一种汽轮机阀杆用的密封装置的制作方法

1.本发明涉及一种密封装置密封装置，具体涉及一种汽轮机阀杆用的密封装置，属于汽轮机阀杆密封技术领域。


背景技术：

2.阀杆是汽轮机进汽阀门的重要部件，阀杆的轴向移动实现阀门的启闭，在实际运行时，通过阀门的启闭以实现汽轮机的运转或停机。当阀杆漏气时易造成热能损失、噪声污染及安全隐患等问题，因此为了保障汽轮机平稳运行，做好阀杆的密封处理就格外重要。
3.目前进汽阀门通常采用在阀杆上安装密封套来解决阀杆的密封问题。在实际应用中，密封套的孔径与阀杆的外径之间留有必要的间隙，一方面防止因温度升高引起阀杆径向尺寸膨胀后超过密封套的内径，进而导致二者发生卡涩；另一方面防止阀杆表面结垢或氧化皮脱落至密封套内，导致二者在长时间运行时间隙逐渐变小，引发阀杆表面磨损。
4.以上两个因素叠加，使得阀杆外径与密封套内径之间的间隙值一般在0.8mm以上，如此大的间隙致使密封效果变差；想要保证良好的密封效果就需要通过增加密封套数量，且同时增加阀杆长度的办法进行补偿，但上述方法同时也增加了阀杆和阀门的体积，为进汽阀门的安装、检修工作带来不便。
5.综上所述，如何针对上述技术问题，提出一种全新的密封装置，这也就成为了目前本领域内技术人员所亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明针对上述现有技术的不足，进而提供一种汽轮机阀杆用的密封装置。
7.本发明的技术方案是：一种汽轮机阀杆用的密封装置，包括依次套设在阀杆上的端盖和弹性密封单元。
8.端盖通过螺栓与阀体连接，且端盖朝向阀体的端面上安装有密封圈，端盖的内径与阀杆的外径间隙配合。
9.布置在阀体内的弹性密封单元包括空心台阶套筒和两个弹性套箍。
10.每个弹性套箍的径向膨胀系数不大于空心台阶套筒的径向膨胀系数，弹性套箍的内孔与外圆周面偏心设置，弹性套箍壁厚最薄处沿轴线方向开有伸缩缝，弹性套箍两端面的内径边缘处设置有凹槽。
11.空心台阶套筒为两个结构相同的对接瓣扣合而成的套筒，且空心台阶套筒的径向膨胀系数小于阀杆的径向膨胀系数；两个弹性套箍均以过盈配合的方式套装在空心台阶套筒小直径的轴段上，且空心台阶套筒小直径轴段的长度等于两个弹性套箍的轴向长度的累加和。
12.空心台阶套筒的内圆周面上沿圆周方向开有环形槽，且空心台阶套筒的内圆周面与阀杆的外圆周面间隙配合。
13.空心台阶套筒小直径轴段的长度二分之一处开有排污孔，排污孔与环形槽连通，
排污孔的轴线与空心台阶套筒的扣合面垂直。
14.进一步地，空心台阶套筒的内径在初始冷态安装时与阀杆外径的间隙为0.15mm。
15.进一步地，两条伸缩缝均与空心台阶套筒的扣合面垂直。
16.进一步地，两条伸缩缝在圆周方向上的夹角为180
°
。
17.进一步地，排污孔的半径与凹槽的槽宽相同。
18.进一步地，半套筒和弹性套箍的材质均为橡胶。
19.本发明与现有技术相比具有以下效果：
20.1、本发明的端盖2布置在阀体1的低压侧，且端盖2朝向阀体1的端面上安装有密封圈2-1；弹性密封单元布置在阀体1的高压侧，空心台阶套筒4的内径在初始冷态安装时与阀杆3外径的间隙为0.15mm。
21.当阀体1的高压侧温度升高时，阀杆3受热后与空心台阶套筒4的间隙逐渐趋近于0(阀杆3的径向尺寸受热时膨胀至最大时，阀杆3与空心台阶套筒4的间隙为0)，提高了阀杆3的密封效果，同时避免阀杆3在运行时发生卡涩的情况。
