一种基于马拉高尼效应的泵用机械密封自冲洗装置，包括设置在机械密封两侧的主冲洗腔和辅助冲洗腔、以及冲洗管路系统；所述冲洗管路系统包括与主冲洗腔连接的入口冲洗管路、与辅助冲洗腔连接的辅助冲洗管路、以及冲洗出口管路；入口冲洗管路用于向主冲洗腔注入能够增大工艺流体表面张力的添加剂一，所述辅助冲洗管路用于向辅助冲洗腔注入能够降低介质表面张力和吸附固体颗粒物的添加剂二，在机械密封端面轴向间隙处产生表面张力梯度，利用马拉高尼效应将机械密封端面轴向间隙中沉积于端面及裹携在液膜里的微小颗粒物冲洗而出。本发明专利技术结构简单，经济节能，有效脱除机械密封间隙内存在的杂质，大大降低机械密封端面磨损，延长使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
一种基于马拉高尼效应的泵用机械密封自冲洗装置
本专利技术涉及一种基于马拉高尼效应的泵用机械密封自冲洗装置。
技术介绍
机械密封是泵类设备的关键部件之一，往往应用于高转速、高压、非稳工况及复杂多相(如固液两相)的输送环境中。机械密封动、静环端面间极薄液膜的形成与保持是密封系统长周期稳定运行的关键。然而，在泵用机械密封的运行过程中，受频变工况、介质条件、端面磨合等因素的综合影响，机械密封端面容易过热发生变形，而且外界或泵内的固体颗粒物、杂质、污染物等很有可能进入机械密封端面间隙，加剧端面磨损，同时沉积于弹簧或辅助密封圈等处，导致机械密封失效。所以，设置有效的泵用机械密封冲洗系统对保障机械密封及整个泵的稳定运行非常重要。目前API682机械密封冲洗方案中适用于单端面密封的常用方案有：PLAN01通过内冲洗管路将泵出口流体引至机械密封处进行冲洗，仅适用于清洁流体；PLAN02在泵盖上设置了水冷腔，注入循环液与密封腔进行热交换以达到冷却流体的作用，通常应用于比较清洁的场合；PLAN11利用泵出入口压力差形成循环自冲洗，是一般工况且含磨蚀性颗粒较少的设备的最常用冲洗方案；PLAN13则是依靠密封腔与泵入口处形成的压力差反向冲洗，可应用于混有固体颗粒的流体输送场合；PLAN31在循环管路加装了旋液分离器，泵出口流出的流体经净化后进入密封腔，可适用于带砂或渣子的工艺流体环境。上述方案在各自适用工况场合已有广泛应用。但综合来看，对于复杂含固输送环境，在实现密封环主体和辅助装置冲洗冷却的同时，针对机械密封端面之间微小间隙内的颗粒及杂质的冲洗去除还有待加强。因此，如何提供一种能够有效脱除密封端面间隙杂质颗粒、冲洗冷却效果好、结构简单、经济节能的泵用机械密封自冲洗装置，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
为克服上述问题，本专利技术提供一种基于马拉高尼效应的泵用机械密封自冲洗装置。本专利技术采用的技术方案是：一种基于马拉高尼效应的泵用机械密封自冲洗装置，包括设置在机械密封两侧的主冲洗腔和辅助冲洗腔、以及冲洗管路系统；所述冲洗管路系统包括与主冲洗腔连接的入口冲洗管路、与辅助冲洗腔连接的辅助冲洗管路、以及冲洗出口管路；所述入口冲洗管路包括工艺流体入口支管、添加剂一入口支管、混合器和入口冲洗干管；工艺流体入口支管的进液端与泵出口连通，工艺流体入口支管的出液端与混合器的一个进液口相连，工艺流体入口支管上设有过滤装置一和工艺流体截止阀；添加剂一入口支管的出液端与混合器的另一个进液口相连，添加剂一入口支管上设有添加剂一截止阀；混合器的出液端与入口冲洗干管的进液端相连，入口冲洗干管的出液端与开设在泵盖上的入口冲洗孔相连，入口冲洗孔与主冲洗腔连通；所述主冲洗腔由泵盖、机械端盖、轴、轴套和机械密封所围成，主冲洗腔分别与入口冲洗孔、出口冲洗孔连通；机械密封的补偿环浮动安装于轴套上，非补偿环由销钉固定安装于机械端盖上，机械端盖上开设有出口冲洗孔；补偿环和非补偿环的端面之间有微小的轴向间隙，轴向间隙连通主冲