密封结构的制作方法

1.本发明涉及密封领域，具体涉及一种密封结构。


背景技术：

2.废热锅炉是利用工业生产过程中的余热来生产蒸汽的锅炉。它属于一种高温、高压的换热器。废热锅炉较早是用来产生一些低压蒸汽，回收的热量有限，只是作为生产的一般辅助性设备。随着生产技术的发展，废热锅炉的参数逐渐提高。废热锅炉由生产低压蒸汽的工艺锅炉转变为生产高压蒸汽的动力锅炉。研究的新成果在废热锅炉设计、制造、使用、安全管理等领域不断涌现。
3.废热锅炉与普通动力锅炉一样都是生产动力蒸汽的一种高温高压设备。所不同的是热源不同。它不是采用煤油、天然气、煤等燃料，而是利用化工生产工艺气中的废热。因此它既是一种能量回收装置，也是一种化工介质工艺设备。废热锅炉的共同特点是:操作条件比较恶劣(如高温、高压、热流强度大锅炉受压元件的热应力大等)，并要求连续、稳定地安全运行，对高温工艺气的温度和冷却速度的控制要求十分严格。废热锅炉的运行比常规锅炉更复杂。废热锅炉利用的是余热，不仅是高温气体的显热，而且还利用某些废气中所含少量的可燃物质(如一氧化碳、氢气、甲烷)等化学热能。例如催化裂解装置中再生器排出的再生气体，其温度可达550℃一750℃。另外催化裂解装置再生器排出的高温烟气中含有很多粉状催化剂。烟气中灰分含量高不但对流受热面的磨损加剧，而且因为受热面积灰严重，需要经常除灰和定期停炉清扫，给生产带来一定困难。有些高温烟气中含有较多的二氧化硫和三氧化硫使得烟气露点升高，受热面的低温腐蚀严重，检修工作量增加。
4.在废热锅炉中进行的是热量传递的过程，因此废热锅炉的基本结构也是一具有一定传热表面的换热设备。但是由于化工生产中，各种工艺条件和要求差别很大，因此化工用的废热锅炉结构类型也是多种多样的。
5.废热锅炉按照结构类型可分为管壳式和烟道式废热锅炉。对于管壳式废热锅炉，在结构上与管壳式换热器相同。所谓废热锅炉，主要是高温反应气(或高温介质)与冷却介质(一般是水)间接换热，使水在设备内沸腾气化，以回收高温介质中的热能。管壳式废热锅炉的特点是：结构紧凑，与其他形式的废热锅炉相比较，其单位换热面积的金属耗量较少，适应的介质和操作条件较为广泛。随着工艺条件的要求不同，它又具有不同的形式。
6.如图1所示，是一种目前的火管式卧置型式的废热锅炉，管程内走高温工艺气体，即高温工艺气体从左侧入口端法兰处的锥形封头进入，经锥形分配器流入换热管内，与管程外的水(或蒸汽)进行换热(放热)降温后，从右管箱流出；壳程走水，即水从与汽包下降管连接的入口进入壳程(管外)，与管内高温工艺气体换热(吸热)升温后，从上升管离开废热锅炉进入汽包进行汽水分离。实现废热回收。
7.废热锅炉左侧气体入口封头采用锥形，其目的为了使气体能均匀地分配于各换热管。入口端的法兰，即与锥体小端连接的法兰，采用不锈钢材质，法兰后端分叉，分别与封头锥体小端和保护板小端(气体分配器)对焊，保护板(气体分配器)材质为不锈钢，封头锥体
材质以及与壳程筒体连接的管程壳体(短节)为铬钼钢，锥体大端设备法兰(配对)均为铬钼钢。在锥体和保护板(气体分配器)之间形成的锥形环形空间，以及管程壳体(短节)与壳程筒体、柔性管板形成的夹层空间，均填充陶瓷纤维线作为隔热层2，以降低锥体、法兰(配对)和管程壳体(短节)处的温度，使其材质可以采用铬钼钢，而无需采用不锈钢材质，以降低设备造价。保护板兼做气体分配器，采用厚度为8mm的不锈钢板，以保护衬里不受气流冲刷，同时使气体能均匀地分配于各换热管。然现有技术仍存在一些缺点：1、长时间运行，出现隔热层10串气，隔热效果降低或丧失，将危及设备安全。2、保护板(气体分配器)与焊在柔性管板上的保护板(短节)之间没有密封，留一段空隙，高温工艺气体易串入填充隔热层的夹层空间，导致隔热层老化变形。3、铬钼钢外壳和法兰温度升高，强度降低，存在超温过载的安全隐患。


