设有流体槽的碳浮密封环及其密封装置制造方法及图纸

设有流体槽的碳浮密封环及其密封装置。该碳浮密封环的基本结构，是在碳密封环中沿圆周等间距设置有开口于其同一侧端面的轴向内凹的引气槽，并在碳密封环内设置有可与各引气槽的内凹端相连通的环状贯通的均气槽。在此基础上，还可在所述引气槽中的两侧壁面处对称地设置有不同形式的沿径向凹入引气槽壁面的压气槽。该结构形式的碳密封环用于传统结构形式的高温、高压水蒸气螺杆膨胀机及压缩机等设备的密封装置后，可大大提高密封的耐压性能，避免了水蒸气的泄漏量及进入轴承箱后对润滑油的污染，满足了设备对泄漏量和安全、可靠性的要求，且结构简单，无附加功率消耗，成本低，寿命长。

Carbon floating sealing ring with fluid groove and its sealing device

Carbon floating sealing ring with fluid groove and its sealing device. The basic structure of the carbon floating ring seal, the sealing ring is carbon in circumferential spacing is arranged in the axial air entraining with slot opening on one end face of the concave, and the carbon seal ring are arranged in the annular groove gas are communicated with each air tank through the concave end. On the basis of this, the gas tank with different forms along the wall of the radial concave air entraining groove can be symmetrically arranged on both sides of the air entraining groove. The structure of carbon seal ring sealing device for high temperature, the traditional structure of high-pressure steam screw expander and the compressor equipment, can greatly improve the compression performance of the seal, to avoid the pollution of oil leakage of water vapor and enter the bearing box, to meet the requirements of equipment on the leakage and safety, reliability, and has the advantages of simple structure, no additional power consumption, low cost, long service life.

