一種碳環(huán)密封的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳環(huán)密封，包括密封盒、設置于密封盒內(nèi)的碳環(huán)、平墊、碳環(huán)加固環(huán)及波形彈簧，所述平墊設于碳環(huán)的側(cè)面，所述波形彈簧壓在密封盒和平墊之間，所述碳環(huán)加固環(huán)套設于碳環(huán)外且兩者軸線重合，所述碳環(huán)的軸向?qū)挾刃∮谔辑h(huán)加固環(huán)的軸向?qū)挾?，所述碳環(huán)加固環(huán)在軸向方向與平墊相接觸配合，所述碳環(huán)與平墊之間形成有間隙，碳環(huán)浮動時，碳環(huán)與平墊不接觸，而碳環(huán)加固環(huán)與平墊相互接觸配合，保證密封效果及軸向支承載荷；這樣避免由于氣體中雜質(zhì)顆粒進入碳環(huán)與平墊之間，引起二者相互摩擦，無法使碳環(huán)浮動，直接導致碳環(huán)大規(guī)模磨損的情況。
【專利說明】一種碳環(huán)密封
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種密封裝置，尤其涉及一種碳環(huán)密封。
【背景技術(shù)】
[0002]碳環(huán)密封裝置屬于浮環(huán)密封裝置的一種，利用碳環(huán)自身的潤滑性，通過近乎接觸的密封來減小泄露。同時，碳環(huán)密封時常需要使用隔離氣，如氮氣，主要應用于隔離密封有毒、易燃介質(zhì)，因其密封效果好，結(jié)構(gòu)簡單易于加工裝配維修，被廣泛使用到石油、化工、冶金等領(lǐng)域，作為汽輪機、壓縮機、發(fā)電機、透平機械的密封裝置之用。
[0003]現(xiàn)有碳環(huán)密封包括密封座、與密封座配合固定的密封壓蓋、設置于密封座與密封壓蓋內(nèi)的碳環(huán)、平墊、碳環(huán)加固環(huán)、通氣環(huán)，其通過碳環(huán)與轉(zhuǎn)子形成密封。在傳統(tǒng)碳環(huán)密封的設計中，碳環(huán)在側(cè)面往往與平墊直接接觸，保證定位和軸向載荷。然而，由于碳環(huán)密封多用于化工、石油中高壓氣體的密封，氣體中含有的固體顆粒雜質(zhì)會隨高壓氣體進入密封腔內(nèi)，在碳環(huán)與平墊間存留，形成阻礙并相互摩擦，嚴重影響碳環(huán)的浮動效果。長此以往，碳環(huán)的浮動效果嚴重惡化，導致其與轉(zhuǎn)軸直接接觸，大幅降低密封裝置壽命。
[0004]因此，在碳環(huán)密封中保證碳環(huán)的自由浮動意義重大，只有保證碳環(huán)在含雜質(zhì)氣體中有效浮動，才能提聞碳環(huán)密封的壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是:提供一種碳環(huán)密封，其在碳環(huán)與平墊間保留間隙，而通過碳環(huán)加固環(huán)與平墊的配合保證接觸密封效果，避免由于氣體中雜質(zhì)顆粒進入碳環(huán)與平墊之間，引起二者相互摩擦，無法使碳環(huán)浮動，直接導致碳環(huán)大規(guī)模磨損的情況。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種碳環(huán)密封，包括密封盒、設置于密封盒內(nèi)的碳環(huán)、平墊、碳環(huán)加固環(huán)及波形彈簧，所述平墊設于碳環(huán)的側(cè)面，所述波形彈簧壓在密封盒和平墊之間，所述碳環(huán)加固環(huán)套設于碳環(huán)外且兩者軸線重合，所述碳環(huán)的軸向?qū)挾刃∮谔辑h(huán)加固環(huán)的軸向?qū)挾?，所述碳環(huán)加固環(huán)在軸向方向與平墊相接觸配合，所述碳環(huán)與平墊之間形成有間隙，碳環(huán)浮動時，碳環(huán)與平墊不接觸，而碳環(huán)加固環(huán)與平墊相互接觸配合，保證密封效果及軸向支承載荷。這樣避免由于氣體中雜質(zhì)顆粒進入碳環(huán)與平墊之間，引起二者相互摩擦，無法使碳環(huán)浮動，直接導致碳環(huán)大規(guī)模磨損的情況。
