一种碳环密封的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种碳环密封，包括密封盒、设置于密封盒内的碳环、平垫、碳环加固环及波形弹簧，所述平垫设于碳环的侧面，所述波形弹簧压在密封盒和平垫之间，所述碳环加固环套设于碳环外且两者轴线重合，所述碳环的轴向宽度小于碳环加固环的轴向宽度，所述碳环加固环在轴向方向与平垫相接触配合，所述碳环与平垫之间形成有间隙，碳环浮动时，碳环与平垫不接触，而碳环加固环与平垫相互接触配合，保证密封效果及轴向支承载荷；这样避免由于气体中杂质颗粒进入碳环与平垫之间，引起二者相互摩擦，无法使碳环浮动，直接导致碳环大规模磨损的情况。
【专利说明】一种碳环密封
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种密封装置，尤其涉及一种碳环密封。
【背景技术】
[0002]碳环密封装置属于浮环密封装置的一种，利用碳环自身的润滑性，通过近乎接触的密封来减小泄露。同时，碳环密封时常需要使用隔离气，如氮气，主要应用于隔离密封有毒、易燃介质，因其密封效果好，结构简单易于加工装配维修，被广泛使用到石油、化工、冶金等领域，作为汽轮机、压缩机、发电机、透平机械的密封装置之用。
[0003]现有碳环密封包括密封座、与密封座配合固定的密封压盖、设置于密封座与密封压盖内的碳环、平垫、碳环加固环、通气环，其通过碳环与转子形成密封。在传统碳环密封的设计中，碳环在侧面往往与平垫直接接触，保证定位和轴向载荷。然而，由于碳环密封多用于化工、石油中高压气体的密封，气体中含有的固体颗粒杂质会随高压气体进入密封腔内，在碳环与平垫间存留，形成阻碍并相互摩擦，严重影响碳环的浮动效果。长此以往，碳环的浮动效果严重恶化，导致其与转轴直接接触，大幅降低密封装置寿命。
[0004]因此，在碳环密封中保证碳环的自由浮动意义重大，只有保证碳环在含杂质气体中有效浮动，才能提闻碳环密封的寿命。
【发明内容】
[0005]本发明目的是:提供一种碳环密封，其在碳环与平垫间保留间隙，而通过碳环加固环与平垫的配合保证接触密封效果，避免由于气体中杂质颗粒进入碳环与平垫之间，引起二者相互摩擦，无法使碳环浮动，直接导致碳环大规模磨损的情况。
[0006]本发明的技术方案是:一种碳环密封，包括密封盒、设置于密封盒内的碳环、平垫、碳环加固环及波形弹簧，所述平垫设于碳环的侧面，所述波形弹簧压在密封盒和平垫之间，所述碳环加固环套设于碳环外且两者轴线重合，所述碳环的轴向宽度小于碳环加固环的轴向宽度，所述碳环加固环在轴向方向与平垫相接触配合，所述碳环与平垫之间形成有间隙，碳环浮动时，碳环与平垫不接触，而碳环加固环与平垫相互接触配合，保证密封效果及轴向支承载荷。这样避免由于气体中杂质颗粒进入碳环与平垫之间，引起二者相互摩擦，无法使碳环浮动，直接导致碳环大规模磨损的情况。
[0007]所述碳环加固环与碳环的具体结构及两者间的装配方式:所述碳环外周壁具有两个外锥形面，且两外锥形面连接形成V型，所述碳环加固环的内壁具有两个分别与两外锥形面配合的内锥形面，碳环加固环与碳环通过内锥形面与外锥形面配合固定。由于碳环与碳环加固环采用锥度配合，这样不仅使得碳环装配简单、维修方便，同时确保了碳环加固环对碳环的加固能力。另一方面，由于碳环加固环的锥形设计，其与平垫配合位置有接触尖点，可以防止杂志颗粒进入碳环加固环与平垫之间的微小间隙内，防止被杂质颗粒损伤。
[0008]上述碳环加固环由钛合金材料制成，这样可使碳环加固环与碳环在工作过程中浮动灵活，避免出现因无法浮动引起的碳环磨损。[0009]所述碳环加固环在径向方向与密封盒内壁之间设有调隙环，以便装配过程中调整间隙。
[0010]进一步的，所述碳环有两个且同轴间隔地设置在密封盒内，所述碳环加固环为相应的两个，两侧碳环加固环及碳环之间设有通气环，该通气环的径向孔与密封盒上的通气孔密封相连，所述通气环内通过通气孔及径向孔注入密封气体。
[0011]所述密封盒的具体结构为:所述密封盒包括密封座、与密封座配合的密封压盖，所述密封压盖和密封座通过螺钉螺接固定。这种装配方式是为了便于密封盒I内其余部件的装配。
[0012]本发明的优点是:
1.本发明在碳环与平垫间保留间隙，而通过碳环加固环与平垫的配合保证接触密封效果，避免由于气体中杂质颗粒进入碳环与平垫之间，引起二者相互摩擦，无法使碳环浮动，直接导致碳环大规模磨损的情况。
[0013]2.本发明中碳环与碳环加固环采用锥度配合，这样不仅使得碳环装配简单、维修方便，同时确保了碳环加固环对碳环的加固能力。
[0014]3.本发明中所述碳环加固环由钛合金材料制成，这样可使碳环加固环与碳环在工作过程中浮动灵活，避免出现因无法浮动引起的碳环磨损。
[0015]4.本发明中，由于碳环加固环的锥形设计，其与平垫配合位置有接触尖点，可以防止杂志颗粒进入碳环加固环与平垫之间的微小间隙内，防止被杂质颗粒损伤。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
图1为本发明的半剖示意图。
[0017]其中:1密封盒；11通气孔；12密封座；13密封压盖；14螺钉；
2碳环；21外锥形面；
3平垫；
4碳环加固环；41内锥形面；
5波形弹簧；
6间隙；
7调隙环；
8通气环。
【具体实施方式】
