一种适应高温介质的非接触式机械密封制造技术

本发明专利技术提供一种适应高温介质的非接触式机械密封，包括弹性部件、动环座、左动环片、静环、右动环片、波箔片、支撑环、压板、轴、定位环、冷却水出口、密封腔盖、密封端盖和冷却水进口；定位环、弹性部件和动环座依次安装在轴上，左动环片与支撑环分别安装于动环座两端，波箔片两侧分别与右动环片、支撑环的圆环端内侧接触，静环与密封腔盖连接，静环内侧与支撑环之间设有微通道，左动环片靠近静环一侧上设有微凹腔，右动环片靠近静环一侧上设有泵送槽，冷却水出口设在密封腔盖上，冷却水进口设在密封端盖上。本发明专利技术的密封装置能够有效抑制密封端面液膜汽化、具有端面变形自适应性、能有效阻止介质泄漏，具有对高温工况的适应能力和运行可靠性。可靠性。可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种适应高温介质的非接触式机械密封


[0001]本专利技术属于流体工程机械密封领域，尤其涉及一种适应高温介质的非接触式机械密封。

技术介绍

[0002]机械密封作为流体输送旋转设备广泛采用的关键密封部件，其可靠性和使用寿命至关重要，尤其是随着这类设备不断向高工况应用领域发展，对机械密封性能的要求越来越高，比如在航空航天和石油化工等领域往往要求机械密封具备良好的高温工况适应能力。高温密封介质极易造成密封润滑膜汽化、端面变形等问题，从而导致润滑失效、密封失稳甚至损坏，因此，提高高温工况下机械密封性能稳定性、可靠性是备受关注和研究的课题。
[0003]为了改善机械密封端面润滑条件，提高机械密封的使用寿命和控制泄漏量，非接触式机械密封已成为备受关注的发展新方向，比如上游泵送机械密封等，这类密封能够通过密封端面泵送槽微造型而产生动压效应，提升润滑膜压力，使密封端面处于流体润滑状态，同时减少甚至阻止介质泄漏，但面对高温密封介质时，同样存在润滑膜易汽化、端面变形等问题。目前，针对高温密封介质的问题，主要采用以下方案：一是采用双端面密封或串联密封，现有技术中具有隔离、冷却结构的泵用双端面密封，通过结构设计使密封腔容积增大，以容纳更多的隔离液，同时利用动环座的旋转促进隔离介质的流动，提高冷却效果，但是结构复杂、构件多，维修和保养不便，且为了防止泄漏，对外加隔离液的压力、流量和介质特性的要求较高，密封的运行状况对隔离液参数波动敏感，很难确保不发生泄漏包括内漏或外漏；现有技术中有通过一个非接触式密封与一个接触式密封串联以实现高温油泵的密封，降低了密封封油消耗，省去了冷却水，但是由于是串联两个不同的密封，因此整个装置在轴向方向需要很大的空间，实际安装十分不便，且主密封仍然无法完全避免热变形和泄漏问题，对封油的品质、物性也会有较高要求。二是在密封腔腔体外围增设冷却夹套，现有技术中有通过两个相互连通的冷却介质循环系统，对密封腔中高温密封介质进行冷却，以降低高温带来的汽化等问题，但是该密封冷却循环系统较复杂，密封腔外部尺寸增大需占用较大空间，冷却介质只对密封腔介质冷却，无法解决密封端面摩擦温升可能导致的汽化问题，且仍存在密封介质进入冷却系统后向外界泄漏的可能。另一现有技术在密封靠近高温侧构建几个类似迷宫密封的隔热槽，使得高温流体进入隔热槽以达到隔热作用，同时在密封另一侧开设冷却液通孔对密封进行冷却，但是由于隔热槽空间有限，当隔热槽被高温流体充满之后其效果会下降，并且该密封的泄漏量不能得到保证。
[0004]综上所述，现有用于密封高温介质的机械密封装置要么缺乏应对端面液膜汽化的能力，仍存在密封介质进入冷却系统后向外界泄漏的可能，密封的稳定运行无法得到有效保证；要么采用复杂的密封结构及要求较高的隔离液或采用密封腔冷却夹套及相应冷却系统，带来装置整体复杂化、占据空间大、密封性能的影响因素增多、成本升高且没有兼顾端面摩擦温升问题，未能完全解决液膜汽化等问题。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种适应高温介质的非接触式机械密封，能够有效抑制端面液膜汽化、具有端面变形自适应性、能有效阻止介质泄漏。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种适应高温介质的非接触式机械密封，包括弹性部件、动环座、左动环片、静环、右动环片、波箔片、支撑环、压板、轴、定位环、冷却水出口、密封腔盖、密封端盖和冷却水进口；
[0007]所述定位环、弹性部件和动环座依次安装在轴上；
[0008]所述弹性部件一侧与定位环连接，另一侧与动环座的一侧连接；
[0009]所述左动环片与支撑环分别安装于动环座两端，所述左动环片与支撑环的圆筒端接触；
[0010]所述右动环片与波箔片依次安装于支撑环上，所述波箔片一侧与支撑环的圆环端内侧接触，波箔片另一侧与右动环片接触，由压板将支撑环固定在动环座的另一侧上；
[0011]所述静环与密封腔盖连接；
