專利名稱：一種波紋式彈性密封及回轉式空氣預熱器密封裝置的制作方法
一種波紋式彈性密封及回轉式空氣預熱器密封裝置技術領域
本發明屬于熱交換設備技術領域，具體涉及一種回轉式空氣預熱器的密封裝 置，屬于火力發電廠鍋爐機組熱交換設備的關鍵部件。本發明同樣適用于煙氣脫硫和脫 氮系統中的回轉式煙氣加熱器。
背景技術：
回轉式空氣預熱器是利用鍋爐排煙的熱量來預熱空氣的熱交換設備，一般安裝 在電站燃煤鍋爐尾部的垂直煙道中。回轉式空氣預熱器存在較為嚴重的漏風問題，主 要原因是由于回轉式空氣預熱器的轉動部分與靜止部分之間有間隙，回轉式空氣預熱 器的空氣側與煙氣側之間有相當大的壓差，因此正壓的空氣就會通過回轉式空氣預熱器 動、靜部分之間的間隙漏入負壓的煙氣之中；同時，轉子隨溫度變化發生不規則的蘑菇 狀變形以及轉子偏心、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式空氣預熱器漏風問題的重要部件，根據轉子上的安裝位 置分為徑向密封、軸向密封和環向密封(包括內緣環向密封和外緣環向密封)。但回轉式 空氣預熱器原有的密封裝置是密封直板，由于彈性較差、預留間隙過大，不能很好地密 封，使漏風加大。解決漏風問題主要是從回轉式空氣預熱器的結構著手，較為常見的密 封解決方案是采用非接觸式密封裝置，如間隙控制系統和雙密封技術，已在目前大部分 回轉式空氣預熱器中廣泛使用，但由于仍然存在密封間隙，漏風較大，不能進一步地解 決回轉式空氣預熱器的漏風問題。
接觸式密封裝置是解決回轉式空氣預熱器漏風問題的發展方向，也是本領域的 研究熱點。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、有漏風縫隙、無法滿足使用壽命要求等 問題。發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的缺陷，提供一種回轉式空氣預熱器的波紋式 彈性密封裝置，具有結構簡單、安裝方便、全面密封、有效降低漏風、密封效果好、使 用壽命長的優點，以求達到減少回轉式空氣預熱器漏風的目的。
為此，本發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子的旋轉方向呈鈍角傾斜，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。發明人研究 認為，彈性元件的波紋數目、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 目、波紋寬度、波紋深度、彈性鋼片的厚度和長度。波紋數目一般為1波、2波、3波、 4波、5波及以上，波紋可以在同側，也可以在異側，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，本發明還提供了一種使用上述彈性密封、可用于回轉式空氣預熱器的密 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、內緣環向波紋式彈性密 封23、熱端外緣環向波紋式彈性密封M、冷端外緣環向波紋式彈性密封25，其中的徑向 波紋式彈性密封21安裝在回轉式空氣預熱器每個倉隔板的冷熱兩端與扇形板相適應的徑 向邊緣，軸向波紋式彈性密封22安裝在回轉式空氣預熱器每個倉隔板與弧形板相適應的 軸向邊緣，內緣環向波紋式彈性密封23安裝在回轉式空氣預熱器轉子的冷熱端內緣與扇 形板相適應的環向邊緣，熱端外緣環向波紋式彈性密封M安裝在回轉式空氣預熱器外殼 的熱端邊緣與轉子角鐵相對應的環向邊緣，冷端外緣環向波紋式彈性密封25安裝在回轉 式空氣預熱器外殼的冷端邊緣與轉子角鐵相對應的環向邊緣；這些徑向波紋式彈性密封 21、軸向波紋式彈性密封22、內緣環向波紋式彈性密封23、熱端外緣環向波紋式彈性密 封M、冷端外緣環向波紋式彈性密封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。通過維持適當的彈力，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；波紋狀幾何設計和密封材料的彈性功能，使密封不斷地自我調整，以適應回轉 式空氣預熱器因轉子蘑菇狀變形、轉子偏心、制造誤差等因素造成的密封間隙無規律變 化；在高溫下，波紋狀結構具有類似膨脹節的熱膨脹功能；通過消除密封和密封面之間 的間隙，空氣預熱器空氣側和煙氣側之間的泄漏大幅度地減少；利用現有的支撐部件和 螺栓孔，將密封固定在原有密封的位置上，通過恰當的密封安裝和調整，保證在密封與 密封面之間維持適當的力和間隙；在密封固定部位加裝固定鋼片，增強密封的強度；在 與密封面接觸的密封摩擦部位加裝耐磨鋼片，進行防磨損的處理、延長使用壽命；不需 要對回轉式空氣預熱器進行修改。
