密封高压燃气的螺旋槽密封系统技术方案

一种用于密封壳体和旋转轴间高压气体泄漏的密封系统，一个例子是密封氢气。该采用多级串联密封装置的系统使在最高压力下的高压气体在越过各密封组件时，分级降低到低压。该密封系统具有多个装于轴和壳体间的轴向间隔螺旋槽端面密封组件，密封装置间的轴向间隔构成一个腔。第一密封组件有一固定于壳体的主密封环和一固定于轴与其一起转动的配合环，该二环具有对置的径向延伸面；每一配合环有多个自外径或圆周径向向内延伸的径向螺旋槽。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及限制沿穿过诸如涡轮机或压缩机壳体的轴周围的流体 漏的密封装置，尤其涉及到高压燃气的密封装置。在本专利技术之前，密封诸如超过1200磅/吋2表压的高压氢气的各种气体的机械式密封装置，都属于一种采用二间隔端面的机械式密封装置。该系统属于“湿”接触式的，它必须由二间隔机械式密封装置之间被泵送的缓冲器液体来冷却和润滑。用于循环缓冲器液体(频繁地润滑)的系统包括各种泵、冷却器和储贮器，这就增加了结构的复杂性和费用。此外，各种机械式密封装置，即使具有复杂的支承系统，工作时间也很短。为了更换密封装置，该系统须要完全关闭。机械式端面干工作气体密封装置可在无润滑情况下工作。在颁发给Josef Sedy的并转让给现在的受让人的美国专利US-4，212，475中，表示和叙述了该密封装置，在这里是作为对比文件而引入的。另一种密封装置采用美国专利US-4，212，475的学说创制一种在高压下输送诸如液化轻碳氢化合物的液体的设备中的密封装置。该型密封装置形成了对处于具有US-4，212，475中所述的螺旋沟槽的这类密封组件的密封面间的被密封流体进行切剪加热。本专利技术的一个目的是要提供一种干气体端面密封装置，它特别适用于在例如超过1800磅/吋2表压的极高压力下输送各种轻气体的设备中，并且通过降低或分隔跨在二个或多个该种密封装置的压力来实现，而无须外部压力控制装置。由本专利技术人在这里所提出的解决方案是一连串各具一对密封面的组件，其中的一个密封面为螺旋沟槽型，横跨于其间有一可推算(计算)比例的压力降，它是通过改变每一组件中的密封面的几何参数(即沟槽尺寸)而获得的。因此，例如横跨在二个或多个分离组件上的压力降可被分配成大致相等比例，从而在无须外部控制器的情况下减轻了密封应力或过载。本专利技术的另一目的是使压力下降或分隔，能简单地通过采用仅沟槽深度或密封坝宽度尺寸不同而断面大体相同的螺旋槽密封环很容易和廉价地来实现，问题只是蚀刻一些相似断面环来提供连续的压降级。可以有少至二个组件，可以有一前一后的三个，四个或甚至五个。本专利技术针对特别适用于运输极高压力气体的压缩机的端面机械式密封系统。这是通过采用一种最好具有分别装于轴上及与压缩机或泵相关的壳体上的一个高压上游组件和一个中间组件及一个下游组件的密封装置来实现的。然而，本专利技术的原理可被引用到仅有二个组件的端面密封装置。每一密封组件具有一个固定于壳体上的主环和另一固定于轴上的配合环。这些环具有相反的径向延伸面，其中一个具有若干径向指向的、自其某一园周延伸的沿园周间隔的螺旋泵送沟槽。按照槽尺寸观点来看，暴露于最高压力的上游组件的沟槽有一予定的槽节流认为是最好的，而各下游组件的槽的尺寸大于上游组件的槽尺寸，因而收到较小节流效果。在一种优选的结构形式中，通过添加下游组件的槽深度来实现减少节流。附图说明图1是体现本专利技术的一个优选实施例的壳体和轴的轴向剖视图;图2是本专利技术优选实施例的其中一个密封环的部分侧视图。图1表示一个按本专利技术优选实施例制造的密封装置，以数字10来总体表示。该密封装置是用来密封在泵、压缩机或透平壳体中极高压力下的气体，例如超过约1800磅/吋2的氢气。虽然本专利技术在提到氢气时不时地被说成是液体，然而应当明瞭，通过适当改变和调节该系统来满足密封流体的基本参数也能输送极高压力下的其它气体或液体。以12表示填料箱或壳体，它包围这些密封装置并提供轴通道14。轴16自壳体12内的高压腔18经轴通道伸到以19表示的大气中。壳体内的密封装置组件是一种螺旋槽型轴向间隔机械式端面密封装置的串联结构，各自具有分别固定于壳体12和轴16的置对的环部。这些密封装置大体为在上面提到的US-4，213，475中所表示和叙述的那种。这些串联密封装置组件包括一个处于高压腔18内的上游或内密封组件20，至少一个中间密封组件22，并最好包括第三个下游或外密封组件24，后二者分别处于壳体内的环室21和23内。