一种基于铰链结构的间隙可控机械密封装置制造方法及图纸

一种基于铰链结构的间隙可控机械密封装置，包括机械密封装置和端面间隙调控装置；机械密封装置包括外壳组件、静环组件、动环组件和转轴；外壳组件间隙套设于转轴上；静环组件包括静环座、静环，静环座间隙套设在转轴上；静环面向动环组件设有静环密封面，在静环密封面与静环的后端部之间形成一铰链结构；动环组件包括从高压侧往低压侧依次同轴套在转轴上的弹簧座、推环和动环，动环面向静环设有动环密封面，动环密封面与静环密封面之间形成密封间隙；端面间隙调控装置包括监测机构和控制机构，监测机构包括超声波换能器和流量计；控制机构包括压电驱动器、信号调理器以及微处理器。本发明专利技术的有益效果是：能控制密封间隙大小，密封端面稳定润滑。密封端面稳定润滑。密封端面稳定润滑。

【技术实现步骤摘要】
一种基于铰链结构的间隙可控机械密封装置


[0001]本专利技术属于流体输送设备轴端动密封
，具体涉及一种基于铰链结构的间隙可控机械密封装置，能够实现密封端面间隙的可控性，以保证密封端面液膜稳定润滑和低泄漏性能。

技术介绍

[0002]装备智能化发展是未来的发展趋势，而机械密封的智能化是装备智能化中不可或缺的关键环节之一，也是有效解决高端装备机械密封现有问题、发展机械密封新功能的迫切需要和战略性发展方向。
[0003]随着工业的快速发展，机械密封装置往往工作于非最佳膜厚下，且时常经历瞬态工况，比如启停导致的压力、温度波动和速度变化等。这些工况条件通常会造成密封端面接触磨损，造成泄漏。在这种问题的困扰下，可控机械密封技术应运而生，它通过先进的控制、监测技术弥补上述不足，提高了安全可靠性，对于工程实际来说具有重要的现实意义。
[0004]对于可控型机械密封的研究，上世纪七十年代美国专利US3628799公布了一种可有效控制泄漏的机械密封装置。将密封间隙中的流体引入静环后的腔室，与被密封介质压力在静环内外形成压力差，从而改变密封间隙的形状，控制泄漏率。但是其腔室的压力变化范围较小，只能被动变化，自适应能力较差。
[0005]目前为止，可控机械密封虽已发展了数十年，但却迟迟没有大规模的使用。现今国内外研究的可控密封集中于对单一结构参数的监测与控制，系统只能在特定工况下运行，自适应能力较差，还需要人工操作；此外控制系统过于复杂，安全可靠性差，导致整个装置难以持续稳定运行。

