專利名稱：一種波紋式彈性密封及回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器密封裝置的制作方法
一種波紋式彈性密封及回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器密封裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于熱交換設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的密封裝 置，屬于火力發(fā)電廠鍋爐機(jī)組熱交換設(shè)備的關(guān)鍵部件。本發(fā)明同樣適用于煙氣脫硫和脫 氮系統(tǒng)中的回轉(zhuǎn)式煙氣加熱器。
背景技術(shù)：
回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器是利用鍋爐排煙的熱量來預(yù)熱空氣的熱交換設(shè)備，一般安裝 在電站燃煤鍋爐尾部的垂直煙道中?；剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器存在較為嚴(yán)重的漏風(fēng)問題，主 要原因是由于回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的轉(zhuǎn)動部分與靜止部分之間有間隙，回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱 器的空氣側(cè)與煙氣側(cè)之間有相當(dāng)大的壓差，因此正壓的空氣就會通過回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器 動、靜部分之間的間隙漏入負(fù)壓的煙氣之中；同時(shí)，轉(zhuǎn)子隨溫度變化發(fā)生不規(guī)則的蘑菇 狀變形以及轉(zhuǎn)子偏心、制造誤差等原因，引起密封與密封面之間的間隙過大。
密封裝置是解決回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)問題的重要部件，根據(jù)轉(zhuǎn)子上的安裝位 置分為徑向密封、軸向密封和環(huán)向密封(包括內(nèi)緣環(huán)向密封和外緣環(huán)向密封)。但回轉(zhuǎn)式 空氣預(yù)熱器原有的密封裝置是密封直板，由于彈性較差、預(yù)留間隙過大，不能很好地密 封，使漏風(fēng)加大。解決漏風(fēng)問題主要是從回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)著手，較為常見的密 封解決方案是采用非接觸式密封裝置，如間隙控制系統(tǒng)和雙密封技術(shù)，已在目前大部分 回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器中廣泛使用，但由于仍然存在密封間隙，漏風(fēng)較大，不能進(jìn)一步地解 決回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)問題。
接觸式密封裝置是解決回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)問題的發(fā)展方向，也是本領(lǐng)域的 研究熱點(diǎn)。合頁式彈簧密封和刷式密封是目前較為常見的接觸式密封裝置，但都存在 一些不足合頁式彈簧密封存在高溫工況下合頁易咬死、彈簧易失效、密封易磨損等問 題；刷式密封存在刷毛制造困難、易磨損折斷、有漏風(fēng)縫隙、無法滿足使用壽命要求等 問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的波紋式 彈性密封裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、全面密封、有效降低漏風(fēng)、密封效果好、使 用壽命長的優(yōu)點(diǎn)，以求達(dá)到減少回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器漏風(fēng)的目的。
為此，本發(fā)明提供了一種波紋式彈性密封，包括耐磨端13、彈性元件14、固定 端15和螺栓孔16，其中的彈性元件14為具有波紋形狀的彈性鋼片，耐磨端13是用耐熱 鋼板夾緊彈性元件14的摩擦部位而成，固定端15是用耐熱鋼板夾緊彈性元件14固定部 位而成，在固定端15上設(shè)置有用于將波紋式彈性密封固定于支撐位置的螺栓孔16。
上述的波紋式彈性密封的耐磨端可以沿轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向呈鈍角傾斜，以減少對 密封的磨損。波紋式彈性密封各部分均選擇特殊金屬材料，適用于高溫、高粉塵的鍋 爐工況。在密封耐磨端可以加裝耐磨耐高溫的刷毛，使密封更好地適應(yīng)凸凹不同的密封
