一种压缩机自力式旋转密封系统及密封方法与流程

1.本发明属于压缩机技术领域，具体属于一种压缩机自力式旋转密封系统及密封方法。


背景技术：

2.离心类压缩机组或轴流压缩机的轴封处泄漏会导致压缩机内部介质沿着轴泄漏到外部，降低压缩机效率，同时轴端处泄漏的高压气体会对轴端密封产生直接损坏，缩短轴端密封的使用寿命，若泄漏的物质泄漏到工作环境中还会对形成重大安全隐患，影响操作人员安全。
3.目前离心类压缩机轴端采用干气密封或碳环密封或迷宫密封，干气密封受保护介质压力波动会产生影响，迷宫密封由于密封本身存在间隙会导致设备内部介质沿着密封泄漏到外部，叶轮口环处也采用迷宫密封，由于迷宫密封本身存在间隙导高压气体沿着迷宫密封泄漏到叶轮入口处低压区域，导致一部分压缩介质反复的被压缩，随着密封间隙的磨损增大，影响设备出口压力、流量，降低压缩机组效率降低，能量消耗增大。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种压缩机自力式旋转密封系统及密封方法，解决离心式压缩机(轴流压缩机)轴端密封泄漏量大，密封部件使用寿命短的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种压缩机自力式旋转密封系统，包括密封壳体，所述密封壳体的内腔设有主螺旋密封副和副螺旋密封副，所述主螺旋密封副和副螺旋密封副沿密封壳体的长度方向首尾对接布置，所述主螺旋密封副和副螺旋密封副的内壁上分别设有主螺旋流道和副螺旋流道；
6.所述主螺旋流道和副螺旋流道内分别设有主螺旋密封和副螺旋密封，所述主螺旋密封和副螺旋密封均为螺旋状，主螺旋密封和副螺旋密封之间不接触；
7.所述主螺旋密封和副螺旋密封均用于套设在主轴上，所述主螺旋密封和副螺旋密封的旋向均朝向密封壳体的两侧。
8.进一步的，所述主螺旋密封和主螺旋密封副之间不接触，所述副螺旋密封和副螺旋密封副之间不接触。
9.进一步的，还包括密封挡环，所述密封挡环过盈配合在主轴上，所述密封挡环位于主螺旋密封和副螺旋密封之间。
10.进一步的，所述密封挡环的直径大于主轴的直径，所述密封挡环和主螺旋密封副以及副螺旋密封副均不接触。
11.进一步的，所述密封壳体的一端可拆卸连接在压缩机的缸体上。
12.进一步的，所述主螺旋密封和副螺旋密封安装在压缩机的轴端。
13.进一步的，所述主螺旋密封和副螺旋密封安装在压缩机的叶轮入口处。
14.进一步的，所述密封壳体包括密封上壳体和密封下壳体，所述密封上壳体和密封下壳体之间通过螺栓可拆卸连接，所述密封壳体通过承插的方式连接在压缩机的缸体上。
15.进一步的，所述主螺旋密封和副螺旋密封均与主轴通过过盈配合。
16.本发明提供了一种压缩机的密封方法，采用上述的一种压缩机自力式旋转密封系统，包括以下步骤：
17.主螺旋密封和副螺旋密封套设在主轴上，密封壳体连接在压缩机的缸体上，主轴转动带动主螺旋密封和副螺旋密封旋转，主螺旋密封和副螺旋密封的旋向相反，主螺旋密封和副螺旋密封朝向密封壳体的两侧；
18.压缩机内的泄漏介质进入主螺旋密封和主螺旋密封副之间，主螺旋密封的旋转对泄漏介质产生推力，将泄漏介质送回压缩机内腔中，同时主螺旋密封旋转产生的推力提高泄漏介质的压力，使泄漏介质的压力大于压缩机内腔中泄漏介质的压力，阻止泄漏介质输出；
19.副螺旋密封旋转产生的推力阻挡副螺旋密封侧的保护介质由主螺旋密封进入压缩机内腔，同时副螺旋密封旋转产生的推力增加保护介质的输送力。
20.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
21.本发明提供了一种压缩机自力式旋转密封系统，能够降低压缩机组泄漏，提高设备运行效率，本系统通过与主轴过盈配合安装在主轴上，随同主轴一起转动，自力式旋转密封系统由两部分组织成旋转动密封和静密封，旋转动密封随着主轴一起旋转，静密封安装在密封壳体上静止不动，配合旋转动密封形成一套完整的密封系统。自力式旋转密封系统工作是不需要额外提供动力来源。在主轴上的密封部位设计自力式旋转密封，高速旋转的螺旋产生输送作用，给介质一个反向输送力，反向输送压力大于介质向低压侧泄漏的压力，形成一定压力差从而有效阻止介质泄漏，另一侧的螺旋密封能够防止保护介质进入压缩机内，而且高速旋转的螺旋密封产生的推力能够增加保护介质的输送力，从而减少保护介质的使用量，成本降低，密封可靠，增加密封件的使用寿命。