洗腔和辅助冲洗腔；所述辅助冲洗管路上设有辅助管路截止阀，辅助冲洗管路的出液端与开设在机械端盖上的辅助冲洗孔相连，辅助冲洗孔开设于机械端盖上并位于出口冲洗孔的右侧，辅助冲洗孔与辅助冲洗腔相通；所述辅助冲洗腔由机械端盖、轴套、补偿环和非补偿环所围成，辅助冲洗腔分别与轴向间隙、辅助冲洗孔相通；所述冲洗出口管路的进液端与机械端盖上的出口冲洗孔相连，冲洗出口管路的出液端与泵入口相连；冲洗出口管路上设有冲洗出口管截止阀、压力检测仪表、温度检测仪表、和过滤装置二；所述入口冲洗管路用于向主冲洗腔注入能够增大工艺流体表面张力的添加剂一，所述辅助冲洗管路用于向辅助冲洗腔注入能够降低介质表面张力和吸附固体颗粒物的添加剂二，在机械密封端面轴向间隙处产生表面张力梯度，利用马拉高尼效应将机械密封端面轴向间隙中沉积于端面及裹携在液膜里的微小颗粒物冲洗而出。进一步，所述混合器采用旋流混合器。进一步，所述过滤装置一和过滤装置二均采用固液分离器。进一步，所述添加剂一为无机表面改性剂，添加剂二为清净分散剂。本专利技术的有益效果是：(1)基于马拉高尼效应设置泵用机械密封的主冲洗腔和辅助冲洗腔，在冲洗密封环主体及辅助密封装置的同时，引入添加剂一和添加剂二，一方面将已沉积于机械密封端面的固体颗粒物洗涤吸附并使其悬浮于流体介质中，另一方面在机械密封内外两侧形成明显的表面张力梯度，使得密封端面间隙液膜内的颗粒物自发向外迁移并即刻被冲洗流体带走，有效脱除机械密封间隙内存在的杂质，大大降低机械密封端面磨损，延长使用寿命；(2)泵用机械密封自冲洗装置结构简单，经济节能，依靠泵体本身压力差和工艺流体介质实现自冲洗，不需要在冲洗管路上安装额外的动力装置；(3)通过在入口冲洗管路上设置混合器，工艺流体和添加剂一均匀混合，并呈螺旋流动型式进入主冲洗腔，进一步强化了机械密封的冲洗及冷却效果，减小了密封环的热变形；(4)冲洗入、出口管路上均设有过滤装置，可高效净化冲洗前、后的流体，避免外界杂质随工艺流体进入冲洗腔，并及时排除冲洗逸出的颗粒，对泵内流体环境和外界环境不产生影响，适用范围广。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术的原理示意图(图1中的A处)。附图标记说明：1、入口冲洗管路；11、工艺流体入口支管；111、过滤装置一；112、工艺流体截止阀；12、添加剂一入口支管；121、添加剂一截止阀；13、混合器；14、入口冲洗干管；1a、泵出口；1b、泵入口；2、冲洗出口管路；21、冲洗出口管截止阀；22、压力检测仪表；23、温度检测仪表；24、过滤装置二；3、主冲洗腔；4、辅助冲洗管路；41、辅助管路截止阀；5、辅助冲洗腔；6、泵盖；61、入口冲洗孔；7、机械端盖；71、出口冲洗孔；72、辅助冲洗孔；8、轴；9、轴套；10、机械密封；101、补偿环；102、非补偿环；103、轴向间隙。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于马拉高尼效应的泵用机械密封自冲洗装置，其特征在于：包括设置在机械密封(10)两侧的主冲洗腔(3)和辅助冲洗腔(5)、以及冲洗管路系统；所述冲洗管路系统包括与主冲洗腔(3)连接的入口冲洗管路(1)、与辅助冲洗腔(5)连接的辅助冲洗管路(4)、以及冲洗出口管路(2)；/n所述入口冲洗管路(1)包括工艺流体入口支管(11)、添加剂一入口支管(12)、混合器(13)和入口冲洗干管(14)；工艺流体入口支管(11)的进液端与泵出口(1a)连通，工艺流体入口支管(11)的出液端与混合器(13)的一个进液口相连，工艺流体入口支管(11)上设有过滤装置一(111)和工艺流体截止阀(112)；添加剂一入口支管(12)的出液端与混合器(13)的另一个进液口相连，添加剂一入口支管(12)上设有添加剂一截止阀(121)；混合器(13)的出液端