用于螺旋槽机械表面密封系统的密封环技术方案

一种密封系统，用于机罩和旋转轴间，防止高蒸汽压液体的泄漏。将横穿第一密封组件的液化碳氢化合物液体产生相变。如此形成的气体被第二密封组件密封。密封系统有多个螺旋槽，密封组件安装在轴和机罩之间。各密封组件有一主环和配环。组件限定一中间腔室，各环有密封面，一个密封面上顺流抽吸螺旋槽。逆流组件的槽有一逆轴旋转方向，其式样的脊／槽表面积之比大于某一值。密封墙部相对于槽部的表面积也最好大于某一值。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及防止液体流过设备例如泵的外壳沿轴周围泄漏的密封，特别涉及用于含有高蒸汽压液体，例如液化的碳氢化合物气体的密封和密封这种液体的方法。过去是采用两种类型的相间机械端面密封系统用于高蒸汽压液体的密封，这些系统是“湿式”接触型，必须在轴向两相隔机械密封端面间用泵压缓冲液体进行冷却。循环缓冲液(常用油)的系统包括泵，冷却器和储存器，这使装置更加复杂并且花费多。进一步说，机械密封，甚至带复杂的支持系统的，在泵压液化轻碳氢化合物时经常仅能维持几天。众所周知，端面机械密封的另一种型式，是干燥旋转气密封，在一个密封面上设有一系列的螺旋槽，它可以不用润滑油，这种类型的密封被美国专利US-4212475所公开，该专利授权给Josef sedy，并转让给本人。这个专利的主题在此被参考编入。后一种类型的密封已经用来解决气体密闭度问题，在美国专利US4212475中，Sedy披露并保护了最佳的干式旋转气密封的参数。这些参数包括密封墙宽度比、槽深、槽的角度和平衡比。Sedy所描述的密封是针对已成气态的液体并处于高压之下的密封度。本专利技术设法提供一种端面密封装置，它特别适用于处理具有高蒸汽压液体例如液化轻碳氢化合物(Light hydrocarbons)的设备。这在部分上已由某种程度被忽视的传统知识-冷却相对密封面所完成。然而，密封用来使第一阶段或组件的密封面之间的密封液体产生剪切热。可以相邻这使液体产生变成气体的相变，因此提供了一种密封能力。在任选的第二阶段，干式旋转气密封也可以用来有效地密封冷化了的液体。一般来说，槽表面的圆周长度相对于设置在槽面和公知的脊之间的无槽表面的圆周长度之比是一个设计密封表面的重要参数。这个脊/槽之比一般是1∶1。在径向方面，一个由槽和脊组成的环形带，在密封面径向边形成一个槽部而在密封面的其它径向边部形成一光滑的、整个无槽的环形带。密封墙部的径向宽度与槽部之比被称之为密封墙宽度比。一般用在机械密封上的密封墙宽度比是1∶1。Sedy是在US-4212475中披露和规定的密封墙宽度比大致在0.5和0.8之间。这些径向和圆周的尺寸比对提供密封气体的非接触机械端面密封是足够了。然而，在密封的液体例如蒸汽压液体时需要特殊考虑。例如，液化天然气在常温常压下是气态的。在更高的压力和更低温度下，天然气是液态的，在使用现有的机械端面密封和密封面设计时，可根据本专利技术通过增加天然气穿过密封时的剪切热进行改进。剪切热升高液化天然气的温度，而且将它转变为气体，这使密封更容易，而且泄漏更少。在US-4889348中提出一个用于高蒸汽压液体的端面密封机构，该专利权授给Amundson，et，al并转让给本人。这个专利的主题在此文适当处被参考编入。一种双重密封组件系统，采用一个内侧逆流组件的一个外侧顺流组件，每安装在轴上和机罩上，均已被Amundson.et.al提出。每个密封组件都有固定到机罩上的主环，和一个固定到轴上的配环。各环仍有相对的径向延伸的密封面，其中一个密封面有复数个顺流抽吸烟液槽，该槽从密封面的一个圆周延伸出来。逆流组件的密封环槽，其深度至少不超过大约100微英寸，所举的第二或顺流组件的槽，深度不小于逆流组件槽的深度。顺流组件槽深不超过大约200微英寸。本专利技术是一种机械端面密封和方法，其适用于处理液化轻碳氢化合物或其它高蒸汽压液体的设备。这通过使用是有逆流密封件和顺流密封组件的密封装置已实现。如在美国专利US-4889348中所描述的那样，或者变换成单个组件系统，如美国专利US-4212475中所述那样。由本专利技术所提供的改进能够适当与这两种中所述密封系统任意之一一起使用。应当理解，虽然本专利技术能够用一个单个组件构成一密封装置，但为安全起见，最好使用第二组件。此外，第二组件其环的槽深大于第一组件环的槽深，它为已被汽化并且密封在两组件之间的腔室中的液体提供更精确的压力调整。本专利技术的目的是提供一种密封装置，其密封面结构能够用密封面之间的气膜密封高蒸汽压液体，气膜是通过密封面之间被密封的液体的剪切热使液体产生相变而产生的。