專利名稱:組合式抽—充氣密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)軸的密封裝置,特別涉及一種組合式抽-充氣密封裝置,用于化工、石油化工、冶金等行業(yè)處理易燃、易爆、有毒的危險性工藝氣體的壓縮機或膨脹透平的軸端密封裝置。
迷宮密封裝置(或稱梳齒密封裝置、拉別令密封裝置)是普遍采用的密封裝置,在“非接觸密封”(K.塔魯達納夫斯基著,李均卿等譯,機械工業(yè)出版社1986.9)、“流體動密封”(顧永泉編著,石油大學(xué)出版社1990.8)“化工密封技術(shù)”(胡國楨等編著,化工出版社1990.9)等著作中都有專門的章節(jié)論述這種密封裝置。它屬于非接觸式密封裝置,具有簡單可靠,使用壽命長的優(yōu)點。但是,它的最大缺點是泄漏量大,因此,不能直接用它來密封易燃、易爆、有毒的危險性工藝氣體。為克服此缺點,出現(xiàn)了抽氣式迷宮密封裝置,如圖1所示,用高壓水蒸汽通入抽氣器9,將抽氣腔5接到抽氣器9的吸入室入口上,使之形成低于大氣的壓力,將壓縮機Y經(jīng)迷宮密封泄漏到抽氣腔5的工藝氣體抽出,排入火炬P0,圖中箭頭表示氣體流動方向。用抽氣的辦法解決了危險性工藝氣體泄漏到廠房中去的問題,但是,工藝氣體被抽出,排入火炬,既造成浪費又污染環(huán)境。另有一種充氣式迷宮密封裝置,如圖2所示,在充氣腔6處充入工藝流程允許的中性阻封氣體,如氮氣等,該氣體在充氣腔6的壓力高于被密封腔7中的工藝氣體的壓力,故可以防止工藝氣體向大氣側(cè)a泄漏。但由于充氣腔6處的壓力明顯高于大氣壓力,所以阻封氣體大量地漏入大氣a,造成很大浪費。還有一種抽一充氣迷宮密封裝置,見圖3,在充氣腔6處充入壓力高于抽氣腔5壓力的水蒸氣來阻封工藝氣體的外泄漏;在左側(cè)抽氣腔5以高壓水蒸氣為動力,利用抽氣器將漏入左側(cè)抽氣腔5的工藝氣體和從充氣腔6漏入的水蒸氣一起抽出,送回到壓縮機入口;再以另一個抽氣器將漏入右側(cè)抽氣腔5的水蒸氣與空氣的混合物抽出,排入大氣。該密封裝置雖然解決了圖1的單獨抽氣,或圖2的單獨充氣的迷宮密封裝置的缺點,但是,一定數(shù)量的水蒸氣進入壓縮機內(nèi),與機內(nèi)的酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成酸,會加劇設(shè)備的腐蝕。
直筒密封在文獻中也有論述,它對阻封氣體的節(jié)流功能很小,可以忽略不計,其主要功能是有效地阻止工藝氣體逆阻封氣體流動方向的反擴散,見中國專利92104747.9“直筒式密封隔離氣體流量控制系統(tǒng)”。
上述文獻所述的抽氣腔、充氣腔就是在旋轉(zhuǎn)機械機殼內(nèi)的比機殼與旋轉(zhuǎn)軸之間的間隙大的環(huán)柱形空間。抽氣腔是將泄漏出的工藝氣體匯集于此空間,以便于抽出;充氣腔是將阻封氣體通入此空間,以便于阻封氣體均布在此腔中,更好地起阻封作用。
本發(fā)明的目的在于提供一種新型的組合式抽-充氣密封裝置,能顯著地降低阻封氣體的消耗量,并且不污染環(huán)境,不腐蝕設(shè)備。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種組合式抽-充氣密封裝置,由抽氣腔、充氣腔、迷宮密封和直筒密封等組成,其特征是旋轉(zhuǎn)機械內(nèi)從工藝氣體側(cè)至大氣側(cè)之間,依次是迷宮密封、抽氣腔、迷宮密封、直筒密封、充氣腔、迷宮密封,各部件依次串聯(lián)地相通;旋轉(zhuǎn)機械外的抽氣器的工作氣入口接到旋轉(zhuǎn)機械的高壓側(cè),抽氣器的出口接到旋轉(zhuǎn)機械的低壓側(cè),抽氣器的吸入室接到抽氣腔,充氣腔與工藝流程允許的中性阻封氣源相接;控制抽氣腔的壓力近似等于大氣壓力,其差值為-1.0~+1.0kPa,最佳范圍為-0.5~+0.5kPa;控制充氣腔壓力高于大氣壓力,并高于抽氣腔壓力0.1~5.0kPa,其最佳范圍為0.5~1.0kPa。