22.2、本发明的两条伸缩缝5-2均与空心台阶套筒4的扣合面垂直，同时使两条伸缩缝5-2在圆周方向上的夹角为180
°
，如此当空心台阶套筒4与弹性套箍5装配后，环形槽4-1、排污孔4-2、凹槽5-1和伸缩缝5-2组成了排污通道。随着阀杆3的轴向移动，空心台阶套筒4可将阀杆3上的水垢、氧化皮在摩擦的作用下剥离下来，并通过排污通道排出，进而避免水垢、氧化皮磨损阀杆3的表面。
23.3、本发明的结构简单、体积小，使用本发明对阀杆3进行密封可进一步减小阀杆和阀门的体积，为阀门的安装、检修工作提供方便。
附图说明
24.图1是本发明的剖视图；
25.图2是本发明空心台阶套筒4的轴测图；
26.图3是本发明空心台阶套筒4和弹性套箍5装配后的轴测图；
27.图4是本发明空心台阶套筒4的剖视图；
28.图5是本发明弹性套箍5的轴测图；
29.图6是图1中ⅰ处的局部放大图。
30.图中：1、阀体，2、端盖，2-1、密封圈，3、阀杆，4、空心台阶套筒，4-1、环形槽，4-2、排污孔，5、弹性套箍，5-1、凹槽，5-2、伸缩缝。
具体实施方式
31.为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
32.具体实施方式一：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式的一种汽轮机阀杆用的密封装置包括依次套设在阀杆3上的端盖2和弹性密封单元。
33.端盖2通过螺栓与阀体1连接，且端盖2朝向阀体1的端面上安装有密封圈2-1，端盖2的内径与阀杆3的外径间隙配合。
34.布置在阀体1内的弹性密封单元包括空心台阶套筒4和两个弹性套箍5；每个弹性
套箍5的径向膨胀系数不大于空心台阶套筒4的径向膨胀系数，弹性套箍5的内孔与外圆周面偏心设置，弹性套箍5壁厚最薄处沿轴线方向开有伸缩缝5-2，弹性套箍5两端面的内径边缘处设置有凹槽5-1。
35.空心台阶套筒4为两个结构相同的对接瓣扣合而成的套筒，且空心台阶套筒4的径向膨胀系数小于阀杆3的径向膨胀系数；两个弹性套箍5均以过盈配合的方式套装在空心台阶套筒4小直径的轴段上，且空心台阶套筒4小直径轴段的长度等于两个弹性套箍5的轴向长度的累加和。
36.空心台阶套筒4的内圆周面上沿圆周方向开有环形槽4-1，且空心台阶套筒4的内圆周面与阀杆3的外圆周面间隙配合。
37.空心台阶套筒4小直径轴段的长度二分之一处开有排污孔4-2，排污孔4-2与环形槽4-1连通，排污孔4-2的轴线与空心台阶套筒4的扣合面垂直。
38.具体实施方式二：结合1说明本实施方式，本实施方式中空心台阶套筒4的内径在初始冷态安装时与阀杆3外径的间隙为0.15mm。如此设置，根据阀杆3的径向膨胀系数和阀杆3所承受的温度验算得出，在汽轮机运行时，阀杆3的径向尺寸受热时膨胀至最大时，恰好与空心台阶套筒4的内径尺寸相同，即此时阀杆3与空心台阶套筒4的间隙为0。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
39.具体实施方式三：结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式中两条伸缩缝5-2均与空心台阶套筒4的扣合面垂直；进一步地，两条伸缩缝5-2在圆周方向上的夹角为180
°
。