[0007]所述碳環(huán)加固環(huán)與碳環(huán)的具體結(jié)構(gòu)及兩者間的裝配方式:所述碳環(huán)外周壁具有兩個外錐形面，且兩外錐形面連接形成V型，所述碳環(huán)加固環(huán)的內(nèi)壁具有兩個分別與兩外錐形面配合的內(nèi)錐形面，碳環(huán)加固環(huán)與碳環(huán)通過內(nèi)錐形面與外錐形面配合固定。由于碳環(huán)與碳環(huán)加固環(huán)采用錐度配合，這樣不僅使得碳環(huán)裝配簡單、維修方便，同時確保了碳環(huán)加固環(huán)對碳環(huán)的加固能力。另一方面，由于碳環(huán)加固環(huán)的錐形設計，其與平墊配合位置有接觸尖點，可以防止雜志顆粒進入碳環(huán)加固環(huán)與平墊之間的微小間隙內(nèi)，防止被雜質(zhì)顆粒損傷。
[0008]上述碳環(huán)加固環(huán)由鈦合金材料制成，這樣可使碳環(huán)加固環(huán)與碳環(huán)在工作過程中浮動靈活，避免出現(xiàn)因無法浮動引起的碳環(huán)磨損。[0009]所述碳環(huán)加固環(huán)在徑向方向與密封盒內(nèi)壁之間設有調(diào)隙環(huán)，以便裝配過程中調(diào)整間隙。
[0010]進一步的，所述碳環(huán)有兩個且同軸間隔地設置在密封盒內(nèi)，所述碳環(huán)加固環(huán)為相應的兩個，兩側(cè)碳環(huán)加固環(huán)及碳環(huán)之間設有通氣環(huán)，該通氣環(huán)的徑向孔與密封盒上的通氣孔密封相連，所述通氣環(huán)內(nèi)通過通氣孔及徑向孔注入密封氣體。
[0011]所述密封盒的具體結(jié)構(gòu)為:所述密封盒包括密封座、與密封座配合的密封壓蓋，所述密封壓蓋和密封座通過螺釘螺接固定。這種裝配方式是為了便于密封盒I內(nèi)其余部件的裝配。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點是:
1.本發(fā)明在碳環(huán)與平墊間保留間隙，而通過碳環(huán)加固環(huán)與平墊的配合保證接觸密封效果，避免由于氣體中雜質(zhì)顆粒進入碳環(huán)與平墊之間，引起二者相互摩擦，無法使碳環(huán)浮動，直接導致碳環(huán)大規(guī)模磨損的情況。
[0013]2.本發(fā)明中碳環(huán)與碳環(huán)加固環(huán)采用錐度配合，這樣不僅使得碳環(huán)裝配簡單、維修方便，同時確保了碳環(huán)加固環(huán)對碳環(huán)的加固能力。
[0014]3.本發(fā)明中所述碳環(huán)加固環(huán)由鈦合金材料制成，這樣可使碳環(huán)加固環(huán)與碳環(huán)在工作過程中浮動靈活，避免出現(xiàn)因無法浮動引起的碳環(huán)磨損。
[0015]4.本發(fā)明中，由于碳環(huán)加固環(huán)的錐形設計，其與平墊配合位置有接觸尖點，可以防止雜志顆粒進入碳環(huán)加固環(huán)與平墊之間的微小間隙內(nèi)，防止被雜質(zhì)顆粒損傷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述:
圖1為本發(fā)明的半剖示意圖。
[0017]其中:1密封盒；11通氣孔；12密封座；13密封壓蓋；14螺釘；
2碳環(huán)；21外錐形面；
3平墊；
4碳環(huán)加固環(huán)；41內(nèi)錐形面；
5波形彈簧；
6間隙；
7調(diào)隙環(huán)；
8通氣環(huán)。
【具體實施方式】