[0012]所述静环内侧与支撑环之间设有微通道；
[0013]所述静环的左侧、右侧分别与左动环片、右动环片配合构成左、右密封间隙；
[0014]所述左动环片靠近静环一侧的A端面上设有微凹腔；
[0015]所述右动环片靠近静环一侧的B端面上设有泵送槽；
[0016]所述密封腔盖上设有冷却水出口，冷却水出口正对静环；
[0017]所述密封端盖上设有冷却水进口；密封端盖与动环座的另一侧之间设有通道一，右动环片与密封腔盖之间设有通道二，密封腔盖与静环之间设有空腔；冷却水进口、通道一、通道二、空腔和冷却水出口依次连通。
[0018]上述方案中，所述弹性部件通过定位环和紧固螺钉安装在轴上。
[0019]上述方案中，所述静环为U形薄壁壳体状，所述静环凹腔内侧设置加强筋。
[0020]上述方案中，所述支撑环与静环内侧之间的微通道为0.5
‑
1mm。
[0021]上述方案中，所述左动环片的A端面与静环之间的间隙为2
‑
6μm，所述右动环片的B端面与静环之间的间隙为2
‑
6μm。
[0022]上述方案中，所述压板10通过螺栓与动环座连接，所述压板右端面上设有不少于4片周向均布的径向叶片。
[0023]上述方案中，所述泵送槽为螺旋槽、斜槽或圆弧槽。
[0024]上述方案中，所述泵送槽为螺旋槽，泵送槽槽数为8
‑
12个，槽径比为0.4
‑
0.7，槽深H为5
‑
10μm，槽宽比为0.4
‑
0.6。
[0025]上述方案中，所述微凹腔深度为6
‑
10μm，面积密度为0.35
‑
0.45。
[0026]上述方案中，所述弹性部件为波纹管部件。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0028]1、本专利技术通过将动环分为左动环片和右动环片，并将左动环片和右动环片分别置于壳体状静环的两侧、以达到将密封的槽堰区与坝区分离，且将右动环片与静环右侧构成的槽堰区置于远离高温密封介质一侧，以及通过对壳体状静环内部和外部低压侧的冷却，使易汽化的槽堰区润滑膜得到有效冷却而实现抑制汽化的目的。
[0029]2、本专利技术左动环片和右动环片与静环两侧形成的密封间隙和静环内侧与支撑环
底部形成的微通道构成了整体U型密封间隙，使两侧密封间隙和密封压力能够实现自动平衡状态，并在U形密封间隙底部形成压力稳定的流体区，起到阻止密封内、外泄漏的效果。
[0030]3、本专利技术通过右动环片右侧波箔片的弹性对密封变形、振动进行自动补偿，提高了密封的适应能力和可靠性。
[0031]4、本专利技术与现有用于高温介质的机械密封相比，所提出的密封装置整体结构紧凑、占据空间较小，且以对密封件的直接冷却取代了对密封腔的冷却，达到兼顾密封端面摩擦温升的冷却问题，具有更好的冷却效果。
附图说明
[0032]图1是本专利技术一实施方式的机械密封装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适应高温介质的非接触式机械密封，其特征在于，包括弹性部件(1)、动环座(2)、左动环片(3)、静环(4)、右动环片(7)、波箔片(8)、支撑环(9)、压板(10)、轴(11)、定位环(12)、冷却水出口(16)、密封腔盖(18)、密封端盖(21)和冷却水进口(22)；所述定位环(12)、弹性部件(1)和动环座(2)依次安装在轴(11)上；所述弹性部件(1)一侧与定位环(12)连接，另一侧与动环座(2)的一侧连接；所述左动环片(3)与支撑环(9)分别安装于动环座(2)两端，所述左动环片(3)与支撑环(9)的圆筒端接触；所述右动环片(7)与波箔片(8)依次安装于支撑环(9)上，所述波箔片(8)一侧与支撑环(9)的圆筒端内侧接触，波箔片(8)另一侧与右动环片(7)接触，由压板(10)将支撑环(9)固定在动环座(2)的另一侧上；所述静环(4)与密封腔盖(18)连接；所述静环(4)内侧与支撑环(9)之间设有微通道；所述左动环片(3)靠近静环(4)一侧的A端面上设有微凹腔(23)；所述右动环片(7)靠近静环(4)一侧的B端面上设有泵送槽(24)；所述密封腔盖(18)上设有冷却水出口(16)，冷却水出口(16)正对静环(4)；所述密封端盖(21)上设有冷却水进口(22)；密封端盖(21)与动环座(2)的另一侧之间设有通道一，右动环片(7)与密封腔盖(18)之间设有通道二，密封腔盖(18)与静环(4)之间设有空腔，冷却水进口(22)、通道一、通道二、空腔和冷却水出口(16)依次连通。2.根据权利要求1所述的一种适应高温介质的非接触式机械密封，其特征在于，所述弹性部件(1)通过定位环(12)和紧固螺钉(13)安装在轴(11)上。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈汇龙，陈英健，侯婉，卫泽鹏，程谦，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：