22.进一步的，主螺旋密封和主螺旋密封副之间不接触，副螺旋密封和副螺旋密封副之间不接触，螺旋密封副的螺旋流道和螺旋密封的螺旋结构能够阻挡一定量的泄漏介质以及保护介质，通过将泄漏的介质输送回设备内部，大幅度降低轴端处介质的泄漏量，将阻挡保护介质进入压缩机内部，通过螺旋密封的旋转提高泄漏介质和保护介质的压力，与内部形成压力差，有效阻碍内部介质的外漏以及保护介质的进入。
23.进一步的，主螺旋密封和副螺旋密封之间设置的密封挡环，能够对泄漏气体以及密封气体起到阻挡收集的作用，泄漏介质和密封气体被阻挡在密封挡环处，接着跟随螺旋密封的旋转分别将保护介质输出，泄漏介质返回压缩机内部，形成二次密封，进一步的增加密封性能，确保密封可靠性。
24.进一步的，密封壳体和压缩机的缸体可拆卸连接，螺旋密封和主轴过盈配合，拆装方便，检修便捷，节约生产成本。
25.进一步的，本发明安装在轴端，一段螺旋防止泄漏介质泄漏到外部，另一段密封防止保护介质进入到设备内部污染介质，密封螺旋能够为泄漏介质提供足够的压力与泄漏内部形成压力差，在运转中对介质进行完全密封，保证密封的可靠性。
26.进一步的，本发明安装在叶轮入口处，有效阻挡叶轮出口高压介质通过叶轮入口
间隙泄漏至叶轮入口处，防止介质反复被做功，提高压缩机组工作效率，节省能量，提高效益。在叶轮入口外端采用本发明系统替代原有的迷宫密封，有效的将从叶轮出口高压处泄漏到叶轮入口处的介质通过旋转形成压力差输送回叶轮出口处，同时防止入口处的介质被旋转送到叶轮出口，提高压缩机出口压力、流量，避免用叶轮处泄漏导致的压缩机效率达不到设计要求，节省能量，提高压缩机工作效益，节约生产成本。
27.本发明还提供一种压缩机的密封方法，在密封处的第一级密封采用本发明，由两段螺旋组成，两个螺旋旋向相反，一段螺旋防止泄漏介质泄漏到外部，另一段密封防止保护介质进入到设备内部污染介质，同时主螺旋密封为泄漏介质提供足够的压力与泄漏内部形成压力差，给泄漏介质反向输送力，进一步的阻止泄漏介质泄漏，而且副螺旋密封为保护介质提供足够的压力与外部保护介质形成压力差，给保护介质反向输送力，减少保护介质的使用量，密封处的第一级密封采用自力式旋转密封系统，在运转中对介质进行完全密封，保证密封的可靠性；在密封处的第二级密封采用现有的干气密封、碳环密封的密封形式，由于一级密封已经阻挡了绝大部分的泄漏介质，使原有的主密封作用变为辅密封，进一步保证介质泄漏量。采用自力式旋转密封系统的离心式压缩机(轴流式压缩机)工作效率高、密封可靠性好、设备部件使用寿命长、适用工况范围广。
附图说明
28.图1为本发明的结构示意图；
29.附图中：1
‑
副螺旋密封副，2
‑
密封挡环，3
‑
主螺旋密封副，4
‑
主螺旋密封，5
‑
副螺旋密封；
30.a为泄漏介质，b为保护介质。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
32.如图1所示，本发明提供了一种压缩机自力式旋转密封系统，解决离心式压缩机(轴流压缩机)轴端密封泄漏量大，密封部件使用寿命短问题，本发明通过将泄漏的介质输送回设备内部，大幅度降低轴端处介质的泄漏量，通过提高泄漏介质的压力，与内部形成压力差，有效阻碍内部介质的外漏；同时在叶轮入口外部使用本发明，有效阻挡叶轮出口高压介质通过叶轮入口间隙泄漏至叶轮入口处，防止介质反复被做功，提高压缩机组工作效率，节省能量，提高效益。
33.在本实施例中，本发明从两部分降低压缩机组泄漏，提高设备运行效率，第一在轴端主密封前增加一个自力式旋转密封系统，本系统通过与主轴过盈配合安装在主轴上，随同主轴一起转动，自力式旋转密封系统由两部分组织成旋转动密封和静密封，旋转动密封随着主轴一起旋转，静密封安装在设备壳体上静止不动，配合旋转动密封形成一套完整的密封系统。自力式旋转密封系统工作是不需要额外提供动力来源。在主轴上的密封部位设计自力式旋转密封，高速旋转的螺旋产生输送作用，给介质一个反向输送力，反向输送压力大于介质向低压侧泄漏的压力，形成一定压力差从而有效阻止介质泄漏。其中，旋转动密封由两段螺旋组成，两个螺旋旋向相反，前段螺旋防止泄漏介质泄漏到外部，后端密封防止二级密封处的保护介质进入到设备内部污染介质，前端螺旋为泄漏介质提供足够的压力与泄