[0018]实施例:如图1所示，一种碳环密封，包括密封盒1、设置于密封盒I内的碳环2、平垫3、碳环加固环4及波形弹簧5，碳环2有两个且同轴间隔地设置在密封盒I内，所述碳环加固环4为相应的两个，两侧碳环加固环4及碳环2之间设有通气环8，该通气环8的径向孔81与密封盒I上的通气孔11密封相连，所述通气环8内通过通气孔11及径向孔81注入密封气体如氮气。所述平垫3设于碳环2远离通气环8的一侧侧面，所述波形弹簧5压在密封盒I和平垫3之间，所述碳环加固环4套设于碳环2外且两者轴线重合，所述碳环2的轴向宽度小于碳环加固环4的轴向宽度，所述碳环加固环4在轴向方向与平垫3相接触配合，所述碳环2与平垫3之间形成有间隙6，碳环2浮动时，碳环2与平垫3不接触，而碳环加固环4与平垫3相互接触配合，保证密封效果及轴向支承载荷。这样避免由于气体中杂质颗粒进入碳环2与平垫3之间，引起二者相互摩擦，无法使碳环2浮动，直接导致碳环2大规模磨损的情况。
[0019]所述碳环加固环4与碳环2的具体结构及两者间的装配方式:所述碳环2外周壁具有两个外锥形面21，且两外锥形面21连接形成V型，所述碳环加固环4的内壁具有两个分别与两外锥形面21配合的内锥形面41，碳环加固环4与碳环2通过内锥形面41与外锥形面21配合固定。由于碳环2与碳环加固环4采用锥度配合，这样不仅使得碳环装配简单、维修方便，同时确保了碳环加固环4对碳环2的加固能力。另一方面，由于碳环加固环4的锥形设计，其与平垫3配合位置有接触尖点，可以防止杂志颗粒进入碳环加固环与平垫之间的微小间隙内，防止被杂质颗粒损伤。
[0020]上述碳环加固环4由钛合金材料制成，这样可使碳环加固环4与碳环2在工作过程中浮动灵活，避免出现因无法浮动引起的碳环磨损。
[0021]所述碳环加固环4在径向方向与密封盒I内壁之间设有调隙环7，以便装配过程中调整间隙。
[0022]所述密封盒I的具体结构为:所述密封盒I包括密封座12、与密封座12配合的密封压盖13，所述密封压盖13和密封座12通过螺钉14螺接固定。这种装配方式是为了便于密封盒I内其余部件的装配。
[0023]本发明的工作原理为:如图1所示，碳环密封左侧为所需密封气体，右侧为外界环境，碳环内侧为转轴(图中未示)，转轴静止时，碳环2与转轴相接触，随着转轴转速的不断升高，左侧气体进入碳环2与转轴间隙，碳环2浮动，离开转轴表面，利用气膜润滑，减少相对摩擦。左侧气体通过左侧碳环2，如有泄露则进入通气环8内，而通气环8中引入有密封气(如氮气)形成密封，因此可避免左侧气体漏出。而右侧碳环2则做保险之用。
[0024]本发明与传统技术相比，有效解决了含杂质颗粒气体采用碳环密封中，由于颗粒磨损碳环2引起寿命下降的问题，并且碳环2与碳环加固环4间的锥度配合有利于零部件加工、装配、维修，以及碳环加固环的加固效果，可谓一举多得。
[0025]以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。
【权利要求】
1.一种碳环密封，包括密封盒(I)、设置于密封盒(I)内的碳环(2)、平垫(3)、碳环加固环(4)及波形弹簧(5)，所述平垫(3)设于碳环(2)的侧面，所述波形弹簧(5)压在密封盒(I)和平垫(3)之间，其特征在于:所述碳环加固环(4)套设于碳环(2)外且两者轴线重合，所述碳环(2)的轴向宽度小于碳环加固环(4)的轴向宽度，所述碳环加固环(4)在轴向方向与平垫(3 )相接触配合，所述碳环(2 )与平垫(3 )之间形成有间隙(6 )，碳环(2 )浮动时，碳环(2)与平垫(3)不接触，而碳环加固环(4)与平垫(3)相互接触配合，保证密封效果及轴向支承载荷。
2.根据权利要求1所述的一种碳环密封，其特征在于:所述碳环(2)外周壁具有两个外锥形面(21)，且两外锥形面(21)连接形成V型，所述碳环加固环(4)的内壁具有两个分别与两外锥形面(21)配合的内锥形面(41)，碳环加固环(4)与碳环(2)通过内锥形面(41)与外锥形面(21)配合固定。
3.根据权利要求2所述的一种碳环密封，其特征在于:所述碳环加固环(4)由钛合金材料制成。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种碳环密封，其特征在于:所述碳环加固环(4)在径向方向与密封盒(I)内壁之间设有调隙环(7)。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种碳环密封，其特征在于:所述碳环(2)有两个且同轴间隔地设置在密封盒(I)内，所述碳环加固环(4)为相应的两个，两侧碳环加固环(4)及碳环(2)之间设有通气环(8)，该通气环(8)的径向孔(81)与密封盒(I)上的通气孔(11)密封相连，所述通气环(8)内通过通气孔(11)及径向孔(81)注入密封气体。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种碳环密封，其特征在于:所述密封盒(I)包括密封座(12)、与密封座(12)配合的密封压盖(13)，所述密封压盖(13)和密封座(12)通过螺钉(14)螺接固定。
【文档编号】F16J15/30GK103470768SQ201310388301
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】赵兆瑞, 李星星, 陈文卿 申请人:西安交通大学苏州研究院