技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于密封技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種囊式碳環(huán)密封。

背景技術(shù)：
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碳環(huán)密封由于安裝便捷，密封性好，維護(hù)檢修簡(jiǎn)單，不需復(fù)雜的潤(rùn)滑、冷卻等外系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于汽輪機(jī)、通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、離心機(jī)和trt及煤氣加壓站風(fēng)機(jī)等軸封。碳環(huán)密封屬于浮動(dòng)密封的一種，因其材質(zhì)為碳石墨而得名。碳環(huán)密封為浮環(huán)密封氣體節(jié)流式非接觸密封，它的密封原理是靠密封氣體在浮環(huán)與軸套之間形成氣膜，產(chǎn)生節(jié)流降壓，阻止高壓側(cè)氣體流向低壓側(cè)。根據(jù)軸承油膜原理可知，如浮環(huán)與軸完全同心，則不會(huì)產(chǎn)生氣膜浮力，如浮環(huán)與軸偏心，則軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將會(huì)產(chǎn)生氣膜浮力，該浮力使浮環(huán)浮起而使偏心減小，當(dāng)偏心減小到一定程度時(shí)產(chǎn)生的浮力正好與浮環(huán)重量相等，便達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡。由于浮環(huán)的輕質(zhì)量，因此動(dòng)態(tài)平衡的偏心是很小的，即浮環(huán)會(huì)自動(dòng)與軸基本保持同心，避免軸和浮環(huán)的磨損，此為浮環(huán)密封的優(yōu)點(diǎn)。

正常工作情況下，浮環(huán)與軸或軸套基本處于非接觸狀態(tài)，隨著壓縮機(jī)等設(shè)備規(guī)格越來(lái)越大，作為軸封的碳環(huán)的尺寸也不斷加大，重量越來(lái)越重，因氣體具可壓縮性，碳環(huán)與軸間間隙很小，尤其是在低壓狀態(tài)下對(duì)碳環(huán)能產(chǎn)生的浮力有限，因此如何減輕碳環(huán)重量，形成氣體渦流隔斷介質(zhì)氣體，達(dá)到密封目的已成為亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能減輕碳環(huán)重量、密封效果更好、運(yùn)行更穩(wěn)定的囊式碳環(huán)密封。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：提供一種囊式碳環(huán)密封，包括密封腔體、多個(gè)碳環(huán)組件和軸套，所述碳環(huán)組件安裝于所述密封腔體內(nèi)，所述密封腔體安裝在設(shè)備密封腔內(nèi)，所述碳環(huán)組件套裝在所述軸套上，每一所述碳環(huán)組件的碳環(huán)內(nèi)孔凹設(shè)有至少一排沿碳環(huán)內(nèi)孔的孔圓周均勻排布的囊孔。

所述囊孔的軸線垂直相交于所述碳環(huán)組件中碳環(huán)的軸線；或所述囊孔順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较騼A斜設(shè)置，即以所述囊孔的軸線在垂直相交于所述碳環(huán)的軸線時(shí)所在的直線為基準(zhǔn)線，所述囊孔的軸線與所述基準(zhǔn)線之間存在相同夾角，所述夾角的取值范圍為大于0°小于45°。所述囊孔的內(nèi)部空間為水滴形、圓柱形、頂面為球面的圓柱形、圓錐形、半球形、圓臺(tái)形、圓球形或圓臺(tái)與圓錐組合而成，即所述圓臺(tái)的較大直徑的底面與所述圓錐的底面相貼合后形成的形狀。

所述密封腔體內(nèi)設(shè)有多個(gè)環(huán)形凹槽，所述多個(gè)碳環(huán)組件對(duì)應(yīng)安裝于所述多個(gè)環(huán)形凹槽內(nèi)，所述密封腔體為剖分式結(jié)構(gòu)，包括上密封腔體和下密封腔體，所述上密封腔體和所述下密封腔體通過(guò)定位銷和螺栓固定連接；

進(jìn)一步地，每一所述碳環(huán)組件包括分瓣式碳環(huán)、拉簧和定位片，所述分瓣式碳環(huán)為三瓣式結(jié)構(gòu)，其中一瓣碳環(huán)上設(shè)有碳環(huán)卡槽，所述定位片一端位于所述碳環(huán)卡槽內(nèi)，另一端固定在所述密封腔體的定位卡槽內(nèi)，且所述定位片上設(shè)有通孔，所述拉簧穿過(guò)所述通孔捆扎在所述分瓣式碳環(huán)的外圓，將所述分瓣式碳環(huán)扎緊。

或所述密封腔體為整體式結(jié)構(gòu)，包括整體式密封腔和密封后蓋，所述整體式密封腔與所述密封后蓋通過(guò)螺栓固定連接；

進(jìn)一步地，每一所述碳環(huán)組件包括摩擦環(huán)和整體式碳環(huán)，所述整體式碳環(huán)的高壓側(cè)設(shè)置有彈簧，所述整體式碳環(huán)收容在所述摩擦環(huán)內(nèi)，使所述彈簧位于所述摩擦環(huán)與所述整體式碳環(huán)之間，所述摩擦環(huán)上設(shè)置有防轉(zhuǎn)銷，所述整體式碳環(huán)設(shè)有供所述防轉(zhuǎn)銷插入的凹槽，所述防轉(zhuǎn)銷對(duì)應(yīng)插入所述凹槽中，以阻擋所述整體式碳環(huán)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

