CN2352765Y - 组合式抽—充气密封装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于压缩机或膨胀机等旋转机械的组合式抽—充气密封装置，其特征是：在抽气腔和充气腔之间设置迷宫密封和直筒密封，以旋转机械高、低压侧之间的工艺气体的压差为动力，利用抽气器将泄漏到抽气腔的工艺气体抽出，送回到低压侧、在充气腔充入工艺流程允许的中性阻封气体；控制抽气腔的压力近似等于大气压力、充气腔压力高于大气压力，并高于抽气腔压力。该密封装置无泄漏，不污染环境，不腐蚀设备，阻封气消耗量小，经济性好。
Description
本发明属于旋转轴的密封装置，特别涉及一种组合式抽-充气密封装置，用于化工、石油化工、冶金等行业处理易燃、易爆、有毒的危险性工艺气体的压缩机或膨胀透平的轴端密封装置。
迷宫密封装置(或称梳齿密封装置、拉别令密封装置)是普遍采用的密封装置，在“非接触密封”(K.塔鲁达纳夫斯基著，李均卿等译，机械工业出版社1986.9)、“流体动密封”(顾永泉编著，石油大学出版社1990.8)“化工密封技术”(胡国桢等编著，化工出版社1990.9)等著作中都有专门的章节论述这种密封装置。它属于非接触式密封装置，具有简单可靠，使用寿命长的优点。但是，它的最大缺点是泄漏量大，因此，不能直接用它来密封易燃、易爆、有毒的危险性工艺气体。为克服此缺点，出现了抽气式迷宫密封装置，如图1所示，用高压水蒸汽通入抽气器9，将抽气腔5接到抽气器9的吸入室入口上，使之形成低于大气的压力，将压缩机Y经迷宫密封泄漏到抽气腔5的工艺气体抽出，排入火炬P0，图中箭头表示气体流动方向。用抽气的办法解决了危险性工艺气体泄漏到厂房中去的问题，但是，工艺气体被抽出，排入火炬，既造成浪费又污染环境。另有一种充气式迷宫密封装置，如图2所示，在充气腔6处充入工艺流程允许的中性阻封气体，如氮气等，该气体在充气腔6的压力高于被密封腔7中的工艺气体的压力，故可以防止工艺气体向大气侧a泄漏。但由于充气腔6处的压力明显高于大气压力，所以阻封气体大量地漏入大气a，造成很大浪费。还有一种抽一充气迷宫密封装置，见图3，在充气腔6处充入压力高于抽气腔5压力的水蒸气来阻封工艺气体的外泄漏；在左侧抽气腔5以高压水蒸气为动力，利用抽气器将漏入左侧抽气腔5的工艺气体和从充气腔6漏入的水蒸气一起抽出，送回到压缩机入口；再以另一个抽气器将漏入右侧抽气腔5的水蒸气与空气的混合物抽出，排入大气。该密封装置虽然解决了图1的单独抽气，或图2的单独充气的迷宫密封装置的缺点，但是，一定数量的水蒸气进入压缩机内，与机内的酸性气体发生化学反应，生成酸，会加剧设备的腐蚀。
直筒密封在文献中也有论述，它对阻封气体的节流功能很小，可以忽略不计，其主要功能是有效地阻止工艺气体逆阻封气体流动方向的反扩散，见中国专利92104747.9“直筒式密封隔离气体流量控制系统”。
上述文献所述的抽气腔、充气腔就是在旋转机械机壳内的比机壳与旋转轴之间的间隙大的环柱形空间。抽气腔是将泄漏出的工艺气体汇集于此空间，以便于抽出；充气腔是将阻封气体通入此空间，以便于阻封气体均布在此腔中，更好地起阻封作用。
本发明的目的在于提供一种新型的组合式抽-充气密封装置，能显著地降低阻封气体的消耗量，并且不污染环境，不腐蚀设备。
本发明的目的是这样实现的：一种组合式抽-充气密封装置，由抽气腔、充气腔、迷宫密封和直筒密封等组成，其特征是：旋转机械内从工艺气体侧至大气侧之间，依次是迷宫密封、抽气腔、迷宫密封、直筒密封、充气腔、迷宫密封，各部件依次串联地相通；旋转机械外的抽气器的工作气入口接到旋转机械的高压侧，抽气器的出口接到旋转机械的低压侧，抽气器的吸入室接到抽气腔，充气腔与工艺流程允许的中性阻封气源相接；控制抽气腔的压力近似等于大气压力，其差值为-1.0～+1.0kPa，最佳范围为-0.5～+0.5kPa；控制充气腔压力高于大气压力，并高于抽气腔压力0.1～5.0kPa，其最佳范围为0.5～1.0kPa。
由于本发明将直筒密封和迷宫密封串联地设置在充气腔与抽气腔之间，故可以充分发挥直筒密封在小压差下所具有的较强的防止工艺气体反扩散的功能，以及迷宫密封所具有的较强的节流功能。当抽气腔与充气腔之间的压差很小时，只有少量阻封气体由充气腔经直筒密封和迷宫密封漏入抽气腔；而工艺气体经直筒密封反扩散漏入到充气腔的数量极微，可以忽略不计；由于充气腔与大气之间的压差(抽气腔与充气腔之间的压差加上抽气腔与大气之间的压差)也很小，故充气腔经迷宫密封漏入大气的阻封气体也是很少的。因此该组合式抽一充气密封装置既无环境污染和设备腐蚀问题，又能使封阻气体消耗量减小。
附图说明：
图1为文献中已有的抽气式迷宫密封装置示意图。