与入口冲洗干管(14)的进液端相连，入口冲洗干管(14)的出液端与开设在泵盖(6)上的入口冲洗孔(61)相连，入口冲洗孔(61)与主冲洗腔(3)连通；/n所述主冲洗腔(3)由泵盖(6)、机械端盖(7)、轴(8)、轴套(9)和机械密封(10)所围成，主冲洗腔(3)分别与入口冲洗孔(61)、出口冲洗孔(71)连通；机械密封(10)的补偿环(101)浮动安装于轴套(9)上，非补偿环(102)由销钉固定安装于机械端盖(7)上，机械端盖(7)上开设有出口冲洗孔(71)；补偿环(101)和非补偿环(102)的端面之间有微小的轴向间隙(103)，轴向间隙(103)连通主冲洗腔(3)和辅助冲洗腔(5)；/n所述辅助冲洗管路(4)上设有辅助管路截止阀(41)，辅助冲洗管路(4)的出液端与开设在机械端盖(7)上的辅助冲洗孔(72)相连，辅助冲洗孔(72)开设于机械端盖(7)上并位于出口冲洗孔(71)的右侧，辅助冲洗孔(72)与辅助冲洗腔(5)相通；所述辅助冲洗腔(5)由机械端盖(7)、轴套(9)、补偿环(101)和非补偿环(102)所围成，辅助冲洗腔(5)分别与轴向间隙(103)、辅助冲洗孔(72)相通；/n所述冲洗出口管路(2)的进液端与机械端盖(7)上的出口冲洗孔(71)相连，冲洗出口管路(2)的出液端与泵入口(1b)相连；冲洗出口管路(2)上设有冲洗出口管截止阀(21)、压力检测仪表(22)、温度检测仪表(23)、和过滤装置二(24)；/n所述入口冲洗管路(1)用于向主冲洗腔(3)注入能够增大工艺流体表面张力的添加剂一，所述辅助冲洗管路(4)用于向辅助冲洗腔(5)注入能够降低介质表面张力和吸附固体颗粒物的添加剂二，在机械密封端面轴向间隙(103)处产生表面张力梯度，利用马拉高尼效应将机械密封端面轴向间隙(103)中沉积于端面及裹携在液膜里的微小颗粒物冲洗而出。/n...
【技术特征摘要】
1.一种基于马拉高尼效应的泵用机械密封自冲洗装置，其特征在于：包括设置在机械密封(10)两侧的主冲洗腔(3)和辅助冲洗腔(5)、以及冲洗管路系统；所述冲洗管路系统包括与主冲洗腔(3)连接的入口冲洗管路(1)、与辅助冲洗腔(5)连接的辅助冲洗管路(4)、以及冲洗出口管路(2)；
所述入口冲洗管路(1)包括工艺流体入口支管(11)、添加剂一入口支管(12)、混合器(13)和入口冲洗干管(14)；工艺流体入口支管(11)的进液端与泵出口(1a)连通，工艺流体入口支管(11)的出液端与混合器(13)的一个进液口相连，工艺流体入口支管(11)上设有过滤装置一(111)和工艺流体截止阀(112)；添加剂一入口支管(12)的出液端与混合器(13)的另一个进液口相连，添加剂一入口支管(12)上设有添加剂一截止阀(121)；混合器(13)的出液端与入口冲洗干管(14)的进液端相连，入口冲洗干管(14)的出液端与开设在泵盖(6)上的入口冲洗孔(61)相连，入口冲洗孔(61)与主冲洗腔(3)连通；
所述主冲洗腔(3)由泵盖(6)、机械端盖(7)、轴(8)、轴套(9)和机械密封(10)所围成，主冲洗腔(3)分别与入口冲洗孔(61)、出口冲洗孔(71)连通；机械密封(10)的补偿环(101)浮动安装于轴套(9)上，非补偿环(102)由销钉固定安装于机械端盖(7)上，机械端盖(7)上开设有出口冲洗孔(71)；补偿环(101)和非补偿环(102)的端面之间有微小的轴向间隙(103)，轴向间隙(103)连通主冲洗腔(3)和辅助冲洗腔(5)；
所述辅助冲洗管路(4)上设有辅助管路截止阀(4...
【专利技术属性】
技术研发人员：马艺，徐一笑，彭旭东，孟祥铠，赵文静，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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