上述的波紋式彈性密封裝置可以單獨使用，也可以與間隙控制系統和雙密封技 術等非接觸式密封裝置配合使用，有利于使已經使用間隙控制系統或雙密封技術的回轉 式空氣預熱器進一步降低漏風。
本發明的效果本發明波紋式彈性密封裝置來替代傳統的回轉式空氣預熱器 密封裝置，或與間隙控制系統和雙密封技術等配合使用，使密封與密封面始終保持零間 隙接觸，并滿足轉子蘑菇狀變形、轉子偏心、制造誤差等原因造成的密封間隙無規律變化，實現了回轉式空氣預熱器在運行中的無間隙密封。本發明的漏風量是傳統密封 的1/5 1/10，有效地降低了漏風量，具有結構簡單、施工方便、密封效果好、可靠性 好、使用壽命長等優點，提高了鍋爐的熱效率，節約了能源的消耗，具有明顯的經濟效益。
圖1為回轉式空氣預熱器的結構示意圖。
圖2為本發明波紋式彈性密封裝置的示意圖。
圖3為本發明波紋式彈性密封的結構示意圖。
圖4為本發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為本發明帶耐磨端傾角的波紋式彈性密封的示意圖。
圖7為本發明帶刷毛的波紋式彈性密封的示意圖。
圖8為本發明徑向波紋式彈性密封的示意圖。
圖9為本發明軸向波紋式彈性密封的示意圖。
圖10為本發明內緣環向波紋式彈性密封的示意圖。
圖11為本發明熱端外緣環向波紋式彈性密封的示意圖。
圖12為本發明冷端外緣環向波紋式彈性密封的示意圖。
圖13為本發明波紋式彈性密封裝置與間隙控制系統配合使用的示意圖。
圖14為本發明波紋式彈性密封裝置與雙密封技術配合使用的示意圖。
圖中1、轉子，2、外殼，3、轉軸，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、內緣環向密封，11、熱端外緣環向密封， 12、冷端外緣環向密封，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、轉子旋轉方向，21、徑向波紋式彈性密 封，22、軸向波紋式彈性密封，23、內緣環向波紋式彈性密封，24、熱端外緣環向波紋 式彈性密封，25、冷端外緣環向波紋式彈性密封，26、轉子角鐵，27、支撐角鐵，28、 探頭。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明實施例做進一步的描述。
以二分倉回轉式空氣預熱器為例，本發明的回轉式空氣預熱器主體結構，如圖1 所示。安裝在外殼2內的轉子1繞轉軸3緩慢旋轉，轉子1沿徑向被若個倉隔板5平均 分隔為若個扇形倉格，一般為M或36或48個倉格，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，在轉子1的每個倉隔板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，在轉子1的每個倉隔板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，在轉子1的冷熱端內緣環向安裝內緣環向密封 10的位置上安裝內緣環向波紋式彈性密封23，在外殼2的熱端邊緣環向安裝熱端外緣環 向密封11的位置上安裝熱端外緣環向波紋式彈性密封M，在外殼2的冷端邊緣環向安裝 冷端外緣環向密封12的位置上安裝冷端外緣環向波紋式彈性密封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伸直的自動調節功能，以適應轉子1蘑菇狀 變形、轉子1偏心、制造誤差等原因造成的密封間隙無規律變化；同時，提供適當的彈 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 熱器空氣側和煙氣側之間的泄漏大幅度地減少，是本發明的核心技術。彈性元件14是 波紋式彈性密封18的主要部分，通過波紋狀幾何設計和彈性材料提供密封的彈性功能。 彈性元件14的波紋狀幾何設計主要是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可以沿轉子1的旋轉方向呈鈍角傾斜，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，具有加強密封強度、固定密封的作用。
