一種干氣密封裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機械密封的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種干氣密封裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 石化設(shè)備中的煙氣輪機和燃氣輪機為高溫、大振幅振動設(shè)備，工作環(huán)境溫度高且 工作過程中振動的振幅大，對于煙氣輪機和燃氣輪機等高溫、大振幅振動設(shè)備，軸端密封問 題決定著該設(shè)備是否能夠正常運行，備受企業(yè)關(guān)注。目前高溫、大振幅振動設(shè)備仍使用梳 齒迷宮密封，但由于梳齒迷宮密封常因梳齒和軸之間的間隙過大造成泄漏量大而使密封失 效，因此需要尋求一種密封性能好且系統(tǒng)性能穩(wěn)定的密封裝置。
[0003] 干氣密封作為一種非接觸式機械密封，已在高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的軸端密封上獲得廣泛 應(yīng)用。如圖1所示，干氣密封包括彈簧座1、彈簧2、補償環(huán)3、主動環(huán)4、密封環(huán)5和軸套6， 主動環(huán)4和補償環(huán)3相互貼合，主動環(huán)4隨旋轉(zhuǎn)設(shè)備轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，補償環(huán)3上設(shè)有 輔助密封0型圈（圖中未示出），干氣密封與普通機械密封的區(qū)別在于補償環(huán)3和/或主動 環(huán)4的端面設(shè)有至少一個動壓槽，該動壓槽可以為燕尾槽或八字形槽等結(jié)構(gòu)，當旋轉(zhuǎn)設(shè)備 帶動固定在其上的主動環(huán)4旋轉(zhuǎn)時，由于動壓槽的流體動壓效應(yīng)，將進入動壓槽的密封氣 體進行壓縮，使密封氣體壓力升高，該密封氣體產(chǎn)生的壓力作用于相互貼合的補償環(huán)3和 主動環(huán)4的表面上，將補償環(huán)3和主動環(huán)4推開，使補償環(huán)3和主動環(huán)4脫離接觸，并在補 償環(huán)3和主動環(huán)4之間形成一層連續(xù)穩(wěn)定的氣膜，該氣膜具有一定的承載能力和剛度，通過 該氣膜實現(xiàn)軸端密封。
[0004] 上述干氣密封雖然具有磨損慢、使用壽命長和泄漏量小等優(yōu)點，但補償環(huán)3上的 輔助密封〇型圈是由橡膠和聚四氟乙烯制成，不能承受高溫，在高溫下會發(fā)生變形而導(dǎo)致 密封失效。而且目前干氣密封的氣膜厚度為3-6 μ m，氣膜的剛度不夠，應(yīng)用于大振幅振動的 設(shè)備時，補償環(huán)3與旋轉(zhuǎn)環(huán)4容易發(fā)生碰磨而使密封失效，難以滿足高溫、大振幅振動設(shè)備 的密封要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決目前干氣密封應(yīng)用于高溫、大振幅振動設(shè)備時補償環(huán)的輔助密封0型圈 容易因高溫發(fā)生變形、補償環(huán)與主動環(huán)容易發(fā)生碰磨的問題，本發(fā)明提出一種干氣密封裝 置，該干氣密封裝置能夠應(yīng)用于高溫環(huán)境，且開啟特性好、氣膜剛度大，能夠適應(yīng)高溫、大振 幅振動設(shè)備的軸端密封。
[0006] 本發(fā)明干氣密封裝置包括密封支座和壓緊彈簧，該壓緊彈簧一端固定于所述密封 支座內(nèi)壁上，還包括浮動環(huán)、轉(zhuǎn)動軸、軸套和定位銷；所述密封支座的中部設(shè)有軸承，所述轉(zhuǎn) 動軸裝配在所述軸承上；所述軸套外壁上設(shè)有螺旋槽、臺和壩，該軸套安裝在所述轉(zhuǎn)動軸 上，隨所述轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動；所述浮動環(huán)位于所述密封支座內(nèi)部，套裝在所述軸套上，且 所述浮動環(huán)與所述軸套之間留有間隙，所述浮動環(huán)一端通過所述定位銷與所述密封支座周 向固定，另一端與所述壓緊彈簧連接。
[0007] 其中，所述螺旋槽的線型為螺旋線。
[0008] 其中，所述螺旋槽的深度為5-30 μπι，螺旋線的頭數(shù)為5-16,螺旋線的螺旋角為 10-20 度。
[0009] 其中，所述螺旋槽的深度為10-20 μπι，螺旋線的頭數(shù)為8-12,螺旋線的螺旋角為 14-16 度。
[0010] 其中，所述軸套和所述浮動環(huán)之間形成密封氣膜并處于穩(wěn)定的非接觸狀態(tài)時，所 述軸套與所述浮動環(huán)的偏心率ξ的取值為：〇〈 ξ < 〇. 5。
[0011] 其中，所述浮動環(huán)采用的材料為石墨。
[0012] 其中，所述軸套過盈配合在所述轉(zhuǎn)動軸上。
[0013] 其中，所述定位銷的數(shù)目為1-3個。
[0014] 其中，所述螺旋槽的線型為圓弧形、漸開線或擺線。
[0015] 本發(fā)明干氣密封裝置具有如下的有益效果：
