CN212584501U - 旋转补偿器之端面密封结构及旋转补偿器 - Google Patents

Abstract

一种旋转补偿器之端面密封结构及采用该结构的旋转补偿器。所述端面密封结构包括设置在外套管内表面上的环形内凸台、设置在内管外表面上的环形外凸台，环形内凸台与环形外凸台相邻的一面的局部内凹，形成两级同轴环形凹槽，其中位于环形外凸台内侧的第一级环形凹槽的直径小于位于外侧的第二级环形凹槽的直径；相应的环形外凸台环与环形内凸台相邻的一面局部凸出、形成第一台阶，未凸出部分为第二台阶；环形外凸台的第一台阶与环形内凸台内凹部分之间内设置一个形状与两级环形凹槽相适配的密封环，环形外凸台的第二台阶与环形内凸台之间安装有一个柔性密封件。本实用新型可以有效延缓密封材料在高温下的烧蚀量，减少旋转补偿器在工作状态下密封材料在装配间隙中的流失，且密封效果有显著提高。

Description

旋转补偿器之端面密封结构及旋转补偿器

技术领域

本实用新型涉及一种旋转补偿器之端面密封结构及旋转补偿器。

背景技术

目前，旋转补偿器在热力管道上运用的越来越广泛。旋转补偿器有着安全性能高、设计方便、补偿量大、管道运行经济性高、安装方式及型式多样化等众多优点，一直是设计院的设计首选及热电厂等使用单位优先考虑、选用的产品。旋转补偿器主要技术核心在于密封技术，虽然人们一直在改进旋转补偿器的密封性能，但旋转补偿器在工作过程中仍有发生泄漏的可能，究其原因有如下几点：

1、高温有氧状态下的烧蚀。

旋转补偿器长期在高温状态下工作，密封材料(石墨等)在高温有氧状态下，其烧蚀量会因为跟氧气的接触导致体积减少，从而发生泄漏。所以控制密封填料和氧气接触量的大小是保证长效密封的至关重要的手段之一。

2、工作时填料磨损。

旋转补偿器的内管与外套管无法做到绝对光滑(即摩擦系数＝0)，因此旋转补偿器工作时内管与外套管的相对旋转会使填料产生磨损，部分密封填料因此出现碎片粉末状态，易从装配间隙中流失，导致密封腔内填料体积减少，密封压紧力下降，从而发生泄漏。

3、密封腔表面氧化造成的磨损。

旋转补偿器长期使用后，受管道中介质不利因素(如氯离子、湿度、温度)的影响，会使密封腔和密封材料的接触面发生腐蚀，形成凹凸不平，在旋转补偿器工作状态下容易造成填料产生磨损量，导致部分密封填料呈碎片粉末状态，易从装配间隙中流失，导致密封腔内填料体积减少，密封压紧力下降，从而发生泄漏。

4、密封填料与介质(高温水蒸气、高温热水等)的化学反应流失。

因介质在高温状态下会与密封填料产生化学反应(例如：C+H₂O(高温)＝CO+H₂)，使密封填料固态体积减少，密封性能下降，容易发生泄漏。

5、高压状态下介质对密封填料的冲刷。

工作状态下，旋转补偿器内高温高压状态的介质容易从装配间隙进入密封腔，对密封填料形成强大的冲击力，长期使用后密封填料在高温高压介质冲刷下会产生损失，从而造成密封性能下降。

因此，进一步提高旋转补偿器的密封性能是本领域技术人员孜孜以求的目标。

发明内容

为了有效延缓密封材料在高温下的烧蚀量，减少了旋转补偿器在工作状态下密封材料在装配间隙中的流失，本实用新型提出一种具有更好密封性能的旋转补偿器的端面密封结构及旋转补偿器。

本实用新型所述旋转补偿器用端面密封结构旋转补偿器的端面密封结构，包括设置在外套管内表面上的环形内凸台、设置在内管外表面上的环形外凸台，环形内凸台与环形外凸台相邻的一面的局部内凹，形成两级同轴环形凹槽，其中位于环形外凸台内侧的第一级环形凹槽的直径小于位于外侧的第二级环形凹槽的直径；相应的环形外凸台环与环形内凸台相邻的一面局部凸出、形成第一台阶，未凸出部分为第二台阶；环形外凸台的第一台阶与环形内凸台内凹部分之间内设置一个形状与两级环形凹槽相适配的密封环，环形外凸台的第二台阶与环形内凸台之间安装有一个柔性密封件