【技术实现步骤摘要】
设有流体槽的碳浮密封环及其密封装置
本专利技术涉及一种可用于以高温、高压水蒸气为介质的螺杆式膨胀机和压缩机等设备的碳浮环密封装置中的碳浮密封环，以及相应的组合式碳浮环密封装置。
技术介绍
高温、高压水蒸气螺杆膨胀机及压缩机，能较传统的高速旋转的汽轮机有更好的避免“液击”现象的发生，提升了设备可靠性，同时发电的等熵效率更高。膨胀机一般利用工厂低压（0.5~1.6MPa）、中压（1.6~4.0MPa）饱和或过热水蒸汽推动螺杆膨胀机做功发电，实现能量回收和节能减排；压缩机用于对低品位水蒸气的增压，提高能效。目前，水蒸气压力可高达4.0MPa，温度高达400摄氏度，机组的启停频繁、压力波动范围大是此类设备的主要技术特点。而高温、高压的工作条件则限制了对密封型式的选用。传统的机械密封、常规设计的碳环密封等，均不能满足设备长寿命、低成本、泄漏小、安全可靠的工作要求。传统机械密封由于属于接触式运行，启动扭矩大、消耗功率大、对水蒸气压力波动适应性差、不能满足设备使用需求。常规的碳环密封方式则耐压低、水蒸气泄漏量大且运行后期不稳定、易进入轴承箱污染润滑油，难以满足设备对泄漏量和安全性的要求。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术首先提供了一种设有流体槽的碳浮密封环，在此基础上的进一步提供了采用该碳浮密封环的密封装置，可以很好地解决上述问题。本专利技术设有流体槽的碳浮密封环的基本结构，是在碳密封环中沿圆周等间距设置有开口于其同一侧端面的轴向内凹的引气槽，并在碳密封环内设置有可与各引气槽的内凹端相连通的环状贯通的均气槽。上述结构的碳浮密封环使用时，碳密封环中所述引气槽开口侧的端面应朝向高温高压的水蒸气上游方向。由于所述的引气槽是只开口于碳密封环一侧的端面上，引气槽内侧为内凹的盲端，且其内侧的内凹端可经碳密封环内环状贯通的均气槽相互连通，因此当高温/高压水蒸汽由各引气槽开口进入并均匀进入均气槽后，均气槽与碳环下游侧的密封面阻止气体向低压区域泄漏，同时在均气槽内可产生一定的流体静压升压作用。由引气槽均匀进入均气槽后，均气槽与碳密封环下游端密封面可阻止气体向低压区域泄漏，同时在均气槽内产生一定的流体静压升压作用，且该均气槽还可以降低摩擦生热，可有效降低碳环与转子初始设计间隙，限制泄漏量。在此结构基础上，为能获得更好的动压抬升性能，还可进一步在所述各引气槽的中部区域中，沿碳密封环径向方向相对的两侧壁面处，以相对于引气槽轴线的对称方式设置有一组沿径向凹入引气槽壁面的压气槽。所述压气槽的具体结构可以有不同的选择，以适应不同工况或实际需要。例如，所述的压气槽可以为在其内凹延伸方向上具有相同截面形式的孔道，或者可为在引气槽壁面开口部的截面大于其内凹延伸底部截面的具有锥度形式的孔道。在引气槽的中部区域再设有压气槽后，由于该压气槽呈对称分布，不仅提供一定流体静压作用，而且水蒸气在旋转轴旋转时可由引气槽进入压气槽，在压气槽的内凹延伸末端的气体可被压缩压力升高，除可具有设有引气槽和均气槽基本结构的作用外，还可增加额外的流体动压作用。因此，可以将碳密封环内孔与旋转轴间的泄漏间隙设计成零间隙或者更小的间隙，在静态时可控制泄漏；在动态时则在抬升力作用下，也可维持小间隙运转，到达较好的泄漏控制和长寿命要求。另一方面，在所述均气槽轴向两侧的碳密封环的轴向厚度中，改变均气槽轴向两侧的碳密封环结构的轴向厚度，也会对碳密封环与旋转轴间的水蒸气泄漏间隙大小的调节产生影响。其中可优选采用的，是引气槽开口方向侧的厚度大于引气槽内凹端方向侧厚度的形式。此外，由于常规的碳密封环可有整体式环状结构和由分瓣型结构组合等不同的形式，本专利技术上述形式结构的碳密封环均可适用，并优选适用于分瓣型碳密封环。以上述形式碳浮密封环为基础的组合式的碳浮环密封装置，其基本结构与常规同类密封装置基本一致，即在经连接结构与设备定位连接的密封腔体结构内，沿水蒸气从高温到低温的泄漏方向顺序设置有主密封单元和隔离密封单元，或在其在高温方向侧，还设置有平衡密封单元。其中，当密封腔压力小于1.2MPa时，可只设置主密封单元和隔离密封单元；当密封腔压力大于1.2MPa时，则需在高温方向侧配置平衡密封单元。其中，所述的主密封单元中，在其下游部位设有气体排放通道；所述的隔离密封单元，用于阻挡低温侧的轴承润滑油不进入水蒸气系统，同时使由主密封单元泄漏的水蒸气或水也不会进一步向下游泄漏而进入轴承箱，污染润滑油。因此。在其下游部位设有气体注入通道，用于注入适当压力的氮气或压缩空气（如0.02~0.1MPa）吹扫而形成阻塞；所述的平衡密封单元中，在其下游部位也应设有平衡气排放通道。各密封单元中，可分别设置有由弹性结构提供的轴向弹力浮动支承在碳环座内的碳密封环组成的密封结构。其中，碳密封环与旋转轴间的配合间隙为水蒸气的泄漏通道。为此，碳密封环经与碳环座连接的防转销支承在碳环座内，同时还经其外圆的拉簧对旋转轴作向心状箍紧。其中，所述各密封结构中的碳密封环可采用本专利技术上述结构形式的整体型碳密封环和/或分瓣型碳密封环。在上述采用了平衡密封单元的密封装置中，所述的平衡密封单元可以采用与主密封单元和隔离密封单元共同设置在密封腔体结构中的整体型结构，也可以采用平衡密封单元与包括有主密封单元和隔离密封单元的密封腔体结构经连接结构相互连接的分体组装型的结构。为提高密封效果，根据需要，所述的密封单元，特别是所述的主密封单元还可以采用由至少设置有两组所述密封结构的组合结构形式。例如，可采用由仅设有引气槽和均气槽形式的基本结构碳密封环的密封结构，与同时还设有不同压气槽形式碳密封环的密封结构相互组合的方式。在所述组合式的结构中，仅设有引气槽和均气槽形式的基本结构形式碳密封环的密封结构应设置于采用还带有压气槽形式碳密封环的密封结构的高温方向侧。这种将不同形式密封结构的阶梯状布置组合，由旋转轴旋转时还能产生一定的流体动压作用，因而可以适应更小的运行间隙和温差对间隙的影响，适用范围更宽。可以理解，采用本专利技术上述结构碳浮密封环的密封装置，可降低温差变化对碳浮环与旋转轴之间间隙变化的影响，有效的降低水蒸气的泄漏量，降低了磨损，延长了寿命，并且可以根据对泄漏量的不同要求，灵活采用由单一或不同结构碳密封环的密封结构组合使用的方式，以满足适应不同工况的需要。以下结合由附图所示实施例的具体实施方式，对本专利技术的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本专利技术的范围内。附图说明图1是本专利技术设有流体槽的碳浮密封环的一种基本结构的示意图。图2是图1结构的K向结构示意图。图3是本专利技术设有流体槽的碳浮密封环一种改进结构的示意图。图4是图3结构的K向结构示意图。图5是本专利技术设有流体槽的碳浮密封环另一种改进结构的示意图。图6是图5结构的K向结构示意图。图7是一种本专利技术组合式的碳浮环密封装置的结构示意图。具体实施方式图1和图2所示的，是本专利技术设有流体槽的碳浮密封环的一种基本结构，是在碳密封环1中沿圆周等间距设置有开口于其同一侧端面的轴向内凹的引气槽2，并在碳密封环1内设置有可与各引气槽2的内凹端相连通的沿径向圆周贯通的环状均气槽3。此结构可简称为具有T本文档来自技高网...

