一种汽轮机插管密封装置的制作方法

本实用新型涉及汽轮机密封技术领域，尤其是一种汽轮机插管密封装置。

背景技术：

在高参数大功率汽轮机机组中，高压部分普遍采用多层缸结构，蒸汽进入通流部分前，需穿过外缸和内缸等独立部件，工作条件下外缸和内缸的温差很大，两缸之间存在很大的差胀。通常，进汽部分采用进汽插管结构，其一端与外缸焊接成一体，另一端由于温差变化需发生相对移动。该处密封部位属于高压、高温工况下的动密封，为了避免运行过程中蒸汽泄漏，需在此处设置密封结构。

现有的汽轮机插管多为活塞环式密封结构、钟型罩式密封结构或叠片式密封结构，然而三者都无法避免插管的漏汽量，保证插管的进汽效率和缸效。譬如中国专利授权公告号CN 2825960Y,实用新型名称为汽轮机高压内外缸防漏汽堆叠式密封装置，其为叠片式密封结构，通过密封环、垫环、波形弹簧和导向垫环的结构，实现了该密封装置的安装方便和自复位稳定性的特点，其密封结构型式如图1所示，但是，该专利的密封环在堆叠连接处的端面以及密封环与高压内缸处的密封依然存在密封效果不好的问题，如在工作状态下，由于堆叠式密封装置结构本身的原因，在垫环与高压内缸处、垫环与垫环处、垫环与密封环处存在①-④共4条泄漏的通道，具体泄漏通道如图2所示；图1-2中，1-1为法兰，13为进汽插管，12为高压内缸，1-2为L型垫环，1-3为密封环，1-4为T型垫环。

技术实现要素：

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供汽轮机插管密封装置及其使用方法，避免现有密封结构中的泄漏问题。

本实用新型的技术解决方案是：

一种汽轮机插管密封装置，包括外圈，内圈，外圈C型圈和内圈C型圈，外圈和内圈沿内圈的轴线同轴抵接，外圈的外径表面设置有外圈C型圈容纳槽，内圈的内径表面设置有内圈C型圈容纳槽，外圈C型圈在外圈C型圈容纳槽内，内圈C型圈在内圈C型圈容纳槽内；外圈C型圈与汽轮机的高压内缸抵接，内圈C型圈与汽轮机的进气插管抵接。

进一步的，外圈包括外圈预紧螺钉，外圈主骨架，外圈石墨环和外圈辅骨架；外圈主骨架和外圈辅骨架的内径和外径均相同，外圈主骨架下表面和外圈辅骨架上表面接触并通过外圈预紧螺钉同轴固定连接；外圈主骨架外径表面设置有外圈C型圈定位台阶，外圈C型圈定位台阶与外圈辅骨架上表面构成外圈C型圈容纳槽，外圈辅骨架上表面设置有外圈密封槽，外圈石墨环在外圈密封槽内。

进一步的，自由状态下，外圈C型圈的外径与外圈主骨架和外圈辅骨架的外径相同，外圈预紧螺钉预紧后，外圈C型圈的外径大于外圈主骨架和外圈辅骨架的外径，且外圈C型圈不能在外圈C型圈容纳槽内沿外圈的轴向方向移动。

进一步的，外圈石墨环为2个，在外圈的径向方向上，2个外圈石墨环分别位于外圈预紧螺钉的内外两侧。

进一步的，内圈包括内圈石墨环，内圈主骨架，内圈辅骨架，内圈预紧螺钉；内圈主骨架和内圈辅骨架的内径和外径均相同，内圈主骨架下表面和内圈辅骨架上表面接触并通过内圈预紧螺钉同轴固定连接；内圈主骨架内径表面设置有内圈C型圈定位台阶，内圈C型圈定位台阶与内圈辅骨架上表面构成内圈C型圈容纳槽，内圈主骨架和内圈辅骨架上表面设置均设置有内圈密封槽，内圈石墨环在内圈密封槽内，内圈主骨架与外圈抵接。