本实用新型所述旋转补偿器采用了前述端面密封结构，包括内管、外套管、变径管、密封压紧法兰，外套管套装在内管上，内管的一端伸入外套管中，密封压紧法兰套装在内管上，其一端伸入外套管内，外套管的内表面上设有环形内凸台，内管的外表面上设有环形外凸台，在环形内凸台与密封压紧法兰伸入外套管的一端之间设有密封填料；环形内凸台与环形外凸台相邻的一面的局部内凹，形成两级同轴环形凹槽，其中位于环形外凸台内侧的第一级环形凹槽的直径小于位于外侧的第二级环形凹槽的直径；相应的环形外凸台环与环形内凸台相邻的一面局部凸出、形成第一台阶，未凸出部分为第二台阶；环形外凸台的第一台阶与环形内凸台内凹部分之间内设置一个形状与两级环形凹槽相适配的密封环，环形外凸台的第二台阶与环形内凸台之间安装有一个柔性密封件。

为了进一步提高密封性能，环形外凸台第二台阶的表面、环形内凸台与环形外凸台第二台阶相对应位置的表面上均开有多道同心的第三环形凹槽。这样，由于柔性密封件通常采用石墨等有较好延展性的材料制成，一方面在装配过程中可以通过施加足够的压力使其受压而形成一定延展变形并填合住齿状的环形凹槽，从而形成更为良好的端面密封，有效的防止外界介质的侵入，减少管道中蒸汽或热水对密封填料的氧化穿透，降低旋转补偿器发生泄漏的几率。另一方面，在使用过程中，由于内外管在介质的压力作用下会产生相向运动，从而会对柔性密封件施加进一步的压力，使其进一步紧密填合住齿状的第三环形凹槽，从而形成更好的端面密封。

进一步的，所述第三环形凹槽的截面呈V字形。

为了解决外套管与变径管采用焊接方式对接所带来的安全隐患问题，外套管和变径管为一体成型的一体化结构。

为了避免密封填料在长期使用中因正常磨损产生空隙，从而影响整个旋转补偿器的密封性能，外套管上设有密封填料加注装置。

为了防止产品在工程安装过程中产生反方向脱位和内、外环形凸台之间设置的密封环和柔性密封件移位，变径管内设置有限位块。

本实用新型通过在内外凸台之间设置密封环，能够形成良好的密封，有效的防止了外界介质的侵入，减少了管道中蒸汽或热水对密封填料的氧化穿透，降低旋转补偿器发生泄漏的几率。由于密封环整体截面呈凸字形，形成带凸台的结构，凸台正好嵌在环形外凸台的两级凹槽内，这种配合结构对密封环能起到很好的定位作用，可以确保密封环在环形内凸台和外形外凸台之间不会窜动，保持密封结构的稳定性。同时，内外凸台之间设置的柔性密封材料形成另一道端面密封，且旋转补偿器在工作状态下柔性密封材料在高温下会受热膨胀，环形内凸台和环形外凸台在管道内介质压力的作用下会产生相向运动，从而对柔性密封件施加进一步的压力，使其进一步紧密填合住齿状的第二环形凹槽，进一步提高密封效果；而且，柔性密封件采用如石墨这样的材料具有良好的润滑性，也有利于内外管之间的相对旋转。

本实用新型在密封结构上形成了双端面密封，即两道端面密封，若一级密封失效，二级密封仍然可实现密封，可以有效防止因介质对密封填料的氧化穿透而致致密封失效而导致的泄漏。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为图3的局部放大图。

图3为实用新型实施例2的结构示意图。

图1-图3中，1为内管、2为螺柱、3螺母、4为垫片、5为密封压紧法兰、6为外套管、7为密封填料、8为环形内凸台、9为密封环、10为柔性密封件、11为环形外凸台、11-1第一台阶、11-2第二台阶、12为限位块、13为变径管、14为第一级环形凹槽、 15为第二级环形凹槽、16第三环形凹槽、17为加注装置。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本本实用新型的具体实施方式做详细的说明，使本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。并未刻意按比例绘制附图，重点在于示出实施例的主旨。

实施例1

如图1-图2所示，本实施例所述旋转补偿器包括内管1、外套管6、变径管13、密封压紧法兰5，外套管6套装在内管1上，内管1的一端伸入外套管6中，密封压紧法兰5套装在内管1上，其一端伸入外套管6内，两者之间通过螺柱2、螺母3、垫片4 连接。外套管6和变径管13采用一体成型的一体化结构。外套管6的内表面上设有环形内凸台8，内管1的外表面上设有环形外凸台11，在环形内凸台8与密封压紧法兰5 伸入外套管6的一端之间设有密封填料7(本实施例的密封填料为石墨)。

