技術領域：

本發(fā)明屬于密封技術領域，尤其涉及一種囊式碳環(huán)密封。

背景技術：
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碳環(huán)密封由于安裝便捷，密封性好，維護檢修簡單，不需復雜的潤滑、冷卻等外系統(tǒng)，廣泛應用于汽輪機、通風機、鼓風機、壓縮機、離心機和trt及煤氣加壓站風機等軸封。碳環(huán)密封屬于浮動密封的一種，因其材質為碳石墨而得名。碳環(huán)密封為浮環(huán)密封氣體節(jié)流式非接觸密封，它的密封原理是靠密封氣體在浮環(huán)與軸套之間形成氣膜，產生節(jié)流降壓，阻止高壓側氣體流向低壓側。根據軸承油膜原理可知，如浮環(huán)與軸完全同心，則不會產生氣膜浮力，如浮環(huán)與軸偏心，則軸轉動時將會產生氣膜浮力，該浮力使浮環(huán)浮起而使偏心減小，當偏心減小到一定程度時產生的浮力正好與浮環(huán)重量相等，便達到了動態(tài)平衡。由于浮環(huán)的輕質量，因此動態(tài)平衡的偏心是很小的，即浮環(huán)會自動與軸基本保持同心，避免軸和浮環(huán)的磨損，此為浮環(huán)密封的優(yōu)點。

正常工作情況下，浮環(huán)與軸或軸套基本處于非接觸狀態(tài)，隨著壓縮機等設備規(guī)格越來越大，作為軸封的碳環(huán)的尺寸也不斷加大，重量越來越重，因氣體具可壓縮性，碳環(huán)與軸間間隙很小，尤其是在低壓狀態(tài)下對碳環(huán)能產生的浮力有限，因此如何減輕碳環(huán)重量，形成氣體渦流隔斷介質氣體，達到密封目的已成為亟待解決的問題。

技術實現要素：
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針對現有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種能減輕碳環(huán)重量、密封效果更好、運行更穩(wěn)定的囊式碳環(huán)密封。

本發(fā)明采用如下技術方案：提供一種囊式碳環(huán)密封，包括密封腔體、多個碳環(huán)組件和軸套，所述碳環(huán)組件安裝于所述密封腔體內，所述密封腔體安裝在設備密封腔內，所述碳環(huán)組件套裝在所述軸套上，每一所述碳環(huán)組件的碳環(huán)內孔凹設有至少一排沿碳環(huán)內孔的孔圓周均勻排布的囊孔。

所述囊孔的軸線垂直相交于所述碳環(huán)組件中碳環(huán)的軸線；或所述囊孔順時針方向或逆時針方向傾斜設置，即以所述囊孔的軸線在垂直相交于所述碳環(huán)的軸線時所在的直線為基準線，所述囊孔的軸線與所述基準線之間存在相同夾角，所述夾角的取值范圍為大于0°小于45°。所述囊孔的內部空間為水滴形、圓柱形、頂面為球面的圓柱形、圓錐形、半球形、圓臺形、圓球形或圓臺與圓錐組合而成，即所述圓臺的較大直徑的底面與所述圓錐的底面相貼合后形成的形狀。

所述密封腔體內設有多個環(huán)形凹槽，所述多個碳環(huán)組件對應安裝于所述多個環(huán)形凹槽內，所述密封腔體為剖分式結構，包括上密封腔體和下密封腔體，所述上密封腔體和所述下密封腔體通過定位銷和螺栓固定連接；

進一步地，每一所述碳環(huán)組件包括分瓣式碳環(huán)、拉簧和定位片，所述分瓣式碳環(huán)為三瓣式結構，其中一瓣碳環(huán)上設有碳環(huán)卡槽，所述定位片一端位于所述碳環(huán)卡槽內，另一端固定在所述密封腔體的定位卡槽內，且所述定位片上設有通孔，所述拉簧穿過所述通孔捆扎在所述分瓣式碳環(huán)的外圓，將所述分瓣式碳環(huán)扎緊。

或所述密封腔體為整體式結構，包括整體式密封腔和密封后蓋，所述整體式密封腔與所述密封后蓋通過螺栓固定連接；

進一步地，每一所述碳環(huán)組件包括摩擦環(huán)和整體式碳環(huán)，所述整體式碳環(huán)的高壓側設置有彈簧，所述整體式碳環(huán)收容在所述摩擦環(huán)內，使所述彈簧位于所述摩擦環(huán)與所述整體式碳環(huán)之間，所述摩擦環(huán)上設置有防轉銷，所述整體式碳環(huán)設有供所述防轉銷插入的凹槽，所述防轉銷對應插入所述凹槽中，以阻擋所述整體式碳環(huán)隨軸轉動。