漏内部形成压力差，轴端的第一级密封采用自力式旋转密封系统，在运转中对介质进行完全密封，保证密封的可靠性；轴端的第二级密封采用现有的干气密封、碳环密封的密封形式，由于一级密封已经阻挡了绝大部分的泄漏介质，使原有的主密封作用变为辅密封，进一步保证介质泄漏量。采用自力式旋转密封系统的离心式压缩机(轴流式压缩机)工作效率高、密封可靠性好、设备部件使用寿命长、适用工况范围广。
34.具体的，本发明包括密封壳体，密封壳体的内腔设有主螺旋密封副3和副螺旋密封副1，主螺旋密封副3和副螺旋密封副1沿密封壳体的长度方向首尾对接布置，主螺旋密封副3和副螺旋密封副1的内壁上分别设有主螺旋流道和副螺旋流道；主螺旋流道和副螺旋流道内分别设有主螺旋密封4和副螺旋密封5，其中，主螺旋密封4和主螺旋密封副3之间不接触，副螺旋密封5和副螺旋密封副1之间不接触，主螺旋密封4和副螺旋密封5均为螺旋状，主螺旋密封4和副螺旋密封5之间不接触；主螺旋密封4和副螺旋密封5均用于套设在主轴上，主螺旋密封4和副螺旋密封5的旋向相反，在本实施例中，主螺旋密封4和副螺旋密封5的旋向均朝向密封壳体的两侧。
35.具体的，主螺旋密封4和副螺旋密封5之间还设有密封挡环2，密封挡环2过盈配合在主轴上，其中，密封挡环2的直径大于主轴的直径，所述密封挡环2和主螺旋密封副3以及副螺旋密封副1均不接触，当泄漏介质和保护介质到达密封挡环处时，密封挡环2阻挡泄漏介质和保护介质，起到阻挡收集作用，接着随着主螺旋密封4和副螺旋密封5的旋转，泄漏介质和保护介质分别由密封壳体的两侧输出。
36.具体的，密封壳体包括密封上壳体和密封下壳体，密封上壳体和密封下壳体之间通过螺栓可拆卸连接，其中，密封壳体的一端可拆卸连接在压缩机的缸体上，在本实施例中，主螺旋密封4和副螺旋密封5安装在压缩机的轴端，通过主螺旋密封4旋转产生的推力将泄漏的介质输送回设备内部，大幅度降低轴端处介质的泄漏量，而且主螺旋密封4旋转产生推力能够提高泄漏介质的输送压力，使泄漏介质与压缩机内部形成压力差，有效阻碍内部介质的外漏；
37.在本发明的另一实施例中，主螺旋密封4和副螺旋密封5安装在压缩机的叶轮入口处，在叶轮入口外端采用本发明系统替代原有的迷宫密封，有效的将从叶轮出口高压处泄漏到叶轮入口处的介质通过旋转形成压力差输送回叶轮出口处，同时防止入口处的介质被旋转送到叶轮出口，提高压缩机出口压力、流量，避免用叶轮处泄漏导致的压缩机效率达不到设计要求，节省能量，提高压缩机工作效益，节约生产成本。
38.在本实施例中，主螺旋密封4和副螺旋密封5均与主轴通过过盈配合，拆装方便；
39.通过本发明替换压缩机的第一级密封或第二级密封，在运转中对介质进行完全密封，保证密封的可靠性，其他级密封采用现有的干气密封、碳环密封的密封形式，由于本发明的密封已经阻挡了绝大部分的泄漏介质，使原有的主密封作用变为辅密封，进一步保证介质泄漏量。采用自力式旋转密封系统的离心式压缩机(轴流式压缩机)工作效率高、密封可靠性好、设备部件使用寿命长、适用工况范围广。
40.本发明还提供一种压缩机的密封方法，采用上述的一种压缩机自力式旋转密封系统，包括以下步骤：
41.主螺旋密封4和副螺旋密封5套设在主轴上，密封壳体连接在压缩机的缸体上，主轴转动带动主螺旋密封4和副螺旋密封5旋转，主螺旋密封4和副螺旋密封5的旋向相反，主
螺旋密封4和副螺旋密封5朝向密封壳体的两侧；
42.压缩机内的泄漏介质进入主螺旋密封4和主螺旋密封副3之间，主螺旋密封4的旋转对泄漏介质产生推力，将泄漏介质送回压缩机内腔中，减少压缩机的泄漏介质量，同时主螺旋密封4旋转产生的推力大于压缩机内腔中泄漏介质的压力，增加泄漏介质的输送力，使输送压力大于介质向低压侧泄漏的压力，形成一定压力差从而有效阻止介质泄漏；
43.副螺旋密封5旋转产生的推力阻挡副螺旋密封5侧的保护介质由主螺旋密封4进入压缩机内腔，同时副螺旋密封5旋转产生的推力增加保护介质的输送力，提高压缩机组工作效率，节省能量。
44.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。