技术实现思路
/>[0006]本专利技术针对现有技术存在的上述问题，提供一种基于铰链结构的间隙可控机械密封装置，结构简单，能够实现密封间隙大小可控，且可保证密封端面稳定润滑和低泄漏实现。
[0007]本专利技术由以下技术方案实现：
[0008]一种基于铰链结构的间隙可控机械密封装置，其特征在于：包括机械密封装置和端面间隙调控装置；
[0009]所述机械密封装置包括外壳组件、静环组件、与静环组件相配合并用于密封的动环组件以及用于带动动环组件周向转动的转轴；所述外壳组件间隙套设于所述转轴上，并在外壳组件和转轴之间形成安装腔；所述静环组件和所述动环组件设置于所述外壳组件与所述转轴之间的安装腔中；所述静环组件设置于安装腔的低压侧，包括静环座、密封装在静环座内的静环，所述静环座间隙套设在所述转轴上；所述静环通过静环座密封固装于所述外壳组件的低压侧，所述静环面向动环组件设有静环密封面，所述静环的前端部沿静环径向设有一连通静环外环面的静环凹槽，在所述静环密封面与静环的后端部之间形成一铰链
结构；所述动环组件设置于安装腔的高压侧，包括从高压侧往低压侧依次同轴套在转轴上的弹簧座、推环和动环，所述弹簧座与所述转轴紧固连接；所述推环密封套接于所述转轴上，并通过传动销钉与所述弹簧座相连接；在弹簧座和推环之间的所述传动销钉上套设弹簧，弹簧的两端分别与弹簧座和推环抵接；所述动环密封固装在所述推环中，所述动环面向静环设有可与静环密封面对应的动环密封面，动环密封面与静环密封面之间形成密封间隙；
[0010]所述端面间隙调控装置包括监测机构和控制机构，所述监测机构包括超声波换能器和流量计，所述超声波换能器设置于所述静环凹槽中，并贴合静环密封面的背面；所述流量计设置于外壳组件低压侧与所述转轴的间隙出口处；所述控制机构包括压电驱动器、信号调理器以及微处理器，所述压电驱动器设置于所述静环的静环外环面与外壳组件之间，并且所述压电驱动器的轴向伸缩端分别与所述静环密封面的背面、所述静环座相连；所述信号调理器的信号输入端分别与所述超声波换能器的信号输出端、流量计的信号输出端电连接，所述信号调理器的信号输出端与所述微处理器的信号输入端电连接，所述微处理器的信号输出端通过电压分配器与所述压电驱动器的控制端、所述超声波换能器的控制端电连接。
[0011]进一步，所述外壳组件包括机械壳体和密封压盖，所述机械壳体间隙套合在所述转轴上；所述密封压盖密封紧装在机械壳体的低压端开口处，并且所述密封压盖与套设于转轴上的静环座密封连接，使得靠近低压侧的整个静环与静环座、密封压盖一同形成密封。
[0012]进一步，所述静环座面向静环的前端面上设有卡槽，并在卡槽与静环外环面接触的槽壁沿径向设有一突起结构，所述突起结构插入所述静环外环面上的插槽内，以旋转卡扣的形式限制静环的轴向位移。
[0013]进一步，所述压电驱动器设置于静环外环面上，包括锥形尾帽、半球端帽、平面端帽、压电晶体和电极片，所述平面端帽与静环座的前端面相粘结；所述锥形尾帽与所述静环密封面的背面相连接；所述半球端帽插入锥形尾帽的凹槽内；所述半球端帽与所述平面端帽之间设置若干压电晶体和电极片，且所述压电晶体和所述电极片沿轴向交替设置于半球端帽与所述平面端帽之间，且所述电极片通过所述电压分配器与所述微处理器的信号输出端电连接。
[0014]进一步，所述监测机构还包括第一热电偶和第二热电偶，所述第一热电偶设置于所述安装腔中，所述第二热电偶设置于所述动环面向静环与静环密封面之间的密封间隙出口处，并且所述第一热电偶的信号输出端、所述第二热电偶的信号输出端均与所述信号调理器的信号输入端电连接。
[0015]进一步，所述静环与静环座之间的间隙、静环座与密封压盖之间的间隙、静环与密封压盖之间的间隙处均配装O形密封圈，形成二级密封。
[0016]进一步，所述铰链结构的内径环面上设有用于卡入O形密封圈的环形凹槽。
[0017]本专利技术所述的一种基于铰链结构的间隙可控机械密封装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0018]1)超声波换能器通过高频超声波检测间隙液膜厚度或摩擦状态；同时第一热电偶、第二热电偶分别测量安装腔内和密封间隙出口处温度；
[0019]2)信号调理器将超声波换能器测得的超声波信号、第一热电偶、第二热电偶测得
的温度信号转换成微处理器能识别的数字信号；
[0020]3)微处理器将获取的数字信号进行计算、并与标准数据库对比得到对应的密封间隙值；
[0021]4)微处理器向压电驱动器输出对应的电流，激励和控制压电驱动器，压电驱动器的轴向长度发生变化，从而调控具有铰链结构的静环密封面变形，直至超声波换能器不再反馈信号，且泄漏率小于预定值。
[0022]本专利技术具有以下有益的技术效果：能实现用较低的代价控制密封间隙的目的，具有结构简单，可控性高的优点。使用超声波换能器检测密封间距，压电驱动器作为控制端，以保证密封端面流体稳定润滑和低泄漏性能。同时将信息化技术引入，提高了机械密封装置的智能化。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的结构示意图；
[0024]图2是本专利技术的机械密封装置的示意图；
[0025]图3是本专利技术的端面间隙调控装置的结构图；
[0026]图4是本专利技术的动环和静环结构图；
[0027]图5是本专利技术的压电驱动器结构示意图；
[0028]图6为图1的A
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于铰链结构的间隙可控机械密封装置，其特征在于：包括机械密封装置和端面间隙调控装置；所述机械密封装置包括外壳组件、静环组件、与静环组件相配合并用于密封的动环组件以及用于带动动环组件周向转动的转轴；所述外壳组件间隙套设于所述转轴上，并在外壳组件和转轴之间形成安装腔；所述静环组件和所述动环组件设置于所述外壳组件与所述转轴之间的安装腔中；所述静环组件设置于安装腔的低压侧，包括静环座、密封装在静环座内的静环，所述静环座间隙套设在所述转轴上；所述静环通过静环座密封固装于所述外壳组件的低压侧，所述静环面向动环组件设有静环密封面，所述静环的前端部沿静环径向设有一连通静环外环面的静环凹槽，在所述静环密封面与静环的后端部之间形成一铰链结构；所述动环组件设置于安装腔的高压侧，包括从高压侧往低压侧依次同轴套在转轴上的弹簧座、推环和动环，所述弹簧座与所述转轴紧固连接；所述推环密封套接于所述转轴上，并通过传动销钉与所述弹簧座相连接；在弹簧座和推环之间的所述传动销钉上套设弹簧，弹簧的两端分别与弹簧座和推环抵接；所述动环密封固装在所述推环中，所述动环面向静环设有可与静环密封面对应的动环密封面，动环密封面与静环密封面之间形成密封间隙；所述端面间隙调控装置包括监测机构和控制机构，所述监测机构包括超声波换能器和流量计，所述超声波换能器设置于所述静环凹槽中，并贴合静环密封面的背面；所述流量计设置于外壳组件低压侧与所述转轴的间隙出口处；所述控制机构包括压电驱动器、信号调理器以及微处理器，所述压电驱动器设置于所述静环的静环外环面与外壳组件之间，并且所述压电驱动器的轴向伸缩端分别与所述静环密封面的背面、所述静环座相连；所述信号调理器的信号输入端分别与所述超声波换能器的信号输出端、流量计的信号输出端电连接，所述信号调理器的信号输出端与所述微处理器的信号输入端电连接，所述微处理器的信号输出端通过电压分配器与所述压电驱动器的控制端、所述超声波换能器的控制端电连...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥铠，尹佳乐，江锦波，马艺，彭旭东，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：