上述的波紋式彈性密封波紋型式包括U型和V型及其衍變型式。發(fā)明人研究 認(rèn)為，彈性元件的波紋數(shù)目、波紋寬度、波紋深度、彈性鋼片的厚度和長度對波紋式彈 性密封的彈性有顯著影響，其中，波紋數(shù)目、波紋寬度、波紋深度、彈性鋼片長度的增 加對波紋式彈性密封的彈性有增強(qiáng)作用，彈性鋼片的厚度的增加對波紋式彈性密封的彈 性有減弱作用。根據(jù)密封空間、工況、密封材料等因素酌情選取型彈性元件的波紋數(shù) 目、波紋寬度、波紋深度、彈性鋼片的厚度和長度。波紋數(shù)目一般為1波、2波、3波、 4波、5波及以上，波紋可以在同側(cè)，也可以在異側(cè)，也可酌情選定。波紋寬度一般為 5mm、10mm、15mm、20mm,也可酌情選定。波紋深度一般為5mm、10mm、15mm、 20mm，也可酌情選定。彈性鋼片厚度一般為0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、 0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm，也可酌情選定。彈性鋼片長度一般為20mm、 30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm、100mm,也可酌情選定。
此外，本發(fā)明還提供了一種使用上述彈性密封、可用于回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的密 封裝置，包括徑向波紋式彈性密封21、軸向波紋式彈性密封22、內(nèi)緣環(huán)向波紋式彈性密 封23、熱端外緣環(huán)向波紋式彈性密封M、冷端外緣環(huán)向波紋式彈性密封25，其中的徑向 波紋式彈性密封21安裝在回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器每個(gè)倉隔板的冷熱兩端與扇形板相適應(yīng)的徑 向邊緣，軸向波紋式彈性密封22安裝在回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器每個(gè)倉隔板與弧形板相適應(yīng)的 軸向邊緣，內(nèi)緣環(huán)向波紋式彈性密封23安裝在回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子的冷熱端內(nèi)緣與扇 形板相適應(yīng)的環(huán)向邊緣，熱端外緣環(huán)向波紋式彈性密封M安裝在回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器外殼 的熱端邊緣與轉(zhuǎn)子角鐵相對應(yīng)的環(huán)向邊緣，冷端外緣環(huán)向波紋式彈性密封25安裝在回轉(zhuǎn) 式空氣預(yù)熱器外殼的冷端邊緣與轉(zhuǎn)子角鐵相對應(yīng)的環(huán)向邊緣；這些徑向波紋式彈性密封 21、軸向波紋式彈性密封22、內(nèi)緣環(huán)向波紋式彈性密封23、熱端外緣環(huán)向波紋式彈性密 封M、冷端外緣環(huán)向波紋式彈性密封25均為前述的波紋式彈性密封18，且這些波紋式彈 性密封的耐磨端13分別與扇形板、弧形板和轉(zhuǎn)子角鐵始終接觸，保持間隙為零，且留有 過盈量。通過維持適當(dāng)?shù)膹椓?，保持在密封和密封面之間絕對的接觸，防止密封從開口 處泄漏；波紋狀幾何設(shè)計(jì)和密封材料的彈性功能，使密封不斷地自我調(diào)整，以適應(yīng)回轉(zhuǎn) 式空氣預(yù)熱器因轉(zhuǎn)子蘑菇狀變形、轉(zhuǎn)子偏心、制造誤差等因素造成的密封間隙無規(guī)律變 化；在高溫下，波紋狀結(jié)構(gòu)具有類似膨脹節(jié)的熱膨脹功能；通過消除密封和密封面之間 的間隙，空氣預(yù)熱器空氣側(cè)和煙氣側(cè)之間的泄漏大幅度地減少；利用現(xiàn)有的支撐部件和 螺栓孔，將密封固定在原有密封的位置上，通過恰當(dāng)?shù)拿芊獍惭b和調(diào)整，保證在密封與 密封面之間維持適當(dāng)?shù)牧烷g隙；在密封固定部位加裝固定鋼片，增強(qiáng)密封的強(qiáng)度；在 與密封面接觸的密封摩擦部位加裝耐磨鋼片，進(jìn)行防磨損的處理、延長使用壽命；不需 要對回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器進(jìn)行修改。
上述的波紋式彈性密封裝置可以單獨(dú)使用，也可以與間隙控制系統(tǒng)和雙密封技 術(shù)等非接觸式密封裝置配合使用，有利于使已經(jīng)使用間隙控制系統(tǒng)或雙密封技術(shù)的回轉(zhuǎn) 式空氣預(yù)熱器進(jìn)一步降低漏風(fēng)。