进一步的，自由状态下，内圈C型圈的内径小于内圈主骨架和内圈辅骨架的内径，内圈预紧螺钉预紧后，内圈C型圈可在内圈C型圈容纳槽内沿内圈的轴向方向移动。

进一步的，内圈石墨环为3个，内圈辅骨架上表面设置有2个内圈密封槽，3个内圈石墨环中的2个内圈石墨环在内圈辅骨架上的2个内圈密封槽，在内圈的径向方向上，2个内圈石墨环分别位于内圈预紧螺钉的内外两侧；内圈主骨架上表面设置有1个内圈密封槽，3个内圈石墨环中的1个内圈石墨环在内圈主骨架上的内圈密封槽，在内圈的径向方向上，1个内圈石墨环位于内圈预紧螺钉外侧。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：

1、本实用新型的汽轮机插管密封装置，创造性的通过设置外圈C型圈和内圈C型圈，利用C型圈具有优越的回弹性能，自由状态下，外圈C型圈的外径与外圈主骨架和外圈辅骨架的外径相同，外圈预紧螺钉预紧后，外圈C型圈的外径大于外圈主骨架和外圈辅骨架的外径，且外圈C型圈不能在外圈C型圈容纳槽内沿外圈的轴向方向移动；自由状态下，内圈C型圈的内径小于内圈主骨架和内圈辅骨架的内径，内圈预紧螺钉预紧后，内圈C型圈可在内圈C型圈容纳槽内沿内圈的轴向方向移动，同时实现了轴向方向和断面的密封。

2、本实用新型的汽轮机插管密封装置，利用C型圈具有优越的回弹性能，在温度降低时，利用本身的回弹性能，弥补因温度下降而产生的接触面分离现象。

附图说明

图1为现有技术的汽轮机插管密封装置的结构示意图。

图2为现有技术的汽轮机插管密封装置的泄漏路线示意图。

图3为本实用新型的汽轮机插管密封装置的结构示意图。

图4为本实用新型的汽轮机插管密封装置的密封部位局部的结构示意图。

图5为本实用新型的汽轮机插管密封装置的内圈预紧螺钉预紧前后状态的示意图。

图6为本实用新型的汽轮机插管密封装置的外圈预紧螺钉预紧前后状态的示意图。

图7为本实用新型的汽轮机插管密封装置使用方法的流程图。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“抵接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-7所示，一种汽轮机插管密封装置，包括外圈，内圈，外圈C型圈3和内圈C型圈9，所述外圈和内圈沿所述内圈的轴线同轴抵接，所述外圈包括外圈预紧螺钉1，外圈主骨架2，外圈石墨环4和外圈辅骨架5；所述外圈主骨架2和外圈辅骨架5的内径和外径均相同，所述外圈主骨架2下表面和所述外圈辅骨架5上表面接触并通过外圈预紧螺钉1同轴固定连接；所述外圈主骨架2外径表面设置有外圈C型圈定位台阶，所述外圈C型圈定位台阶与所述外圈辅骨架5上表面构成外圈C型圈容纳槽，所述外圈C型圈3在所述外圈C型圈容纳槽内，所述外圈辅骨架5上表面设置有外圈密封槽，所述外圈石墨环4在所述外圈密封槽内，所述外圈C型圈3与汽轮机的高压内缸12抵接；自由状态下，外圈C型圈3的外径与外圈主骨架2和外圈辅骨架5的外径相同，外圈预紧螺钉1预紧后，外圈C型圈3的外径大于外圈主骨架2和外圈辅骨架5的外径，且所述外圈C型圈3不能在外圈C型圈容纳槽内沿外圈的轴向方向移动；所述内圈包括内圈石墨环6，内圈主骨架7，内圈辅骨架8，内圈预紧螺钉10；所述内圈主骨架7和内圈辅骨架8的内径和外径均相同，所述内圈主骨架7下表面和所述内圈辅骨架8上表面接触并通过内圈预紧螺钉10同轴固定连接；所述内圈主骨架7内径表面设置有内圈C型圈定位台阶，所述内圈C型圈定位台阶与所述内圈辅骨架8上表面构成内圈C型圈容纳槽，所述内圈C型圈9在所述内圈C型圈容纳槽内，所述内圈主骨架7和内圈辅骨架8上表面设置均设置有内圈密封槽，所述内圈石墨环6在所述内圈密封槽内，所述内圈C型圈9与汽轮机的进气插管13抵接，所述内圈主骨架7与所述外圈抵接；自由状态下，内圈C型圈9的内径小于所述内圈主骨架7和内圈辅骨架8的内径，内圈预紧螺钉10预紧后，内圈C型圈9可在内圈C型圈容纳槽内沿内圈的轴向方向移动。

