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(xiǎn)性工藝氣體的壓縮機(jī)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(dá)納夫斯基著，李均卿等譯，機(jī)械工業(yè)出版社1986.9)、“流體動(dòng)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(diǎn)。但是，它的最大缺點(diǎn)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(xiǎn)性工藝氣體。為克服此缺點(diǎn)，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(jī)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(dòng)方向。用抽氣的辦法解決了危險(xiǎn)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(fèi)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?dú)獾?，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(fèi)。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(dòng)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(jī)入口；再以另一個(gè)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(dú)抽氣，或圖2的單獨(dú)充氣的迷宮密封裝置的缺點(diǎn)，但是，一定數(shù)量的水蒸氣進(jìn)入壓縮機(jī)內(nèi)，與機(jī)內(nèi)的酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成酸，會(huì)加劇設(shè)備的腐蝕。
直筒密封在文獻(xiàn)中也有論述，它對(duì)阻封氣體的節(jié)流功能很小，可以忽略不計(jì)，其主要功能是有效地阻止工藝氣體逆阻封氣體流動(dòng)方向的反擴(kuò)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(xiàn)所述的抽氣腔、充氣腔就是在旋轉(zhuǎn)機(jī)械機(jī)殼內(nèi)的比機(jī)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(shí)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(jī)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(jī)械外的抽氣器的工作氣入口接到旋轉(zhuǎn)機(jī)械的高壓側(cè)，抽氣器的出口接到旋轉(zhuǎn)機(jī)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(qiáng)的防止工藝氣體反擴(kuò)散的功能，以及迷宮密封所具有的較強(qiáng)的節(jié)流功能。當(dāng)抽氣腔與充氣腔之間的壓差很小時(shí)，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(kuò)散漏入到充氣腔的數(shù)量極微，可以忽略不計(jì)；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(xiàn)中已有的抽氣式迷宮密封裝置示意圖。
圖2為文獻(xiàn)中已有的充氣式迷宮密封裝置示意圖。
圖3為文獻(xiàn)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(hào)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(gè)迷宮密封分別給出標(biāo)號(hào))4-直筒密封5-抽氣腔6-充氣腔7-被密封腔，本實(shí)例為平衡腔8-壓縮機(jī)高壓側(cè)9-抽氣器10-壓縮機(jī)低壓側(cè)11-阻封氣源Y-壓縮機(jī)a-大氣側(cè)P-壓力P加下標(biāo)代表該下標(biāo)處的壓力，如P1代表1處的壓力。
ΔP加下標(biāo)代表二個(gè)下標(biāo)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(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)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(jī)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(jī)械外的抽氣器的工作氣入口接到旋轉(zhuǎn)機(jī)械的高壓側(cè)，抽氣器的出口接到旋轉(zhuǎn)機(jī)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(jī)為例進(jìn)行說明在壓縮機(jī)Y的機(jī)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(hào))、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(shí)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(jī)高壓側(cè)8引出高壓工藝氣體進(jìn)到抽氣器9的工作氣入口；抽氣器9的出口連到壓縮機(jī)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(jī)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?dú)獾?。在抽氣?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(qiáng)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(qiáng)的防止工藝氣體逆阻封氣流反向擴(kuò)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(kuò)散仍可忽略不計(jì)。利用壓差控制裝置可以準(zhǔn)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(jī)組運(yùn)行情況可以使抽氣腔壓力P5為負(fù)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(qiáng)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(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)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(jìn)行抽氣與從外部充入中性阻封氣相結(jié)合，并適當(dāng)?shù)乜刂聘髑皇抑g的壓差使之保持很低的數(shù)值，從而達(dá)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(jì)性好的目的。
本發(fā)明適用于壓縮機(jī)、膨脹透平等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸端密封裝置，尤其適用于以易燃，易爆，有毒的危險(xiǎn)氣體為介質(zhì)的壓縮機(jī)、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(jī)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(jī)械外的抽氣器的工作氣入口接到旋轉(zhuǎn)機(jī)械的高壓側(cè)，抽氣器的出口接到旋轉(zhuǎn)機(jī)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(jī)或膨脹機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)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(jī)械高、低壓側(cè)之間的工藝氣體的壓差為動(dòng)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(jì)性好。
文檔編號(hào)F16J15/40GK2352765SQ98240938
公開日1999年12月8日 申請(qǐng)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(qǐng)人:王玉明, 李文俊