本發(fā)明的效果本發(fā)明波紋式彈性密封裝置來替代傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器 密封裝置，或與間隙控制系統(tǒng)和雙密封技術(shù)等配合使用，使密封與密封面始終保持零間 隙接觸，并滿足轉(zhuǎn)子蘑菇狀變形、轉(zhuǎn)子偏心、制造誤差等原因造成的密封間隙無規(guī)律變化，實(shí)現(xiàn)了回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器在運(yùn)行中的無間隙密封。本發(fā)明的漏風(fēng)量是傳統(tǒng)密封 的1/5 1/10，有效地降低了漏風(fēng)量，具有結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、密封效果好、可靠性 好、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，提高了鍋爐的熱效率，節(jié)約了能源的消耗，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明波紋式彈性密封裝置的示意圖。
圖3為本發(fā)明波紋式彈性密封的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明波紋式彈性密封的U型及其衍變型式的示意圖。
圖5為本發(fā)明波紋式彈性密封的V型及其衍變型式的示意圖。
圖6為本發(fā)明帶耐磨端傾角的波紋式彈性密封的示意圖。
圖7為本發(fā)明帶刷毛的波紋式彈性密封的示意圖。
圖8為本發(fā)明徑向波紋式彈性密封的示意圖。
圖9為本發(fā)明軸向波紋式彈性密封的示意圖。
圖10為本發(fā)明內(nèi)緣環(huán)向波紋式彈性密封的示意圖。
圖11為本發(fā)明熱端外緣環(huán)向波紋式彈性密封的示意圖。
圖12為本發(fā)明冷端外緣環(huán)向波紋式彈性密封的示意圖。
圖13為本發(fā)明波紋式彈性密封裝置與間隙控制系統(tǒng)配合使用的示意圖。
圖14為本發(fā)明波紋式彈性密封裝置與雙密封技術(shù)配合使用的示意圖。
圖中1、轉(zhuǎn)子，2、外殼，3、轉(zhuǎn)軸，4、中心筒，5、倉隔板，6、扇形板， 7、弧形板，8、徑向密封，9、軸向密封，10、內(nèi)緣環(huán)向密封，11、熱端外緣環(huán)向密封， 12、冷端外緣環(huán)向密封，13、耐磨端，14、彈性元件，15、固定端，16、螺栓孔，17， 刷毛，18、波紋式彈性密封，19、螺栓，20、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向，21、徑向波紋式彈性密 封，22、軸向波紋式彈性密封，23、內(nèi)緣環(huán)向波紋式彈性密封，24、熱端外緣環(huán)向波紋 式彈性密封，25、冷端外緣環(huán)向波紋式彈性密封，26、轉(zhuǎn)子角鐵，27、支撐角鐵，28、 探頭。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步的描述。
以二分倉回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器為例，本發(fā)明的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器主體結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。安裝在外殼2內(nèi)的轉(zhuǎn)子1繞轉(zhuǎn)軸3緩慢旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子1沿徑向被若個(gè)倉隔板5平均 分隔為若個(gè)扇形倉格，一般為M或36或48個(gè)倉格，在外殼2上下沿徑向有兩對扇形板 6(共四塊)，在外殼2軸向有兩塊弧形板7，在轉(zhuǎn)子1的每個(gè)倉隔板5冷熱端徑向安裝徑 向密封8的位置上安裝徑向波紋式彈性密封21，在轉(zhuǎn)子1的每個(gè)倉隔板5軸向安裝軸向密 封9的位置上安裝軸向波紋式彈性密封22，在轉(zhuǎn)子1的冷熱端內(nèi)緣環(huán)向安裝內(nèi)緣環(huán)向密封 10的位置上安裝內(nèi)緣環(huán)向波紋式彈性密封23，在外殼2的熱端邊緣環(huán)向安裝熱端外緣環(huán) 向密封11的位置上安裝熱端外緣環(huán)向波紋式彈性密封M，在外殼2的冷端邊緣環(huán)向安裝 冷端外緣環(huán)向密封12的位置上安裝冷端外緣環(huán)向波紋式彈性密封25，上述的波紋式彈性密封18與扇形板6、弧形板7和轉(zhuǎn)子角鐵沈始終接觸，保持間隙為零，且留有過盈量， 如圖2所示。