[0018]實施例:如圖1所示，一種碳環(huán)密封，包括密封盒1、設置于密封盒I內(nèi)的碳環(huán)2、平墊3、碳環(huán)加固環(huán)4及波形彈簧5，碳環(huán)2有兩個且同軸間隔地設置在密封盒I內(nèi)，所述碳環(huán)加固環(huán)4為相應的兩個，兩側(cè)碳環(huán)加固環(huán)4及碳環(huán)2之間設有通氣環(huán)8，該通氣環(huán)8的徑向孔81與密封盒I上的通氣孔11密封相連，所述通氣環(huán)8內(nèi)通過通氣孔11及徑向孔81注入密封氣體如氮氣。所述平墊3設于碳環(huán)2遠離通氣環(huán)8的一側(cè)側(cè)面，所述波形彈簧5壓在密封盒I和平墊3之間，所述碳環(huán)加固環(huán)4套設于碳環(huán)2外且兩者軸線重合，所述碳環(huán)2的軸向?qū)挾刃∮谔辑h(huán)加固環(huán)4的軸向?qū)挾龋鎏辑h(huán)加固環(huán)4在軸向方向與平墊3相接觸配合，所述碳環(huán)2與平墊3之間形成有間隙6，碳環(huán)2浮動時，碳環(huán)2與平墊3不接觸，而碳環(huán)加固環(huán)4與平墊3相互接觸配合，保證密封效果及軸向支承載荷。這樣避免由于氣體中雜質(zhì)顆粒進入碳環(huán)2與平墊3之間，引起二者相互摩擦，無法使碳環(huán)2浮動，直接導致碳環(huán)2大規(guī)模磨損的情況。
[0019]所述碳環(huán)加固環(huán)4與碳環(huán)2的具體結(jié)構(gòu)及兩者間的裝配方式:所述碳環(huán)2外周壁具有兩個外錐形面21，且兩外錐形面21連接形成V型，所述碳環(huán)加固環(huán)4的內(nèi)壁具有兩個分別與兩外錐形面21配合的內(nèi)錐形面41，碳環(huán)加固環(huán)4與碳環(huán)2通過內(nèi)錐形面41與外錐形面21配合固定。由于碳環(huán)2與碳環(huán)加固環(huán)4采用錐度配合，這樣不僅使得碳環(huán)裝配簡單、維修方便，同時確保了碳環(huán)加固環(huán)4對碳環(huán)2的加固能力。另一方面，由于碳環(huán)加固環(huán)4的錐形設計，其與平墊3配合位置有接觸尖點，可以防止雜志顆粒進入碳環(huán)加固環(huán)與平墊之間的微小間隙內(nèi)，防止被雜質(zhì)顆粒損傷。
[0020]上述碳環(huán)加固環(huán)4由鈦合金材料制成，這樣可使碳環(huán)加固環(huán)4與碳環(huán)2在工作過程中浮動靈活，避免出現(xiàn)因無法浮動引起的碳環(huán)磨損。
[0021]所述碳環(huán)加固環(huán)4在徑向方向與密封盒I內(nèi)壁之間設有調(diào)隙環(huán)7，以便裝配過程中調(diào)整間隙。
[0022]所述密封盒I的具體結(jié)構(gòu)為:所述密封盒I包括密封座12、與密封座12配合的密封壓蓋13，所述密封壓蓋13和密封座12通過螺釘14螺接固定。這種裝配方式是為了便于密封盒I內(nèi)其余部件的裝配。
[0023]本發(fā)明的工作原理為:如圖1所示，碳環(huán)密封左側(cè)為所需密封氣體，右側(cè)為外界環(huán)境，碳環(huán)內(nèi)側(cè)為轉(zhuǎn)軸(圖中未示)，轉(zhuǎn)軸靜止時，碳環(huán)2與轉(zhuǎn)軸相接觸，隨著轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的不斷升高，左側(cè)氣體進入碳環(huán)2與轉(zhuǎn)軸間隙，碳環(huán)2浮動，離開轉(zhuǎn)軸表面，利用氣膜潤滑，減少相對摩擦。左側(cè)氣體通過左側(cè)碳環(huán)2，如有泄露則進入通氣環(huán)8內(nèi)，而通氣環(huán)8中引入有密封氣(如氮氣)形成密封，因此可避免左側(cè)氣體漏出。而右側(cè)碳環(huán)2則做保險之用。