40.如此设置，当空心台阶套筒4与弹性套箍5装配后，环形槽4-1、排污孔4-2、凹槽5-1和伸缩缝5-2组成排污通道，便于阀杆3的外圆周面上会附着的水垢、氧化皮通过排污通道排出。
41.其它组成和连接方式与具体实施方式一或二相同。
42.具体实施方式四：结合图1和图6说明本实施方式，本实施方式中排污孔4-2的半径与凹槽5-1的槽宽相同。其它组成和连接方式与具体实施方式一、二或三相同。
43.具体实施方式五：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式中半套筒4和弹性套箍5的材质均为橡胶。其它组成和连接方式与具体实施方式一、二、三或四相同。
44.工作原理
45.结合图1至图6说明本发明的工作原理：
46.端盖2和弹性密封单元依次套设在阀杆3上，端盖2通过螺栓与阀体1连接，且端盖2朝向阀体1的端面上安装有密封圈2-1，弹性密封单元布置在阀体1内。
47.端盖2布置在阀体1的低压侧(即p1侧)，端盖2通过螺栓与阀体1连接，且端盖2朝向阀体1的端面上安装有密封圈2-1，端盖2的内径与阀杆3的外径间隙配合。
48.弹性密封单元布置在阀体1的高压侧(即p0侧，阀杆3密封的初始端)，空心台阶套筒4的内径在初始冷态安装时与阀杆3外径的间隙为0.15mm。
49.空心台阶套筒4的径向膨胀系数小于阀杆3的径向膨胀系数，弹性套箍5的径向膨胀系数不大于空心台阶套筒4的径向膨胀系数；当阀体1的p0侧温度升高时，阀杆3受热后与空心台阶套筒4的间隙逐渐趋近于0(阀杆3的径向尺寸受热时膨胀至最大时，阀杆3与空心台阶套筒4的间隙为0)，保障阀杆3与空心台阶套筒4在运行时不会发生卡涩。如此设置，进一步降低了阀杆3与空心台阶套筒4在运行时的间隙，提高了阀杆3的密封效果。
50.随着进汽阀门的开启，阀杆3和弹性密封单元被蒸汽压力推动至阀体1的低压侧(即p1侧)，直至空心台阶套筒4大直径轴段的端面与密封圈2-1紧密相抵，当阀杆停止运动时，在蒸汽压力差(p0＞p1)的作用下，弹性密封单元始终与密封圈2-1紧密贴合，进而实现阀杆3的密封。
51.空心台阶套筒4为两个结构相同的对接瓣扣合而成的套筒，空心台阶套筒4的内圆周面上沿圆周方向开有环形槽4-1，空心台阶套筒4小直径轴段的长度二分之一处开有排污孔4-2，排污孔4-2与环形槽4-1连通；
52.弹性套箍5壁厚最薄处沿轴线方向开有伸缩缝5-2，弹性套箍5两端面的内径边缘处设置有凹槽5-1。两个弹性套箍5均以过盈配合的方式套装在空心台阶套筒4小直径的轴段上，且空心台阶套筒4小直径轴段的长度等于两个弹性套箍5的轴向长度的累加和。
53.在空心台阶套筒4与弹性套箍5装配时，使两条伸缩缝5-2均与空心台阶套筒4的扣合面垂直，同时使两条伸缩缝5-2在圆周方向上的夹角为180
°
，如此当空心台阶套筒4与弹性套箍5装配后，环形槽4-1、排污孔4-2、凹槽5-1和伸缩缝5-2组成了排污通道。
54.进汽阀门在长期使用过程中，阀杆3的外圆周面上会附着水垢、产生氧化皮，随着阀杆3的轴向移动，空心台阶套筒4可将阀杆3上的水垢、氧化皮在摩擦的作用下剥离下来，并通过排污通道排出，进而避免水垢、氧化皮磨损阀杆3的表面。
55.本发明已以较佳实施方式揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业技术人员，未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施案例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围。