每一所述碳環(huán)組件的碳環(huán)內孔的圓周上設有環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽的個數與所述碳環(huán)組件上囊孔的排數對應，所述環(huán)形凹槽和與其對應的所述一排囊孔相通。

本發(fā)明與現有技術相比，具有的有益效果：

本發(fā)明的碳環(huán)組件的碳環(huán)內孔均凹設有至少一排沿碳環(huán)內孔的孔圓周均勻排布的囊孔，減輕了碳環(huán)重量，適合大尺寸碳環(huán)密封，尤其在大型低壓工況，浮動性更好，可防止因碳環(huán)過重浮動性差而磨軸，進而影響設備主軸的穩(wěn)定性；因所述囊孔是沿碳環(huán)內孔的圓周均勻設置，所以產生的氣體渦流沿軸向旋轉趨勢減弱，可防止激震現象產生；所述囊孔內形成的氣體渦流可隔斷介質氣體，進一步地，當所述囊孔為朝著順時針方向或逆時針方向傾斜設置時，即與軸旋轉方向一致時，氣體渦流更容易進入到所述囊孔內，密封效果更好。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的一實施例提供的囊式碳環(huán)密封的主視圖；

圖2為圖1所示的囊式碳環(huán)密封a-a剖視圖；

圖3為圖2所示的碳環(huán)組件中分瓣式碳環(huán)的主視圖；

圖4為圖3所示的分瓣式碳環(huán)b-b剖視圖；

圖5為本發(fā)明的碳環(huán)內孔上囊孔朝逆時針方向傾斜設置的結構示意圖；

圖6為本發(fā)明的另一實施例提供的囊式碳環(huán)密封的結構示意圖；

圖7為本發(fā)明的碳環(huán)的囊孔內部空間為水滴形的結構示意圖；

圖8為本發(fā)明的碳環(huán)的囊孔內部空間為圓柱形的結構示意圖；

圖9為本發(fā)明的碳環(huán)的囊孔內部空間為頂面是球面的圓柱形的結構示意圖；

圖10為本發(fā)明的碳環(huán)的囊孔內部空間為圓錐形的結構示意圖；

圖11為本發(fā)明的碳環(huán)的囊孔內部空間為半球形的結構示意圖；

圖12為本發(fā)明的碳環(huán)的囊孔內部空間為圓臺形的結構示意圖；

圖13為本發(fā)明的碳環(huán)的囊孔內部空間為圓臺與圓錐組合而成的形狀的結構示意圖；

圖14為本發(fā)明的碳環(huán)的囊孔內部空間為球形的結構示意圖；

圖15為本發(fā)明的碳環(huán)的囊孔為雙排，囊孔內部空間為圓柱形的結構示意圖；

圖中：1-定位片；2-拉簧；3-軸套；4-分瓣式碳環(huán)；5-密封腔體；6-下密封腔體；7-定位銷；8-螺栓；9-上密封腔體，10-囊孔，11-碳環(huán)卡槽，12-整體式密封腔，13-密封后蓋，14-摩擦環(huán)，15-彈簧，16-整體式碳環(huán)，17-防轉銷，18-環(huán)形凹槽。

具體實施方式：

下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實施例1：

如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供一種囊式碳環(huán)密封，包括密封腔5，多個碳環(huán)組件和軸套3。所述密封腔體5為剖分式結構，包括上密封腔體9和下密封腔體6，所述上密封腔體9和所述下密封腔體6通過定位銷7和螺栓8固定連接，所述密封腔體5內設有多個環(huán)形凹槽，所述碳環(huán)組件安裝于所述環(huán)形凹槽內，所述密封腔體5安裝在設備密封腔內，所述碳環(huán)組件套裝在所述軸套3上。如圖2、圖3和圖4所示，每一所述碳環(huán)組件包括分瓣式碳環(huán)4、拉簧2和定位片1，所述分瓣式碳環(huán)4為三瓣式結構，其中一瓣碳環(huán)上設有碳環(huán)卡槽11，所述定位片1一端位于所述碳環(huán)卡槽11內，另一端固定在所述密封腔體5的定位卡槽內，且所述定位片1上設有通孔，所述拉簧2穿過所述通孔捆扎在所述分瓣式碳環(huán)4的外圓，具體地，所述拉簧2收容在所述分瓣式碳環(huán)4外圓上的凹槽內，將所述分瓣式碳環(huán)4扎緊為一個整圓。