上述中的本發(fā)明波紋式彈性密封18由耐磨端13、彈性元件14和固定端15三部 分組成，如圖3所示，具有彈性彎曲和回復(fù)伸直的自動調(diào)節(jié)功能，以適應(yīng)轉(zhuǎn)子1蘑菇狀 變形、轉(zhuǎn)子1偏心、制造誤差等原因造成的密封間隙無規(guī)律變化；同時(shí)，提供適當(dāng)?shù)膹?力，保持在密封和密封面之間絕對的接觸，通過消除密封和密封面之間的間隙，空氣預(yù) 熱器空氣側(cè)和煙氣側(cè)之間的泄漏大幅度地減少，是本發(fā)明的核心技術(shù)。彈性元件14是 波紋式彈性密封18的主要部分，通過波紋狀幾何設(shè)計(jì)和彈性材料提供密封的彈性功能。 彈性元件14的波紋狀幾何設(shè)計(jì)主要是U型或V型及其衍變型式的波紋，如圖4、圖5所 示，可以根據(jù)具體密封空間、工況、密封材料等因素酌情選取型式。耐磨端13是用耐磨 鋼板夾緊彈性元件14的摩擦部位，具有減少密封接觸磨損、延長使用壽命的作用。耐磨 端13可以沿轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)方向呈鈍角傾斜，如圖6所示，以減少對密封的磨損。在耐磨 端13還可以加裝耐磨耐高溫的刷毛17，如圖7所示，使耐磨端13更好地適應(yīng)凸凹不同的 密封面。固定端15是用耐熱鋼板夾緊彈性元件14的固定部位，具有將波紋式彈性密封 18固定在支撐位置的螺栓孔16，具有加強(qiáng)密封強(qiáng)度、固定密封的作用。
對于上述中的本發(fā)明波紋式彈性密封18的安裝，是利用現(xiàn)有的支撐部件和螺栓 孔16，在轉(zhuǎn)子1的每個(gè)倉隔板5冷熱端沿著徑向安裝徑向波紋式彈性密封21，與外殼2 上的扇形板6相配合，形成密封，如圖8所示；在轉(zhuǎn)子1的每個(gè)倉隔板5軸向安裝軸向波 紋式彈性密封22，與外殼2上的弧形板7相配合，形成密封，如圖9所示；在轉(zhuǎn)子1的 冷熱端內(nèi)緣環(huán)向安裝內(nèi)緣環(huán)向波紋式彈性密封23，與外殼2上的扇形板6相配合，形成密 封，如圖10所示；在外殼2的熱端邊緣環(huán)向安裝熱端外緣環(huán)向波紋式彈性密封M，與轉(zhuǎn) 子1熱端的轉(zhuǎn)子角鐵26相配合，形成密封，如圖11所示；在外殼2的冷端邊緣環(huán)向安裝 冷端外緣環(huán)向波紋式彈性密封25，與轉(zhuǎn)子1冷端的轉(zhuǎn)子角鐵沈相配合，形成密封，如圖 12所示；利用螺栓孔16將上述的波紋式彈性密封18固定在原有密封的位置上時(shí)，通過 恰當(dāng)?shù)拿芊獍惭b和調(diào)整，保證在密封與密封面之間維持適當(dāng)?shù)牧?，使波紋式彈性密封18 與扇形板6、弧形板7和轉(zhuǎn)子角鐵沈始終接觸，保持間隙為零，且留有過盈量，防止空氣 通過轉(zhuǎn)子1與扇形板6、弧形板7和外殼2冷熱端邊緣之間的空隙漏入煙氣側(cè)。
針對在已經(jīng)使用間隙控制系統(tǒng)和雙密封技術(shù)等非接觸式密封裝置的回轉(zhuǎn)式空氣 預(yù)熱器，本發(fā)明波紋式彈性密封裝置可以與間隙控制系統(tǒng)和雙密封技術(shù)等非接觸式密封 裝置配合使用，如圖13、圖14所示，只須直接拆卸下安裝在具有間隙控制系統(tǒng)或雙密封 技術(shù)等非接觸式密封裝置的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器上的密封直板，再按要求安裝上波紋式彈 性密封18即可，可以在間隙控制系統(tǒng)或雙密封技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低回轉(zhuǎn)式空氣預(yù) 熱器的漏風(fēng)。
權(quán)利要求
1.一種波紋式彈性密封，包括耐磨端(13)、彈性元件(14)、固定端(15)和螺栓孔 (16)，其特征在于，所述的彈性元件(14)為具有波紋形狀的彈性鋼片，所述的耐磨端(13)是用耐熱鋼板夾緊彈性元件(14)的摩擦部位而成，所述的固定端(15)是用耐熱鋼板 夾緊彈性元件(14)固定部位而成，在所述的固定端(15)上設(shè)置有用于將波紋式彈性密封 固定于支撐位置的螺栓孔(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波紋式彈性密封，其特征在于所述的耐磨端(13)沿轉(zhuǎn)子的 旋轉(zhuǎn)方向呈鈍角傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波紋式彈性密封，其特征在于在所述的耐磨端(13)加裝有 