环形内凸台8与环形外凸台8相邻的一面的局部内凹，形成两级同轴环形凹槽，其中位于环形外凸台8内侧的第一级环形凹槽14的直径小于位于外侧的第二级环形凹槽 15的直径；相应的环形外凸台环11与环形内凸台8相邻的一面局部凸出、形成第一台阶11-1，未凸出部分为第二台阶11-2。环形外凸台(11)第二台阶的表面、环形内凸台 (8)与环形外凸台(11)第二台阶相对应位置的表面上均开有多道同心的截面呈V字形的第三环形凹槽(16)。环形外凸台11的第一台阶11-1与环形内凸台8内凹部分之间内设置一个形状与两级环形凹槽相适配的密封环9，环形外凸台11的第二台阶与环形内凸台8之间安装有一个柔性密封件10。

为了防止产品在工程安装过程中产生反方向脱位和内、外环形凸台之间设置的密封环和柔性密封件移位、脱落，变径管13内设置有限位块12。

实施例2

如图3所示，本实施例的基本结构与实施例1相同，不同之处是：

为了保持良好的密封性能，在外套管6上与密封填料7相对应的位置上沿同一圆周均布4-30只注入口，每个注入口内置的径向通孔和腰部的横向孔相通，径向通孔外端设有带孔的螺塞，横向孔中安装的螺塞横穿径向通孔构成阀结构的密封填料加注装置17。旋转补偿器在使用过程中，若密封性能下降出现泄漏，可在线卸掉注入口外端安装的螺塞，然后旋转横向孔中的螺塞，使螺塞上的孔与径向通孔相通，用压枪对着注入口补充密封填料。补充完毕后首先旋紧横向孔内的螺塞，然后拔掉压枪，再在入口外端重新安装螺塞。这样，通过在线补充密封填料，可以及时的恢复旋转补偿器的密封性能。

Claims (9)

1.旋转补偿器之端面密封结构，包括设置在外套管(6)内表面上的环形内凸台(8)、设置在内管(1)外表面上的环形外凸台(11)，其特征在于环形内凸台(8)与环形外凸台(11)相邻的一面的局部内凹，形成两级同轴环形凹槽，其中位于环形外凸台(11)内侧的第一级环形凹槽(14)的直径小于位于外侧的第二级环形凹槽(15)的直径；相应的环形外凸台(11)与环形内凸台(8)相邻的一面局部凸出、形成第一台阶(11-1)，未凸出部分为第二台阶(11-2)；环形外凸台(11)的第一台阶(11-1)与环形内凸台(8)内凹部分之间内设置一个形状与两级环形凹槽相适配的密封环(9)，环形外凸台(11)的第二台阶与环形内凸台(8)之间安装有一个柔性密封件(10)。

2.如权利要求1所述的旋转补偿器之端面密封结构，其特征在于环形外凸台(11)第二台阶的表面、环形内凸台(8)与环形外凸台(11)第二台阶相对应位置的表面上均开有多道同心的第三环形凹槽(16)。

3.如权利要求2所述的旋转补偿器之端面密封结构，其特征在于所述第三环形凹槽的截面呈V字形。

4.一种旋转补偿器，包括内管(1)、外套管(6)、变径管(13)、密封压紧法兰(5)，外套管(6)套装在内管(1)上，内管(1)的一端伸入外套管(6)中，密封压紧法兰(5)套装在内管(1)上，其一端伸入外套管(6)内，外套管(6)的内表面上设有环形内凸台(8)，内管(1)的外表面上设有环形外凸台(11)，在环形内凸台(8)与密封压紧法兰(5)伸入外套管(6)的一端之间设有密封填料(7)，其特征在于环形内凸台(8)与环形外凸台(11)相邻的一面的局部内凹，形成两级同轴环形凹槽，其中位于环形外凸台(11)内侧的第一级环形凹槽(14)的直径小于位于外侧的第二级环形凹槽(15)的直径；相应的环形外凸台(11)与环形内凸台(8)相邻的一面局部凸出、形成第一台阶(11-1)，未凸出部分为第二台阶(11-2)；环形外凸台(11)的第一台阶(11-1)与环形内凸台(8)内凹部分之间内设置一个形状与两级环形凹槽相适配的密封环(9)，环形外凸台(11)的第二台阶与环形内凸台(8)之间安装有一个柔性密封件(10)。

5.如权利要求4所述的旋转补偿器，其特征在于环形外凸台(11)第二台阶的表面、环形内凸台(8)与环形外凸台(11)第二台阶相对应位置的表面上均开有多道同心的第三环形凹槽(16)。

6.如权利要求5所述的旋转补偿器，其特征在于所述第三环形凹槽的截面呈V字形。

7.如权利要求4所述的旋转补偿器，其特征在于外套管(6)和变径管(13)为一体成型的一体化结构。

8.如权利要求4所述的旋转补偿器，其特征在于外套管(6)上设有密封填料加注装置(17)。

9.如权利要求4所述的旋转补偿器，其特征在于变径管(13)内设置有限位块(12)。

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