每一所述碳環(huán)組件的碳環(huán)內(nèi)孔的圓周上設(shè)有環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽的個(gè)數(shù)與所述碳環(huán)組件上囊孔的排數(shù)對(duì)應(yīng)，所述環(huán)形凹槽和與其對(duì)應(yīng)的所述一排囊孔相通。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果：

本發(fā)明的碳環(huán)組件的碳環(huán)內(nèi)孔均凹設(shè)有至少一排沿碳環(huán)內(nèi)孔的孔圓周均勻排布的囊孔，減輕了碳環(huán)重量，適合大尺寸碳環(huán)密封，尤其在大型低壓工況，浮動(dòng)性更好，可防止因碳環(huán)過(guò)重浮動(dòng)性差而磨軸，進(jìn)而影響設(shè)備主軸的穩(wěn)定性；因所述囊孔是沿碳環(huán)內(nèi)孔的圓周均勻設(shè)置，所以產(chǎn)生的氣體渦流沿軸向旋轉(zhuǎn)趨勢(shì)減弱，可防止激震現(xiàn)象產(chǎn)生；所述囊孔內(nèi)形成的氣體渦流可隔斷介質(zhì)氣體，進(jìn)一步地，當(dāng)所述囊孔為朝著順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较騼A斜設(shè)置時(shí)，即與軸旋轉(zhuǎn)方向一致時(shí)，氣體渦流更容易進(jìn)入到所述囊孔內(nèi)，密封效果更好。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明的一實(shí)施例提供的囊式碳環(huán)密封的主視圖；

圖2為圖1所示的囊式碳環(huán)密封a-a剖視圖；

圖3為圖2所示的碳環(huán)組件中分瓣式碳環(huán)的主視圖；

圖4為圖3所示的分瓣式碳環(huán)b-b剖視圖；

圖5為本發(fā)明的碳環(huán)內(nèi)孔上囊孔朝逆時(shí)針?lè)较騼A斜設(shè)置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明的另一實(shí)施例提供的囊式碳環(huán)密封的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明的碳環(huán)的囊孔內(nèi)部空間為水滴形的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明的碳環(huán)的囊孔內(nèi)部空間為圓柱形的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明的碳環(huán)的囊孔內(nèi)部空間為頂面是球面的圓柱形的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明的碳環(huán)的囊孔內(nèi)部空間為圓錐形的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本發(fā)明的碳環(huán)的囊孔內(nèi)部空間為半球形的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為本發(fā)明的碳環(huán)的囊孔內(nèi)部空間為圓臺(tái)形的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13為本發(fā)明的碳環(huán)的囊孔內(nèi)部空間為圓臺(tái)與圓錐組合而成的形狀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14為本發(fā)明的碳環(huán)的囊孔內(nèi)部空間為球形的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15為本發(fā)明的碳環(huán)的囊孔為雙排，囊孔內(nèi)部空間為圓柱形的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-定位片；2-拉簧；3-軸套；4-分瓣式碳環(huán)；5-密封腔體；6-下密封腔體；7-定位銷；8-螺栓；9-上密封腔體，10-囊孔，11-碳環(huán)卡槽，12-整體式密封腔，13-密封后蓋，14-摩擦環(huán)，15-彈簧，16-整體式碳環(huán)，17-防轉(zhuǎn)銷，18-環(huán)形凹槽。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1：

如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供一種囊式碳環(huán)密封，包括密封腔5，多個(gè)碳環(huán)組件和軸套3。所述密封腔體5為剖分式結(jié)構(gòu)，包括上密封腔體9和下密封腔體6，所述上密封腔體9和所述下密封腔體6通過(guò)定位銷7和螺栓8固定連接，所述密封腔體5內(nèi)設(shè)有多個(gè)環(huán)形凹槽，所述碳環(huán)組件安裝于所述環(huán)形凹槽內(nèi)，所述密封腔體5安裝在設(shè)備密封腔內(nèi)，所述碳環(huán)組件套裝在所述軸套3上。如圖2、圖3和圖4所示，每一所述碳環(huán)組件包括分瓣式碳環(huán)4、拉簧2和定位片1，所述分瓣式碳環(huán)4為三瓣式結(jié)構(gòu)，其中一瓣碳環(huán)上設(shè)有碳環(huán)卡槽11，所述定位片1一端位于所述碳環(huán)卡槽11內(nèi)，另一端固定在所述密封腔體5的定位卡槽內(nèi)，且所述定位片1上設(shè)有通孔，所述拉簧2穿過(guò)所述通孔捆扎在所述分瓣式碳環(huán)4的外圓，具體地，所述拉簧2收容在所述分瓣式碳環(huán)4外圓上的凹槽內(nèi)，將所述分瓣式碳環(huán)4扎緊為一個(gè)整圓。