本专利技术的另一个目的是提供一种机械端面密封结构，该结构中一个环的一个密封面设置在槽中，这更易于生产并且不需目前所要求的精密度，而且所用密封面结构成液-汽相变机械密封。因此，本专利技术提供一种具有使高蒸汽压液体例如液化天然所产生剪切热的能力，以便在机械密封主环和配环的密封面之间产生气膜的密封面结构，用于液-气相变的剪切热增加了温度，而且它是由密封面互相相对旋转时产生的。本专利技术也提供一种用于螺旋槽机械端面密封系统的密封环，其中该密封环包括一个是有第一和第二圆形边的径向延伸的密封面和包括一些从密封面的第一圆形边向内延伸到位于第一和第二圆形边中间的圆形分界线的顺流抽吸螺旋槽，圆形分界线和第二圆形边限定一具有一个沿中间分界线和第二圆形边之间半径截取的径向宽度的密封墙部分。槽部分中的螺旋槽被一些设置在螺旋槽之间的脊隔开，各脊表面基本与密封环的密封墙部所限定的平面共面。槽和脊限定了槽的表面积和脊的表面积，而且脊的表面积相对于槽的表面积之比大于一个值。通过变换或结合。槽部对密封墙之比是大于一个值。附图简要说明。附图说明图1是目前使用的双重组件机械端面密封的一部分沿垂直中心线所取剖面的侧视图。图2是传统密封环的局部剖侧视图。图3是本专利技术最佳实施例的一种密封环的侧视图。图4是本专利技术的另一实施例的密封环的侧视图。图5是本专利技术的又一实施例密封环的侧视图。图6是一个沿乙烷的等温线绘制的压力对焓的曲线图。图1表示了一个根据US-4889348构制的标号为10的密封。这个密封设计用来密封在泵罩之内的液化轻碳氢化合物或其它高蒸汽压液体例如液化天然气(LNG)、液化石油气(LPG)，其包括甲烷、乙烯、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷。泵罩指定为12，封闭泵腔14。轴16通过泵罩12的开口18延伸至大气20之中。一般来说，密封10有一个串联的螺旋槽机械端面密封装置，每一个都有安装在罩和轴上的部分。密封一般类型见上述的美国专利US-4212475。串联密封包括一个逆流或内侧密封组件和一个顺流或外侧密封组件24。两者之间限定一个环形腔室25。每个密封组件有一对圆环，包括具有径向延伸密封面28A，28B的主环26A、26B和具有与主环密封面28A、28B相对的径向延伸密封面32A、32B的配环30A、30B、主环26A、26B通过保持架装置固定到罩上。与此相似。配环30A、30B通过套筒装置固定到旋转轴16上。套筒装置包括一安装到轴16上并通过驱动键或其它装置(未画)带动旋转的轴套34。轴套34被适当的装置(未画)固定到轴上，防止轴套作向外轴向运动，一个O形密封环也设置在轴套34的法兰上，在轴套和轴之间的密封。逆流密封组件22包括一个支撑件38，它是通过一个在转动中被紧固环42夹住的环形拼合楔定位的。内六角螺旋钉44把紧固环42和配环支撑件38联结起来，以使拼合楔40压向轴套34。销46把配环30A联到配环支撑件38上。O形密封环如图所示设置在配环支撑件上，形成轴和配环支撑件之间的密封。套筒装置进一步包括一有支撑法兰50的隔套48，它通过销46啮合并驱动外侧密封组件24的配环30B，再有，如图所示O形密封环装在法兰50上，隔套48延本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种密封环，用于带螺旋槽的机械端面密封系统，密封系统用于密封穿过机罩的旋转轴，防止高蒸汽压液体的泄漏，并包括间隔的逆流和顺流组件。所述逆流组件包括将所密封液体变相的装置，其包括固定到机罩上的一个主环和固定到旋转轴上的一个配环，密封环包括一具有第一和第二圆形边的径向延伸的密封面并包括一些顺流抽吸螺旋槽，这些槽从密封面的第一圆形边向内延伸到第一和第二圆形边中间的圆形分界线，圆形分界线和第一圆形边限定一个具有在径向方向上截取所述分界线和第一圆形边之间的径向宽度的槽部分，并且圆形分界线和第二圆形边限定一个具有沿所述第二圆形边和所述中间线之间直径所取的径向宽度的密封墙部分，在所述的槽部的所述螺旋槽，被设置在所述螺旋槽之间的一些脊隔开，脊有表面基本上在与所述密封环的密封墙部分所限定的平面共面。限定了槽表面积脊面积的槽和脊，以及脊的表面积相对槽表面积之比大于某一值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：赖维堂，GG佩希特，
申请(专利权)人：约翰起重机有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]