由于本發(fā)明將直筒密封和迷宮密封串聯(lián)地設(shè)置在充氣腔與抽氣腔之間,故可以充分發(fā)揮直筒密封在小壓差下所具有的較強的防止工藝氣體反擴散的功能,以及迷宮密封所具有的較強的節(jié)流功能。當抽氣腔與充氣腔之間的壓差很小時,只有少量阻封氣體由充氣腔經(jīng)直筒密封和迷宮密封漏入抽氣腔;而工藝氣體經(jīng)直筒密封反擴散漏入到充氣腔的數(shù)量極微,可以忽略不計;由于充氣腔與大氣之間的壓差(抽氣腔與充氣腔之間的壓差加上抽氣腔與大氣之間的壓差)也很小,故充氣腔經(jīng)迷宮密封漏入大氣的阻封氣體也是很少的。因此該組合式抽一充氣密封裝置既無環(huán)境污染和設(shè)備腐蝕問題,又能使封阻氣體消耗量減小。
圖1為文獻中已有的抽氣式迷宮密封裝置示意圖。
圖2為文獻中已有的充氣式迷宮密封裝置示意圖。
圖3為文獻中已有的抽-充氣式迷宮密封裝置示意圖,在此只表示了軸封的局部示意圖。
圖4為本發(fā)明的組合式抽-充氣密封裝置示意圖。
附圖中符號含義如下1-迷宮密封
2-迷宮密封3-迷宮密封(為敘述得清楚,三個迷宮密封分別給出標號)4-直筒密封5-抽氣腔6-充氣腔7-被密封腔,本實例為平衡腔8-壓縮機高壓側(cè)9-抽氣器10-壓縮機低壓側(cè)11-阻封氣源Y-壓縮機a-大氣側(cè)P-壓力P加下標代表該下標處的壓力,如P1代表1處的壓力。
ΔP加下標代表二個下標處的壓力之差,如ΔPA-B代表A、B之間的壓差。
現(xiàn)在結(jié)合附圖所表示的實施例對本發(fā)明進行詳細說明。圖4為本發(fā)明的組合式抽-充氣密封裝置的示意圖,該裝置由抽氣腔、充氣腔、迷宮密封、直筒密封等組成,其特征是旋轉(zhuǎn)機械內(nèi)從工藝氣體側(cè)至大氣側(cè)之間,依次是迷宮密封、抽氣腔、迷宮密封、直筒密封、充氣腔、迷宮密封,各部件依次串聯(lián)地相通;旋轉(zhuǎn)機械外的抽氣器的工作氣入口接到旋轉(zhuǎn)機械的高壓側(cè),抽氣器的出口接到旋轉(zhuǎn)機械的低壓側(cè),抽氣器的吸入室接到抽氣腔,充氣腔與工藝流程允許的中性阻封氣源相接;控制抽氣腔的壓力近似等于大氣壓力,其差值為-1.0~+1.0kPa,最佳范圍為-0.5~+0.5kPa;控制充氣腔壓力高于大氣壓力,并高于抽氣腔壓力0.1~5.0kPa,其最佳范圍為0.5~1.0kPa。圖中下方是各腔室的壓力分布示意圖?,F(xiàn)以壓縮機為例進行說明在壓縮機Y的機殼的兩端有迷宮密封1、2、3(為敘述得清楚,分別給出不同的編號)、被密封腔7與迷宮密封1相連、迷宮密封1、2之間是抽氣腔5、迷宮密封2與直筒密封4相連、充氣腔6位于直筒密封4和迷宮密封3之間。在本實施例中被密封腔為平衡腔7,該腔內(nèi)有被密封的工藝氣體,本發(fā)明就是阻止該氣體泄漏到大氣a中。在壓縮機高壓側(cè)8引出高壓工藝氣體進到抽氣器9的工作氣入口;抽氣器9的出口連到壓縮機低壓側(cè)10,抽氣器9的吸入室與抽氣腔5相連。這樣,利用高壓工藝氣體將由平衡腔7泄漏到抽氣腔5的工藝氣體抽出,送回到壓縮機低壓側(cè)10。