如圖3和圖4所示，每一所述分辨式碳環(huán)4內孔均凹設有一排沿所述分瓣式碳環(huán)4內孔的孔圓周均勻分布的囊孔10，根據具體工況，如壓力、轉速等來確定所述一排囊孔10均布的個數、所述囊孔10的深度、孔徑的大??；進一步地，為了盡可能的減小直通效應，每一所述碳環(huán)組件的碳環(huán)內孔的孔圓周上設有與所述一排囊孔10對應的環(huán)形凹槽18，所述環(huán)形凹槽18與所述一排囊孔10相通。所述囊孔10的軸線垂直相交于所述分瓣式碳環(huán)4軸線，所述囊孔10的內部空間為水滴形，可參見圖7。

進一步地，在其他實施例中，每一所述碳環(huán)內孔的孔圓周均凹設有至少一排所述囊孔10，所述囊孔10的個數、大小及深度根據具體工況，如壓力、轉速等確定，囊孔10的排數視碳環(huán)厚度確定。每一所述分瓣式碳環(huán)4內孔的孔圓周設有徑向凹陷的環(huán)形凹槽18的個數與其上囊孔10的排數對應，如圖15所示，所述分瓣式碳環(huán)4上的囊孔10為雙排，對應的環(huán)形凹槽18為并列的兩個。

實施例2：

本實施例與實施例1的區(qū)別在于所述囊孔10的內部空間為圓柱形，如圖8所示。

實施例3：

本實施例與實施例1的區(qū)別在于所述囊孔10的內部空間為頂面為球面的圓柱形，如圖9所示。

實施例4：

本實施例與實施例1的區(qū)別在于所述囊孔10的內部空間為圓錐形，如圖10所示。

實施例5：

本實施例與實施例1的區(qū)別在于所述囊孔10的內部空間為半球形，如圖11所示。

實施例6：

本實施例與實施例1的區(qū)別在于所述囊孔10的內部空間為圓臺形，如圖12所示。

實施例7：

本實施例與實施例1的區(qū)別在于所述囊孔10的內部空間為圓臺與圓錐組合而成，即所述圓臺的較大直徑的底面與所述圓錐的底面相貼合后形成的形狀，如圖13所示。

實施例8：

本實施例與實施例1的區(qū)別在于所述囊孔10的內部空間為圓球形，如圖14所示。

進一步地，實施例1中的囊孔10在其他實施例中可以是朝著順時針方向或逆時針方向傾斜設置，即以所述囊孔10的軸線在垂直相交于所述分瓣式碳環(huán)4的軸線時所在的直線為基準線，所述囊孔10的軸線與所述基準線之間存在相同夾角所述夾角的取值范圍為大于0°小于45°，具體參見下述的實施例9。

實施例9：

如圖5所示，本實施例與實施例1的區(qū)別在于所述囊孔10朝逆時針方向傾斜設置，所述囊孔10的軸線與所述基準線之間的夾角為35°，35°為優(yōu)選值；所述囊孔10的內部空間為圓柱形。所述囊孔10的內部空間也可以是水滴形、頂面為球面的圓柱形、圓錐形、半球形、圓臺形或圓臺與圓錐組合而成，即所述圓臺的較大直徑的底面與所述圓錐的底面相貼合后形成的形狀。

實施例10：

本實施例與實施例1的區(qū)別在于：如圖6所示，所述密封腔體5為整體式，包括整體式密封腔12和密封后蓋13，所述整體式密封腔12與所述密封后蓋13通過螺栓8固定連接，所述多個碳環(huán)組件并列安裝在所述整體式密封腔12內，并套裝在所述軸套3上，每一所述碳環(huán)組件包括摩擦環(huán)14和整體式碳環(huán)16，所述整體式碳環(huán)16的高壓側設置有彈簧15，所述整體式碳環(huán)16收容在所述摩擦環(huán)14內，使所述彈簧15位于所述摩擦環(huán)14與所述整體式碳環(huán)16之間，所述摩擦環(huán)14上設置有防轉銷，所述整體式碳環(huán)16設有供所述防轉銷插入的凹槽，所述防轉銷對應插入所述凹槽中，以阻擋所述整體式碳環(huán)16隨軸轉動。所述彈簧15為塔簧，所述彈簧15用于使所述碳環(huán)組件中的整體式碳環(huán)16與相鄰的所述碳環(huán)組件中的摩擦環(huán)14緊密接觸，防止氣體從中漏出。所述整體式碳環(huán)16為整體石墨式，即由一整塊石墨加工而成；或石墨鑲嵌式，即所述整體式碳環(huán)16內部為石墨、外層為金屬，所述金屬為鈦金屬。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明權利要求所限定的范圍。