封、充气腔(102)以及混合气排出腔(104)，所述迷宫密封设置有三组，依次为第一迷宫密封(101)、第二迷宫密封(103)和第三迷宫密封(105)，并按第三迷宫密封(105)、混合气排出腔(104)、第二迷宫密封(103)、充气腔(102)、第一迷宫密封(101)的顺序自外向内设置，相邻部件之间通过串联相通，所述充气腔(102)与所述差压控制充气系统(2)连通，所述混合气排出腔(104)连接至废气回收系统或尾气管。

2.根据权利要求1所述的离心式氨气压缩机的差压控制充气密封结构，其特征在于所述迷宫密封的内圈设置有密封梳齿(106)，所述充气腔(102)和所述混合气排出腔(104)分别与所述密封梳齿(106)连接。

3.根据权利要求1所述的离心式氨气压缩机的差压控制充气密封结构，其特征在于所述齿轮轴(3)的中部外壁上设置有传动齿(301)，所述齿轮轴(3)的两端设置有叶轮(6)，所述叶轮(6)分别设置在一级蜗壳(71)和二级蜗壳(72)中。

4.根据权利要求3所述的离心式氨气压缩机的差压控制充气密封结构，其特征在于所述齿轮轴(3)上设置有支撑轴承(4)，所述支撑轴承(4)分布在所述传动齿(301)的两侧。

5.根据权利要求4所述的离心式氨气压缩机的差压控制充气密封结构，其特征在于所述齿轮轴(3)上还设置有油封组件(5)，所述油封组件(5)设置在所述气封组件(1)和所述支撑轴承(4)之间。

6.根据权利要求1所述的离心式氨气压缩机的差压控制充气密封结构，其特征在于所述差压控制充气系统(2)包括进气端和回收端，所述进气端与所述充气腔(102)连接，所述回收端与所述混合气排出腔(104)连接。

7.根据权利要求6所述的离心式氨气压缩机的差压控制充气密封结构，其特征在于所述进气端设置有两条进气管道，包括一级进气道(21)和二级进气道(22)，进气管道分别与齿轮轴(3)两端的气封组件(1)连接，所述进气管道上设置有精密调节阀(201)。

8.根据权利要求7所述的离心式氨气压缩机的差压控制充气密封结构，其特征在于进气管道上还设置有差压调节阀(202)和旁通调节阀(203)，所述旁通调节阀设置在二级进气道(22)的差压调节阀(202)上。

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