技术实现要素：

8.有鉴于此，本发明实施例旨在提出一种密封结构，避免由于过大温差应力造成结构破坏失效，密封隔热效果良好，且设备安全性和使用寿命有所保证。
9.本发明实施例的一种密封结构，包括：第一壳体和位于所述第一壳体一侧的第二壳体；环形缓冲套，与所述第一壳体连接，所述环形缓冲套具有朝向所述第二壳体的开口，所述开口的尺寸大于所述第二壳体的厚度；垫片，设置在所述环形缓冲套中；在第一温度下，所述环形缓冲套与所述第二壳体之间具有间距；在第二温度下，所述第二壳体部分伸入所述环形缓冲套内与所述垫片连接；其中，所述第二温度大于所述第一温度。
10.根据本发明的一个优选实施例，所述开口的两侧具有尾翼。
11.根据本发明的一个优选实施例，所述尾翼自所述开口的断裂面呈角度地向外翘起。
12.根据本发明的一个优选实施例，所述开口的角度小于180
°
。
13.根据本发明的一个优选实施例，所述环形缓冲套采用柔性材料制成。
14.根据本发明的一个优选实施例，所述垫片采用柔性材料制成。
15.根据本发明的一个优选实施例，所述第二壳体伸入所述环形缓冲套的端部具有倒角。
16.根据本发明的一个优选实施例，所述密封结构还包括位于所述第一壳体和所述第二壳体共同的一侧的第三壳体，所述第一壳体和所述第二壳体均通过一块隔板与所述第三壳体连接，两个所述隔板之间填充有隔热材料。
17.根据本发明的一个优选实施例，所述第一壳体、所述第二壳体、所述第三壳体以及所述隔板之间具有隔热层。
18.根据本发明的一个优选实施例，所述隔热材料中穿设有用于固定的锚固钉，所述锚固钉的端部固定在所述隔板上。
19.本发明实施例的密封结构，当温度升高时，第一壳体和第二壳体发生热膨胀，第二壳体端部热膨胀后伸入环形缓冲套中与垫片接触，第二壳体端部与环形缓冲套可以紧密接触，从而达到完全密封第一壳体和第二壳体，且垫片和环形缓冲套自带柔性调节，当受到第二壳体挤压时，可以适应一定范围内的形变，避免由于过大温差应力造成结构破坏失效，密封隔热效果良好，且设备安全性和使用寿命有所保证。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为一种现有的密封结构的示意图；
22.图2为图1中的i部分的放大示意图；
23.图3为本发明实施例的一种密封结构的示意图；
24.图4为本发明实施例的环形缓冲套的结构示意图；
25.图5为图3中ii部分在第一温度下的结构示意图；
26.图6为图3中ii部分在第二温度下的结构示意图。
27.附图标记说明：
28.第一壳体1，第二壳体2，环形缓冲套3，开口4，垫片5，尾翼6，
29.第三壳体7，隔板8，隔热材料9，隔热层10，锚固钉11。
具体实施方式
30.此说明书实施方式的描述应与相应的附图相结合，附图应作为完整的说明书的一部分。在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各结构的部分将以分别描述进行说明，值得注意的是，图中未示出或未通过文字进行说明的元件，为所属技术领域中的普通技术人员所知的形式。
31.此处实施例的描述，有关方向和方位的任何参考，均仅是为了便于描述，而不能理解为对本发明保护范围的任何限制。以下对于优选实施方式的说明会涉及到特征的组合，这些特征可能独立存在或者组合存在，本发明并不特别地限定于优选的实施方式。本发明的范围由权利要求书所界定。
32.如图1和图2所示，是一种现有的密封结构的示意图，图中示出的是一种列管式废热锅炉的半剖示意图，其包括处于一侧的锥形封头(未标示)，锥形封头包括处于外部充当外壳体的第三壳体7、处于内部充当内壳体的第一壳体1和第二壳体2，且内外壳体之间具有隔热层10。在锥形封头的旁边设有管程(未标示)，高温工艺气自锥形封头进入管程并与设置在管程外的水实现换热(详见背景技术)。其中，在常温下，第一壳体1和第二壳体2之间具有间隙，高温工艺气经过锥形封头时带动第一壳体1和第二壳体2热膨胀，使得第一壳体1和第二壳体2接近闭合，但不能保证完全闭合，不能保证完全密封，这种方式会导致一些问题，例如长时间运行出现隔热层10串气，隔热效果降低或丧失，将危及设备安全，且高温工艺气易进入内外壳体之间，损坏设备。