對于上述中的本發明波紋式彈性密封18的安裝，是利用現有的支撐部件和螺栓 孔16，在轉子1的每個倉隔板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；在轉子1的每個倉隔板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；在轉子1的 冷熱端內緣環向安裝內緣環向波紋式彈性密封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的熱端邊緣環向安裝熱端外緣環向波紋式彈性密封M，與轉 子1熱端的轉子角鐵26相配合，形成密封，如圖11所示；在外殼2的冷端邊緣環向安裝 冷端外緣環向波紋式彈性密封25，與轉子1冷端的轉子角鐵沈相配合，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，通過 恰當的密封安裝和調整，保證在密封與密封面之間維持適當的力，使波紋式彈性密封18 與扇形板6、弧形板7和轉子角鐵沈始終接觸，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。
針對在已經使用間隙控制系統和雙密封技術等非接觸式密封裝置的回轉式空氣 預熱器，本發明波紋式彈性密封裝置可以與間隙控制系統和雙密封技術等非接觸式密封 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或雙密封 技術等非接觸式密封裝置的回轉式空氣預熱器上的密封直板，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或雙密封技術的基礎上，進一步降低回轉式空氣預 熱器的漏風。
權利要求
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.根據權利要求1所述的波紋式彈性密封，其特征在于所述的耐磨端(13)沿轉子的 旋轉方向呈鈍角傾斜。
3.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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 形狀的數量為1波、2波、3波、4波、5波或以上；波紋可以在同側，也可以在異側； 波紋寬度為5mm、10mm、15mm或者20mm ；波紋深度為5mm、10mm、15mm或者 20mm；每個波紋的寬度和深度既可以相同，也可以不同。
6.根據權利要求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.—種回轉式空氣預熱器密封裝置，包括徑向波紋式彈性密封(21)、軸向波紋式彈 性密封(22)、內緣環向波紋式彈性密封(23)、熱端外緣環向波紋式彈性密封(24)、冷端 外緣環向波紋式彈性密封(25)，其特征在于所述的徑向波紋式彈性密封(21)安裝在回轉 式空氣預熱器每個倉隔板的冷熱兩端與扇形板相適應的徑向邊緣，所述的軸向波紋式彈 性密封(22)安裝在回轉式空氣預熱器每個倉隔板與弧形板相適應的軸向邊緣，所述的內 緣環向波紋式彈性密封(23)安裝在回轉式空氣預熱器轉子的冷熱端內緣與扇形板相適應 的環向邊緣，所述的熱端外緣環向波紋式彈性密封(24)安裝在回轉式空氣預熱器外殼的 熱端邊緣與轉子角鐵相對應的環向邊緣，所述的冷端外緣環向波紋式彈性密封(25)安裝 在回轉式空氣預熱器外殼的冷端邊緣與轉子角鐵相對應的環向邊緣；所述的徑向波紋式 彈性密封(21)、軸向波紋式彈性密封(22)、內緣環向波紋式彈性密封(23)、熱端外緣環 向波紋式彈性密封(24)、冷端外緣環向波紋式彈性密封(25)均為權利要求1至6中任何 一項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
本發明公開了一種波紋式彈性密封及回轉式空氣預熱器密封裝置，屬于熱交換設備技術領域。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。可用于回轉式空氣預熱器的密封裝置，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、轉子冷熱端內緣環向、外殼冷熱端邊緣，與扇形板、弧形板、轉子角鋼相配合形成密封。通過采用本發明所公開的彈性密封及彈性密封裝置，可使密封滿足轉子蘑菇狀變形、轉子偏心、制造誤差等原因造成的密封間隙無規律變化。
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 優先權日2010年11月26日
發明者王慶峰 申請人:北京化工大學