耐磨耐高溫短刷毛(17)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波紋式彈性密封，其特征在于所述的彈性元件(14)的波紋 形狀為U型或者V型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波紋式彈性密封，其特征在于所述的彈性元件(14)的波紋 形狀的數(shù)量為1波、2波、3波、4波、5波或以上；波紋可以在同側(cè)，也可以在異側(cè)； 波紋寬度為5mm、10mm、15mm或者20mm ；波紋深度為5mm、10mm、15mm或者 20mm；每個(gè)波紋的寬度和深度既可以相同，也可以不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波紋式彈性密封，其特征在于用于制造所述的彈性元件(14)的彈性鋼片厚度為0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、 0.8mm、0.9mm 或者 lmm;彈性鋼片的長度為 20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、 70mm、80mm、90mm 或者 100mm。
7.—種回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器密封裝置，包括徑向波紋式彈性密封(21)、軸向波紋式彈 性密封(22)、內(nèi)緣環(huán)向波紋式彈性密封(23)、熱端外緣環(huán)向波紋式彈性密封(24)、冷端 外緣環(huán)向波紋式彈性密封(25)，其特征在于所述的徑向波紋式彈性密封(21)安裝在回轉(zhuǎn) 式空氣預(yù)熱器每個(gè)倉隔板的冷熱兩端與扇形板相適應(yīng)的徑向邊緣，所述的軸向波紋式彈 性密封(22)安裝在回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器每個(gè)倉隔板與弧形板相適應(yīng)的軸向邊緣，所述的內(nèi) 緣環(huán)向波紋式彈性密封(23)安裝在回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子的冷熱端內(nèi)緣與扇形板相適應(yīng) 的環(huán)向邊緣，所述的熱端外緣環(huán)向波紋式彈性密封(24)安裝在回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器外殼的 熱端邊緣與轉(zhuǎn)子角鐵相對應(yīng)的環(huán)向邊緣，所述的冷端外緣環(huán)向波紋式彈性密封(25)安裝 在回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器外殼的冷端邊緣與轉(zhuǎn)子角鐵相對應(yīng)的環(huán)向邊緣；所述的徑向波紋式 彈性密封(21)、軸向波紋式彈性密封(22)、內(nèi)緣環(huán)向波紋式彈性密封(23)、熱端外緣環(huán) 向波紋式彈性密封(24)、冷端外緣環(huán)向波紋式彈性密封(25)均為權(quán)利要求1至6中任何 一項(xiàng)所述的波紋式彈性密封，且這些波紋式彈性密封的耐磨端(13)分別與扇形板、弧形 板和轉(zhuǎn)子角鐵始終接觸，保持間隙為零，且留有過盈量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種波紋式彈性密封及回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器密封裝置，屬于熱交換設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。該波紋式彈性密封包括耐磨端(13)、彈性元件(14)、固定端(15)和螺栓孔(16)，其中的彈性元件為具有波紋形狀的彈性鋼片，耐磨端是用耐熱鋼板夾緊彈性元件的摩擦部位而成，固定端是用耐熱鋼板夾緊彈性元件固定部位而成?？捎糜诨剞D(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的密封裝置，則是將上述波紋式彈性密封分別安裝于倉隔板冷熱端徑向、倉隔板軸向、轉(zhuǎn)子冷熱端內(nèi)緣環(huán)向、外殼冷熱端邊緣，與扇形板、弧形板、轉(zhuǎn)子角鋼相配合形成密封。通過采用本發(fā)明所公開的彈性密封及彈性密封裝置，可使密封滿足轉(zhuǎn)子蘑菇狀變形、轉(zhuǎn)子偏心、制造誤差等原因造成的密封間隙無規(guī)律變化。
文檔編號F23L15/00GK102022543SQ20101057106
公開日2011年4月20日 申請日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者王慶峰 申請人:北京化工大學(xué)