【技术保护点】
设有流体槽的碳浮密封环，其特征是在碳密封环（1）中沿圆周等间距设置有开口于其同一侧端面的轴向内凹的引气槽（2），并在碳密封环（1）内设置有可与各引气槽（2）的内凹端相连通的环状贯通的均气槽（3）。

【技术特征摘要】
1.设有流体槽的碳浮密封环，其特征是在碳密封环（1）中沿圆周等间距设置有开口于其同一侧端面的轴向内凹的引气槽（2），并在碳密封环（1）内设置有可与各引气槽（2）的内凹端相连通的环状贯通的均气槽（3）。2.如权利要求1所述的碳浮密封环，其特征是在所述引气槽（2）的中部区域中，沿碳密封环（1）径向方向相对的两侧壁面处，以相对于引气槽（2）轴线的对称方式设置有一组沿径向凹入引气槽（2）壁面的压气槽（4）。3.如权利要求2所述的碳浮密封环，其特征是所述的压气槽（4）为在其内凹延伸方向上具有相同截面形式的孔道。4.如权利要求2所述的碳浮密封环，其特征是所述的压气槽（4）为在引气槽（2）壁面开口部的截面大于其内凹延伸底部截面的具有锥度形式的孔道。5.如权利要求1所述的碳浮密封环，其特征是所述均气槽（3）轴向两侧的碳密封环（1）的轴向厚度中，引气槽（2）开口方向侧的厚度大于引气槽（2）内凹端方向侧的厚度。6.如权利要求至1至5之一所述的碳浮密封环，其特征是所述的碳密封环（1）为分瓣型碳环。7.组合式的碳浮环密封装置，在经连接结构（12）与设备定位连接的密封腔体结构（7）内，沿水蒸气从高温到低温的泄漏方向顺序设置有主密封单元（Ⅱ）和隔离密封单元（Ⅲ），其中的主密封单元（Ⅱ）在其下游部位设有气体排放通道（10）；隔离密封单元（Ⅲ）在其下游部位设有气体注入通道（11）；各密封单元中分别设置有由弹性结构（14）提供...

【专利技术属性】
技术研发人员：王泽平，刘婷，柳建容，况力，吴诗仁，
申请(专利权)人：四川日机密封件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51