技术特征：
1.一种汽轮机阀杆用的密封装置，其特征在于：包括依次套设在阀杆(3)上的端盖(2)和弹性密封单元；所述端盖(2)通过螺栓与阀体(1)连接，且端盖(2)朝向阀体(1)的端面上安装有密封圈(2-1)，端盖(2)的内径与阀杆(3)的外径间隙配合；所述布置在阀体(1)内的弹性密封单元包括空心台阶套筒(4)和两个弹性套箍(5)；所述每个弹性套箍(5)的径向膨胀系数不大于空心台阶套筒(4)的径向膨胀系数，弹性套箍(5)的内孔与外圆周面偏心设置，弹性套箍(5)壁厚最薄处沿轴线方向开有伸缩缝(5-2)，弹性套箍(5)两端面的内径边缘处设置有凹槽(5-1)；所述空心台阶套筒(4)为两个结构相同的对接瓣扣合而成的套筒，且空心台阶套筒(4)的径向膨胀系数小于阀杆(3)的径向膨胀系数；两个弹性套箍(5)均以过盈配合的方式套装在空心台阶套筒(4)小直径的轴段上，且空心台阶套筒(4)小直径轴段的长度等于两个弹性套箍(5)的轴向长度的累加和；空心台阶套筒(4)的内圆周面上沿圆周方向开有环形槽(4-1)，且空心台阶套筒(4)的内圆周面与阀杆(3)的外圆周面间隙配合；空心台阶套筒(4)小直径轴段的长度二分之一处开有排污孔(4-2)，排污孔(4-2)与环形槽(4-1)连通，排污孔(4-2)的轴线与空心台阶套筒(4)的扣合面垂直。2.根据权利要求1所述的一种汽轮机阀杆用的密封装置，其特征在于：所述空心台阶套筒(4)的内径在初始冷态安装时与阀杆(3)外径的间隙为0.15mm。3.根据权利要求2所述的一种汽轮机阀杆用的密封装置，其特征在于：所述两条伸缩缝(5-2)均与空心台阶套筒(4)的扣合面垂直。4.根据权利要求3所述的一种汽轮机阀杆用的密封装置，其特征在于：所述两条伸缩缝(5-2)在圆周方向上的夹角为180
°
。5.根据权利要求4所述的一种汽轮机阀杆用的密封装置，其特征在于：所述排污孔(4-2)的半径与凹槽(5-1)的槽宽相同。6.根据权利要求5所述的一种汽轮机阀杆用的密封装置，其特征在于：所述伸缩缝(5-2)的宽度为1mm。7.根据权利要求6所述的一种汽轮机阀杆用的密封装置，其特征在于：所述半套筒(4)和弹性套箍(5)的材质均为橡胶。

技术总结
一种汽轮机阀杆用的密封装置，它涉及一种密封装置。本发明为了解决目前阀杆与密封套之间的间隙过大导致密封效果差，且增加阀杆和阀门的体积，为进汽阀门的安装、检修工作带来不便的问题。本发明的阀杆受热后与空心台阶套筒的间隙逐渐趋近于0，进一步降低了阀杆与空心台阶套筒在运行时的间隙，提高了阀杆的密封效果，同时保障阀杆与空心台阶套筒在运行时不会发生卡涩，其次本发明的环形槽、排污孔、凹槽和伸缩缝组成了排污通道。随着阀杆的轴向移动，空心台阶套筒可将阀杆上的水垢、氧化皮在摩擦的作用下剥离下来，并通过排污通道排出，进而避免水垢、氧化皮磨损阀杆的表面。本发明用于汽轮机阀杆的密封。汽轮机阀杆的密封。汽轮机阀杆的密封。


技术研发人员：邸强 孔德朋 张洋洋 韩旭 姜诺 吴雨泽 郭红伟 刘其瑞 魏晨阳 王常明
受保护的技术使用者：哈尔滨汽轮机厂有限责任公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/8/9