图2为文献中已有的充气式迷宫密封装置示意图。
图3为文献中已有的抽-充气式迷宫密封装置示意图，在此只表示了轴封的局部示意图。
图4为本发明的组合式抽-充气密封装置示意图。
附图中符号含义如下：
1-迷宫密封
2-迷宫密封
3-迷宫密封(为叙述得清楚，三个迷宫密封分别给出标号)
4-直筒密封
5-抽气腔
6-充气腔
7-被密封腔，本实例为平衡腔
8-压缩机高压侧
9-抽气器
10-压缩机低压侧
11-阻封气源
Y-压缩机
a-大气侧
P-压力
P加下标代表该下标处的压力，如P1代表1处的压力。
ΔP加下标代表二个下标处的压力之差，如ΔPA-B代表A、B之间的压差。
现在结合附图所表示的实施例对本发明进行详细说明。图4为本发明的组合式抽-充气密封装置的示意图，该装置由抽气腔、充气腔、迷宫密封、直筒密封等组成，其特征是：旋转机械内从工艺气体侧至大气侧之间，依次是迷宫密封、抽气腔、迷宫密封、直筒密封、充气腔、迷宫密封，各部件依次串联地相通；旋转机械外的抽气器的工作气入口接到旋转机械的高压侧，抽气器的出口接到旋转机械的低压侧，抽气器的吸入室接到抽气腔，充气腔与工艺流程允许的中性阻封气源相接；控制抽气腔的压力近似等于大气压力，其差值为-1.0～+1.0kPa，最佳范围为-0.5～+0.5kPa；控制充气腔压力高于大气压力，并高于抽气腔压力0.1～5.0kPa，其最佳范围为0.5～1.0kPa。图中下方是各腔室的压力分布示意图。现以压缩机为例进行说明：在压缩机Y的机壳的两端有迷宫密封1、2、3(为叙述得清楚，分别给出不同的编号)、被密封腔7与迷宫密封1相连、迷宫密封1、2之间是抽气腔5、迷宫密封2与直筒密封4相连、充气腔6位于直筒密封4和迷宫密封3之间。在本实施例中被密封腔为平衡腔7，该腔内有被密封的工艺气体，本发明就是阻止该气体泄漏到大气a中。在压缩机高压侧8引出高压工艺气体进到抽气器9的工作气入口；抽气器9的出口连到压缩机低压侧10，抽气器9的吸入室与抽气腔5相连。这样，利用高压工艺气体将由平衡腔7泄漏到抽气腔5的工艺气体抽出，送回到压缩机低压侧10。在充气腔6充入从气源11引入的工艺流程允许的中性阻封气体，如氮气等。在抽气腔5与充气腔6之间设置了直筒密封4和迷宫密封2，由于迷宫密封2具有较强的节流功能，所以在充气腔6充入的中性阻封气体只有少量的漏入抽气腔5。另外，直筒密封4有较强的防止工艺气体逆阻封气流反向扩散的功能，所以，尽管在充气腔6与抽气腔5之间只有0.1～5.0kPa压差，最佳范围为0.5～1.0kPa压差，工艺气体由抽气腔5向充气腔6的反扩散仍可忽略不计。利用压差控制装置可以准确地控制充气腔6的压力P6高于大气压力Pa，并且高于抽气腔5的压力P5，二者压差ΔP6-5=0.1～5.0kPa，最佳范围0.5～1.0kPa；此外，还要控制抽气腔5的压力P5与大气压Pa近似相等，P5≈Pa，根据机组运行情况可以使抽气腔压力P5为负压(压力分布示意图中最下方的曲线P5)，也可以与大气压Pa相等，或稍高于大气压，如压力分布图中最上方的曲线P5′,ΔP5-a=-1.0～+1.0Kpa最佳范围为-0.5～+0.5kPa。由上述可见，各腔室之间都有节流功能强的迷宫密封，加之腔室之间压差很小，故阻封气体由充气腔6向抽气腔5和大气侧a的泄漏量都很小，机组运行的经济性好，并且无工艺气体泄漏到大气，无环境污染，无设备腐蚀。
总之，本发明将直筒密封与迷宫密封相结合，将利用工艺气本身的压差进行抽气与从外部充入中性阻封气相结合，并适当地控制各腔室之间的压差使之保持很低的数值，从而达到工艺气体不外漏，不污染环境，不腐蚀设备，阻封气消耗量低，经济性好的目的。
本发明适用于压缩机、膨胀透平等旋转机械的轴端密封装置，尤其适用于以易燃，易爆，有毒的危险气体为介质的压缩机、透平的轴端密封装置。
Claims (1)
1．一种组合式抽一充气密封装置，由抽气腔、充气腔、迷宫密封和直筒密封等组成，其特征是：旋转机械内从工艺气体侧至大气侧之间，依次是迷宫密封、抽气腔、迷宫密封、直筒密封、充气腔、迷宫密封，各部件依次串联地相通；旋转机械外的抽气器的工作气入口接到旋转机械的高压侧，抽气器的出口接到旋转机械的低压侧，抽气器的吸入室接到抽气腔，充气腔与工艺流程允许的中性阻封气源相接；控制抽气腔的压力近似等于大气压力，其差值为-1.0～+1.0kPa，最佳范围为-0.5～+0.5kPa；控制充气腔压力高于大气压力，并高于抽气腔压力0.1～5.0kPa，其最佳范围为0.5～1.0kPa。
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1998
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