每一密封装置组件有一对圆形环，包括具有径向延伸面28A、28B、28C的固定主环26A、26B、26C(环定子)。该主密封环元件和具有分别跟各主环的各面28A、28B、28C相对的径向延伸面32A、32B、32C的配合环30A、30B、30C相对置。为阻止转动，各主环26A、26B、26C如将要叙述那样，借助于保持器组件均固定在壳体上，与此同时允许有限的轴向移动。配合密封环30A、30B、30C为了和轴16一起转动借助于一隔套组件固定，隔套组件包括一环套33和用键固定于轴上的一轴套34，如将要叙述的，实际上固定于轴16上以便与轴一起转动。所示密封装置在密封部件的径向外径处暴露于要被密封的流体。然而，本专利技术的原理也适用于在相对转动密封面的径向内径处具有高压的密封装置。所述套组件，如所提到的那样，包括一个装于轴16上的轴套34，并通过用螺钉36固定于轴套34上的一紧固端板35固定于轴上。也可以采用一传动键装置(未示出)来把轴套34固定到轴16上。在内侧或上游端，O型环37构成了套33和34间的密封。有一些无须精心制作的附加O型密封装置。图1中和高压腔18连通的上游或高压密封组件20包括一环形支承突缘38，它是套33的一个整体部分。为了旋转驱动销40将环30A连接于突缘38。套组件还包括用键固定于套33以便转动的一些隔套48。隔套具有支承突缘50和保持销46，保持销46分别和中间及外侧密封组件22、24的配合环30B、30C相啮合，并将它们驱动。O型环44配置于各支承突缘50和旋转密封环30B、30C之间。隔套48延伸到接近配合环30A、30B内径的径向表面32A、32B并和它们接触。另一种方法可采用一个包括环形分离斜铁的装置，斜铁又被一紧固环保持，如在前面提到的美国专利申请No.060，215中所表示和叙述的那样。用于将各密封组件的旋转环固定到轴16上的实际结构对于本专利技术的实践并非具有决定性的重要意义。如上提到的，套34用一驱动板35被固定在轴16上，以便和其一起转动。环套33在其内端或上游端顶靠在轴套34上的径向凸出的突缘52上。环套33在其外侧端具有一个同心安装于其上的锁定轴环。锁定轴环的内端顶靠在配合环30C的径向向外的对置园周面上。锁定轴环53的外端具有一个凸出部或突缘53H，它用螺钉53B固定于环套33的端面上。借助于拧紧螺钉53B，各组配合环和隔套被固定在适当位置上。借助于拧紧螺钉36迫使套33轴向向内沿套34进入与突缘52的锁定接触。这样，当套34转动时，特殊的锁与键和有关的突缘支承50一起为配合环30A、30B和30C提供驱动，与它们一起旋转。密封装置主环保持器组件包括内侧，中间和外侧的保持器54、55和56，它们用内六角螺钉57或相反用任何适当的形式相互连接。内侧保持器54用于支承内侧主环26A。中间保持器55支承中间主环26B，外侧保持器56同样地支承外侧主环26C。每一保持器装有多重弹簧58和一弹簧盘60，它们共同使主密封环面和各配合环开槽而进入啮合。盘60和弹簧58允许主环26A、26B和26C沿二个方向轴向移动。O型密封装置61在各主环和保持器54、55、56之间构成第二密封。一压盖板62用螺钉(未示出)连接于壳体12。压盖板有一突缘64，和保持器56的外端面相接触。保持器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于穿过包含高压流体的壳体的旋转轴的多级串联螺旋槽端面密封系统，该系统包括被固定在所述壳体内各自的密封腔中并经一通道相互连通的轴向隔离的上游（第一）和下游（第二）端面密封组件，每一所述组件具有由一固定于所述壳体的主环和一随轴旋转的配合环形成的径向延伸的相对密封面，所述环大体上具有相同的直径和厚度几何参数，配合环密封面各有多余自外园周朝其内径向内延伸、部分横贯其面的径向向内泵送螺旋槽，当轴旋转从而气体自上游腔经所述通道通过上游密封组件的螺旋槽进入下游腔时，对相互对置着的相应组件的密封面施用偏压的装置与所述密封面开启，相应密封组件的螺旋槽尺寸是不同的，以便在上、下游密封腔之间产生一个予定的压降。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：格伦G佩希特，小保罗L费尔特曼，
申请(专利权)人：约翰起重机有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]