优选的，所述外圈石墨环4为2个，在外圈的径向方向上，2个外圈石墨环分别位于外圈预紧螺钉1的内外两侧，以提高密封能力。

优选的，所述内圈石墨环6为3个，内圈辅骨架8上表面设置有2个内圈密封槽，3个内圈石墨环中的2个内圈石墨环6在内圈辅骨架8上的2个内圈密封槽，在内圈的径向方向上，2个内圈石墨环分别位于内圈预紧螺钉10的内外两侧；所述内圈主骨架7上表面设置有1个内圈密封槽，3个内圈石墨环中的1个内圈石墨环6在内圈主骨架7上的内圈密封槽，在内圈的径向方向上，1个内圈石墨环位于内圈预紧螺钉10外侧，以提高密封能力。

上述汽轮机插管密封装置的使用方法，包括如下步骤：

S0)、组装内圈：

S01)、安装内圈石墨环6：分别在内圈主骨架7和内圈辅骨架8上表面的内圈密封槽内放置内圈石墨环6；

S02)、安装内圈C型圈9：在内圈主骨架7内径表面设置的内圈C型圈定位台阶上安装内圈C型圈9；

S03)、组装内圈主骨架7和内圈辅骨架8，将内圈主骨架7下表面和内圈辅骨架上表面8抵接，所述内圈C型圈9的内径略小于所述内圈主骨架7和内圈辅骨架8的内径，并使用内圈预紧螺钉10预紧，此时，内圈C型圈9可在内圈C型圈容纳槽内沿内圈的轴向移动。

S1)、安装内圈：

将内圈与所述汽轮机的高压内缸12同轴的放置于汽轮机的高压内缸12的凹面，所述内圈的内径表面设置有内圈C型圈容纳槽，内圈C型圈9在所述内圈C型圈容纳槽内；

S2)、安装外圈：

S21)、安装外圈石墨环4：在外圈辅骨架5上表面的外圈密封槽内放置外圈石墨环4；

S22)、安装外圈C型圈3：在外圈主骨架2外径表面设置的外圈C型圈定位台阶上安装外圈C型圈3；

S23)、组装外圈主骨架2和外圈辅骨架5：将外圈主骨架2下表面和外圈辅骨架5上表面抵接，并使用外圈预紧螺钉1连接，此时，外圈C型圈3的外径与外圈主骨架2和外圈辅骨架5的外径相同；

S24)、预紧外圈主骨架2和外圈辅骨架5：将外圈与所述内圈同轴的放置于所述内圈上表面，预紧外圈预紧螺钉1，使所述外圈C型圈3向外扩张且与汽轮机的高压内缸12抵接，此时，外圈C型圈3的略外径大于外圈主骨架2和外圈辅骨架5的外径，且所述外圈C型圈3不能在外圈C型圈容纳槽内沿外圈的轴向方向移动；

S3)、安装限位法兰

在所述外圈上表面安装限位法兰11，所述限位法兰11将所述内圈和外圈在内圈轴向方向上定位；

S4)、安装进气插管；

沿内圈和外圈的中心通孔插入汽轮机的进气插管13，所述内圈C型圈9与所述进气插管外表面抵接。

工作时，内圈C型圈9和外圈C型圈3分别与进汽插管13与高压内缸12紧密接触形成轴向密封，再通过外圈主骨架2与外圈辅骨架5之间的外圈石墨环4，内圈主骨架7与内圈辅骨架8之间的内圈石墨环6以及外圈辅骨架5与内圈主骨架7之间的内圈石墨环6形成的端面密封，使得整个密封装置在设备运行期间形成了完整的密封。

本实用新型说明书中未详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。