如圖3和圖4所示，每一所述分辨式碳環(huán)4內(nèi)孔均凹設(shè)有一排沿所述分瓣式碳環(huán)4內(nèi)孔的孔圓周均勻分布的囊孔10，根據(jù)具體工況，如壓力、轉(zhuǎn)速等來(lái)確定所述一排囊孔10均布的個(gè)數(shù)、所述囊孔10的深度、孔徑的大?。贿M(jìn)一步地，為了盡可能的減小直通效應(yīng)，每一所述碳環(huán)組件的碳環(huán)內(nèi)孔的孔圓周上設(shè)有與所述一排囊孔10對(duì)應(yīng)的環(huán)形凹槽18，所述環(huán)形凹槽18與所述一排囊孔10相通。所述囊孔10的軸線垂直相交于所述分瓣式碳環(huán)4軸線，所述囊孔10的內(nèi)部空間為水滴形，可參見圖7。

進(jìn)一步地，在其他實(shí)施例中，每一所述碳環(huán)內(nèi)孔的孔圓周均凹設(shè)有至少一排所述囊孔10，所述囊孔10的個(gè)數(shù)、大小及深度根據(jù)具體工況，如壓力、轉(zhuǎn)速等確定，囊孔10的排數(shù)視碳環(huán)厚度確定。每一所述分瓣式碳環(huán)4內(nèi)孔的孔圓周設(shè)有徑向凹陷的環(huán)形凹槽18的個(gè)數(shù)與其上囊孔10的排數(shù)對(duì)應(yīng)，如圖15所示，所述分瓣式碳環(huán)4上的囊孔10為雙排，對(duì)應(yīng)的環(huán)形凹槽18為并列的兩個(gè)。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述囊孔10的內(nèi)部空間為圓柱形，如圖8所示。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述囊孔10的內(nèi)部空間為頂面為球面的圓柱形，如圖9所示。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述囊孔10的內(nèi)部空間為圓錐形，如圖10所示。

實(shí)施例5：

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述囊孔10的內(nèi)部空間為半球形，如圖11所示。

實(shí)施例6：

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述囊孔10的內(nèi)部空間為圓臺(tái)形，如圖12所示。

實(shí)施例7：

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述囊孔10的內(nèi)部空間為圓臺(tái)與圓錐組合而成，即所述圓臺(tái)的較大直徑的底面與所述圓錐的底面相貼合后形成的形狀，如圖13所示。

實(shí)施例8：

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述囊孔10的內(nèi)部空間為圓球形，如圖14所示。

進(jìn)一步地，實(shí)施例1中的囊孔10在其他實(shí)施例中可以是朝著順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较騼A斜設(shè)置，即以所述囊孔10的軸線在垂直相交于所述分瓣式碳環(huán)4的軸線時(shí)所在的直線為基準(zhǔn)線，所述囊孔10的軸線與所述基準(zhǔn)線之間存在相同夾角所述夾角的取值范圍為大于0°小于45°，具體參見下述的實(shí)施例9。

實(shí)施例9：

如圖5所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于所述囊孔10朝逆時(shí)針?lè)较騼A斜設(shè)置，所述囊孔10的軸線與所述基準(zhǔn)線之間的夾角為35°，35°為優(yōu)選值；所述囊孔10的內(nèi)部空間為圓柱形。所述囊孔10的內(nèi)部空間也可以是水滴形、頂面為球面的圓柱形、圓錐形、半球形、圓臺(tái)形或圓臺(tái)與圓錐組合而成，即所述圓臺(tái)的較大直徑的底面與所述圓錐的底面相貼合后形成的形狀。

實(shí)施例10：

本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：如圖6所示，所述密封腔體5為整體式，包括整體式密封腔12和密封后蓋13，所述整體式密封腔12與所述密封后蓋13通過(guò)螺栓8固定連接，所述多個(gè)碳環(huán)組件并列安裝在所述整體式密封腔12內(nèi)，并套裝在所述軸套3上，每一所述碳環(huán)組件包括摩擦環(huán)14和整體式碳環(huán)16，所述整體式碳環(huán)16的高壓側(cè)設(shè)置有彈簧15，所述整體式碳環(huán)16收容在所述摩擦環(huán)14內(nèi)，使所述彈簧15位于所述摩擦環(huán)14與所述整體式碳環(huán)16之間，所述摩擦環(huán)14上設(shè)置有防轉(zhuǎn)銷，所述整體式碳環(huán)16設(shè)有供所述防轉(zhuǎn)銷插入的凹槽，所述防轉(zhuǎn)銷對(duì)應(yīng)插入所述凹槽中，以阻擋所述整體式碳環(huán)16隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)。所述彈簧15為塔簧，所述彈簧15用于使所述碳環(huán)組件中的整體式碳環(huán)16與相鄰的所述碳環(huán)組件中的摩擦環(huán)14緊密接觸，防止氣體從中漏出。所述整體式碳環(huán)16為整體石墨式，即由一整塊石墨加工而成；或石墨鑲嵌式，即所述整體式碳環(huán)16內(nèi)部為石墨、外層為金屬，所述金屬為鈦金屬。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。