33.本发明实施例提出一种密封结构，用以解决上述问题：
34.如图3-图5所示，是本发明实施例的密封结构的示意图。所述密封结构包括第一壳体1、第二壳体2、环形缓冲套3和垫片5，第二壳体2位于第一壳体1的一侧，环形缓冲套3与第一壳体1连接，环形缓冲套3具有朝向第二壳体2的开口4，开口4的尺寸大于第二壳体2的厚度。如图4所示，在第一温度下，环形缓冲套3与第二壳体2之间具有间距。如图6所示，在第二温度下，第二壳体2至少部分伸入环形缓冲套3内与垫片5连接。
35.其中，第一温度小于第二温度，第一温度是常温工况，也即第二壳体2几乎未发生热膨胀时的温度，第二温度是高温工况，也即第二壳体2发生热膨胀以至于伸入环形缓冲套3中与垫片5接触挤压时的温度，在第二温度下第一壳体1和第二壳体2之间的空隙被封闭，形成密封效果。应理解，本实施例不对第一温度和第二温度的具体数值或范围作出限定，其不应被认为用于限制本实施例。具体来讲，由第一温度向第二温度转变时，第二壳体2逐渐热膨胀，随着第二壳体2的压紧，环形缓冲套3内的垫片5受到挤压，推动环形缓冲套3产生微变形，具有弹性缓冲和自协调性能。
36.应理解，本实施例以废热锅炉的密封结构为例进行说明，并不用于限制本实施例，本实施例的密封结构还可以用于其他内部不易安装到位的结构实现密封。
37.结合图1和图2，相比于现有技术中第一壳体1和第二壳体2在热膨胀后直接接触闭合，形成密封效果，本实施例通过环形缓冲套3和垫片5的设置给予弹性缓冲，一方面可以避免硬接触造成结构损伤，提高了设备的使用寿命和安全性，另一方面可以提高密封和隔热效果，提高换热效率。
38.环形缓冲套3可以是圆环形、椭圆环形，也可以是方环形，例如其横截面也可以是多边型，在本实施例中其是圆环形。
39.如图4和图5所示，在本实施例中，开口4的两侧具有尾翼6，尾翼6是自开口4的断面呈交度地向外翘起的结构，总体来讲，带有尾翼6的环形缓冲套3形似于符号ω。尾翼6可以提高环形缓冲套3在开口4处的结构强度，当环形缓冲套3受到垫片5推挤而微变形时更易保持结构稳定性。
40.如图5所示，在本实施例中，环形缓冲套3的开口4的角度小于180
°
，环形缓冲套3和垫片5均采用具有塑性形变特性的柔性材料制成，例如橡胶或其他本领域常见的柔性材料，以确保柔性自调节性能。
41.如图4所示，在本实施例中，第二壳体2伸入环形缓冲套3的端部具有倒角，保持第二壳体2伸入环形缓冲套3的开口4的形态。
42.在本实施例中，环形缓冲套3的直径尺寸、开口4尺寸、尾翼6尺寸和尾翼6角度均需根据工况参数经计算确定，同时，在计算时还应考虑第一壳体1和第二壳体2的受热膨胀能力，例如在第一温度和第二温度下的膨胀差数值。
43.如图3和图4所示，在本实施例中，密封结构还包括位于第一壳体1和第二壳体2共同的一侧的第三壳体7，也即第三壳体7为外壳体，第一壳体1和第二壳体2为内壳体，第一壳体1和第二壳体2均与第三壳体7之间通过隔板8连接，两个隔板8之间填充有隔热材料9，隔热材料中9中穿设有用于固定的锚固钉11，锚固钉11的数量不限，其两端固定在两侧的隔板8上，用于固定隔热材料9于两隔板8之间。第一壳体1、第二壳体2、第三壳体7以及隔板8之间具有隔热层10。本实施例可以有效避免隔热层10串气，提高隔热效果，提高热效率，降低第三壳体7及其他外部结构的温度，提高结构强度，保证设备安全，延长了设备各结构的使用寿命。
44.本发明实施例的密封结构，当温度升高时，第一壳体和第二壳体发生热膨胀，第二壳体端部热膨胀后伸入环形缓冲套中与垫片接触，第二壳体端部与环形缓冲套可以紧密接触，从而达到完全密封第一壳体和第二壳体，且垫片和环形缓冲套自带柔性调节，当受到第二壳体挤压时，可以适应一定范围内的形变，避免由于过大温差应力造成结构破坏失效，密
封隔热效果良好，且设备安全性和使用寿命有所保证。
45.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。