[0024]本發(fā)明與傳統(tǒng)技術(shù)相比，有效解決了含雜質(zhì)顆粒氣體采用碳環(huán)密封中，由于顆粒磨損碳環(huán)2引起壽命下降的問題，并且碳環(huán)2與碳環(huán)加固環(huán)4間的錐度配合有利于零部件加工、裝配、維修，以及碳環(huán)加固環(huán)的加固效果，可謂一舉多得。
[0025]以上僅是本發(fā)明的具體應用范例，對本發(fā)明的保護范圍不構(gòu)成任何限制。除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其它實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種碳環(huán)密封，包括密封盒(I)、設置于密封盒(I)內(nèi)的碳環(huán)(2)、平墊(3)、碳環(huán)加固環(huán)(4)及波形彈簧(5)，所述平墊(3)設于碳環(huán)(2)的側(cè)面，所述波形彈簧(5)壓在密封盒(I)和平墊(3)之間，其特征在于:所述碳環(huán)加固環(huán)(4)套設于碳環(huán)(2)外且兩者軸線重合，所述碳環(huán)(2)的軸向?qū)挾刃∮谔辑h(huán)加固環(huán)(4)的軸向?qū)挾?，所述碳環(huán)加固環(huán)(4)在軸向方向與平墊(3 )相接觸配合，所述碳環(huán)(2 )與平墊(3 )之間形成有間隙(6 )，碳環(huán)(2 )浮動時，碳環(huán)(2)與平墊(3)不接觸，而碳環(huán)加固環(huán)(4)與平墊(3)相互接觸配合，保證密封效果及軸向支承載荷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳環(huán)密封，其特征在于:所述碳環(huán)(2)外周壁具有兩個外錐形面(21)，且兩外錐形面(21)連接形成V型，所述碳環(huán)加固環(huán)(4)的內(nèi)壁具有兩個分別與兩外錐形面(21)配合的內(nèi)錐形面(41)，碳環(huán)加固環(huán)(4)與碳環(huán)(2)通過內(nèi)錐形面(41)與外錐形面(21)配合固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種碳環(huán)密封，其特征在于:所述碳環(huán)加固環(huán)(4)由鈦合金材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種碳環(huán)密封，其特征在于:所述碳環(huán)加固環(huán)(4)在徑向方向與密封盒(I)內(nèi)壁之間設有調(diào)隙環(huán)(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種碳環(huán)密封，其特征在于:所述碳環(huán)(2)有兩個且同軸間隔地設置在密封盒(I)內(nèi)，所述碳環(huán)加固環(huán)(4)為相應的兩個，兩側(cè)碳環(huán)加固環(huán)(4)及碳環(huán)(2)之間設有通氣環(huán)(8)，該通氣環(huán)(8)的徑向孔(81)與密封盒(I)上的通氣孔(11)密封相連，所述通氣環(huán)(8)內(nèi)通過通氣孔(11)及徑向孔(81)注入密封氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種碳環(huán)密封，其特征在于:所述密封盒(I)包括密封座(12)、與密封座(12)配合的密封壓蓋(13)，所述密封壓蓋(13)和密封座(12)通過螺釘(14)螺接固定。
【文檔編號】F16J15/30GK103470768SQ201310388301
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】趙兆瑞, 李星星, 陳文卿 申請人:西安交通大學蘇州研究院