在充氣腔6充入從氣源11引入的工藝流程允許的中性阻封氣體,如氮氣等。在抽氣腔5與充氣腔6之間設(shè)置了直筒密封4和迷宮密封2,由于迷宮密封2具有較強的節(jié)流功能,所以在充氣腔6充入的中性阻封氣體只有少量的漏入抽氣腔5。另外,直筒密封4有較強的防止工藝氣體逆阻封氣流反向擴散的功能,所以,盡管在充氣腔6與抽氣腔5之間只有0.1~5.0kPa壓差,最佳范圍為0.5~1.0kPa壓差,工藝氣體由抽氣腔5向充氣腔6的反擴散仍可忽略不計。利用壓差控制裝置可以準確地控制充氣腔6的壓力P6高于大氣壓力Pa,并且高于抽氣腔5的壓力P5,二者壓差ΔP6-5=0.1~5.0kPa,最佳范圍0.5~1.0kPa;此外,還要控制抽氣腔5的壓力P5與大氣壓Pa近似相等,P5≈Pa,根據(jù)機組運行情況可以使抽氣腔壓力P5為負壓(壓力分布示意圖中最下方的曲線P5),也可以與大氣壓Pa相等,或稍高于大氣壓,如壓力分布圖中最上方的曲線P5′,ΔP5-a=-1.0~+1.0Kpa最佳范圍為-0.5~+0.5kPa。由上述可見,各腔室之間都有節(jié)流功能強的迷宮密封,加之腔室之間壓差很小,故阻封氣體由充氣腔6向抽氣腔5和大氣側(cè)a的泄漏量都很小,機組運行的經(jīng)濟性好,并且無工藝氣體泄漏到大氣,無環(huán)境污染,無設(shè)備腐蝕。
總之,本發(fā)明將直筒密封與迷宮密封相結(jié)合,將利用工藝氣本身的壓差進行抽氣與從外部充入中性阻封氣相結(jié)合,并適當?shù)乜刂聘髑皇抑g的壓差使之保持很低的數(shù)值,從而達到工藝氣體不外漏,不污染環(huán)境,不腐蝕設(shè)備,阻封氣消耗量低,經(jīng)濟性好的目的。
本發(fā)明適用于壓縮機、膨脹透平等旋轉(zhuǎn)機械的軸端密封裝置,尤其適用于以易燃,易爆,有毒的危險氣體為介質(zhì)的壓縮機、透平的軸端密封裝置。
權(quán)利要求1.一種組合式抽一充氣密封裝置,由抽氣腔、充氣腔、迷宮密封和直筒密封等組成,其特征是旋轉(zhuǎn)機械內(nèi)從工藝氣體側(cè)至大氣側(cè)之間,依次是迷宮密封、抽氣腔、迷宮密封、直筒密封、充氣腔、迷宮密封,各部件依次串聯(lián)地相通;旋轉(zhuǎn)機械外的抽氣器的工作氣入口接到旋轉(zhuǎn)機械的高壓側(cè),抽氣器的出口接到旋轉(zhuǎn)機械的低壓側(cè),抽氣器的吸入室接到抽氣腔,充氣腔與工藝流程允許的中性阻封氣源相接;控制抽氣腔的壓力近似等于大氣壓力,其差值為-1.0~+1.0kPa,最佳范圍為-0.5~+0.5kPa;控制充氣腔壓力高于大氣壓力,并高于抽氣腔壓力0.1~5.0kPa,其最佳范圍為0.5~1.0kPa。
專利摘要一種用于壓縮機或膨脹機等旋轉(zhuǎn)機械的組合式抽—充氣密封裝置,其特征是在抽氣腔和充氣腔之間設(shè)置迷宮密封和直筒密封,以旋轉(zhuǎn)機械高、低壓側(cè)之間的工藝氣體的壓差為動力,利用抽氣器將泄漏到抽氣腔的工藝氣體抽出,送回到低壓側(cè)、在充氣腔充入工藝流程允許的中性阻封氣體;控制抽氣腔的壓力近似等于大氣壓力、充氣腔壓力高于大氣壓力,并高于抽氣腔壓力。該密封裝置無泄漏,不污染環(huán)境,不腐蝕設(shè)備,阻封氣消耗量小,經(jīng)濟性好。
文檔編號F16J15/40GK2352765SQ98240938
公開日1999年12月8日 申請日期1998年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月25日
發(fā)明者王玉明, 李文俊 申請人:王玉明, 李文俊