[0016] 本發(fā)明的軸套上設(shè)有螺旋槽，且軸套與浮動環(huán)之間存在氣體，這樣軸套與浮動環(huán) 之間發(fā)生相對轉(zhuǎn)動時就產(chǎn)生流體動壓效應(yīng)，從而在軸套與浮動環(huán)之間形成密封氣膜。本發(fā) 明的軸套上還設(shè)有臺，即螺旋槽未環(huán)繞軸套一周，這樣一方面軸套與浮動環(huán)之間的氣體進 入螺旋槽后會受到進一步壓縮，從而增強軸套與浮動環(huán)之間的流體動壓效應(yīng)，有利于提高 密封氣膜的氣膜剛度；另一方面能夠減少泄漏，提高密封效果。
[0017] 由于本發(fā)明的浮動環(huán)受到向下的重力，浮動環(huán)與軸套之間形成密封氣膜后浮動環(huán) 與軸套之間存在偏心距，浮動環(huán)與軸套之間的偏心距增強了浮動環(huán)與軸套之間的流體動壓 效應(yīng)，使浮動環(huán)與軸套之間的流體動壓效應(yīng)更為明顯，軸套和浮動環(huán)之間的密封氣膜剛度 更大，更穩(wěn)定，有效防止了軸套與浮動環(huán)發(fā)生碰磨。同時軸套和浮動環(huán)之間的偏心距增大了 密封氣膜的浮升力，使本發(fā)明干氣密封裝置開啟特性更好，浮動環(huán)在高速運轉(zhuǎn)時的抗振性 和浮動能力更高，密封間隙更小，泄漏量更低，使用壽命更長。
[0018] 本發(fā)明的浮動環(huán)的材料為石墨，密封支座、壓緊彈簧、轉(zhuǎn)動軸、軸套和定位銷的材 料為金屬，石墨和金屬均為耐高溫材料，在高溫環(huán)境下不易發(fā)生變形，使得本發(fā)明干氣密封 裝置能夠應(yīng)用于高溫環(huán)境。本發(fā)明干氣密封裝置能夠適應(yīng)高速、高壓和高環(huán)境溫度的工況， 能夠適用于高溫、大振幅振動設(shè)備的軸端密封。
【附圖說明】
[0019] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中干氣密封裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明干氣密封裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖3為沿圖2Α-Α方向的剖視示意圖；
[0022] 圖4為本發(fā)明干氣密封裝置的螺旋槽的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖5為在本發(fā)明干氣密封裝置的軸套和浮動環(huán)之間形成氣膜的示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖介紹本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0025] 如圖2和圖3所示，本發(fā)明干氣密封裝置包括密封支座11、壓緊彈簧16、浮動環(huán) 12、轉(zhuǎn)動軸13、軸套14、定位銷15。密封支座11為圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)，密封支座11的中部設(shè)有軸 承17,轉(zhuǎn)動軸13裝配在軸承17上，這樣轉(zhuǎn)動軸13就與密封支座11固定連接。軸套14過 盈配合在轉(zhuǎn)動軸13上，軸套14隨轉(zhuǎn)動軸13轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，如圖4所示，軸套14的外壁上設(shè) 有螺旋槽18、臺19和壩20,其中，臺19是指兩個螺旋槽18之間的表面，壩20是指軸套14 外壁上未開設(shè)螺旋槽18的部分，也就是軸套14的外壁上未全部設(shè)有螺旋槽18。浮動環(huán)12 為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，位于密封支座11內(nèi)部，套裝在軸套14上，且浮動環(huán)12與軸套14之間留有間 隙，浮動環(huán)12 -端通過定位銷15與密封支座11周向固定，如圖3所示，浮動環(huán)12上設(shè)有 連接槽22,定位銷15安裝于該連接槽22中，該連接槽22的寬度與定位銷15的寬度相配 合，這樣浮動環(huán)12能夠沿著轉(zhuǎn)動軸13的徑向浮動，但不能沿著轉(zhuǎn)動軸13的周向移動，也就 是周向固定；浮動環(huán)12的另一端與壓緊彈簧16的一端連接，壓緊彈簧16的另一端固定于 密封支座11內(nèi)壁上，這樣通過壓緊彈簧16的彈力壓緊浮動環(huán)12,使浮動環(huán)12與密封支座 11緊密接觸，以減小泄漏。其中，浮動環(huán)12的材料為石墨，密封支座11、壓緊彈簧16、轉(zhuǎn)動 軸13、軸套14和定位銷15的材料均為金屬，石墨和金屬均為耐高溫材料，使得本發(fā)明干氣 密封裝置能夠應(yīng)用于高溫環(huán)境。
[0026] 如圖5所示，轉(zhuǎn)動軸13轉(zhuǎn)動時，軸套14隨轉(zhuǎn)動軸13的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，浮動環(huán)12未 發(fā)生轉(zhuǎn)動，這樣軸套14與浮動環(huán)12之間就發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，由于軸套14上設(shè)有螺旋槽18,且 軸套1