CN101070841A - 一种带冲洗环的耐高压、耐磨损接触型往复密封 - Google Patents

Abstract

一种带冲洗环的耐高压、耐磨损接触型往复密封，涉及往复泵的柱塞、填料密封，其主要特征为两级填料密封串联结构与一套套筒间隙密封的组合，即靠近缸侧的两个导向套和一个冲洗环组合、主填料密封和靠近大气侧的副填料密封，主填料密封的压盖同时又是副填料密封的密封箱。在主、副填料密封之间注入冲洗润滑油，在主填料密封的前端有一个冲洗环，采用同步高压油作填料函冲洗液，冲洗液的作用是将进入柱塞与主填料密封之间的颗粒介质冲洗带走的同时，在填料与柱塞之间的径向间隙内形成一层液膜，使摩擦副之间形成良好的油膜润滑，避免了柱塞与填料之间直接的固体摩擦磨损，并把柱塞与填料之间的摩擦热及时带走，使密封的使用寿命大大延长。适用于所有输送带固体颗粒介质的往复泵。

Description

一种带冲洗环的耐高压、耐磨损接触型往复密封

技术领域

本发明涉及往复泵的柱塞、填料密封，特指一种带冲洗环的耐高压、耐磨损接触型往复密封，用于输送带固体颗粒介质的往复泵的柱塞、填料密封。

背景技术

长期以来，往复泵柱塞、填料密封一直是影响往复泵安全、可靠使用的重要因素，通过对往复泵故障的统计分析表明，在出现的故障中，柱塞、填料密封失效占一半以上。特别是当泵的输送介质是高温、高压、且含有固体颗粒的情况时，填料密封若使用不当，存在泄漏严重、使用寿命短等问题，传统的柱塞、填料密封结构大多如图2所示，高压填料室内填料的装填顺序是(从右至左)：有钢环，导向套，填料，垫环，依次共几组后是冲洗环；再是垫环，填料环，导向套，填料压盖。在这样长的一串填料中，安装、使用过程中，必须很好地控制压紧力，所有的填料预紧都是通过压紧填料压盖来传递力的，在压紧力作用下，填料与柱塞和填料箱体内表面产生接触应力，该应力从填料安装入口(与压盖接触处)向里逐渐减小，填料受力分布参见图3。极易出现压盖侧接触应力过大，磨损较快，填料失效从这里开始的情况。从图2中还可以看出，当泵的输送介质是高温、高压、且含有固体颗粒的情况时，即使是加了冲洗装置，冲洗液的作用也只是将进入柱塞与填料密封之间的颗粒介质冲洗带走，很难保证靠近缸侧的填料和柱塞密封间隙中不进入颗粒介质，因此按国家标准规定，柱塞、填料密封寿命仅为1000h以内，使用中泵的维修工作量太大。

发明内容

为了解决现有技术中往复泵填料受力分布不均，压盖侧填料容易失效和固体颗粒进入密封造成磨损失效问题，本发明提供一种带冲洗环的耐高压、耐磨损接触型往复密封。

一种带冲洗环的耐高压、耐磨损接触型往复密封，由主填料密封、副填料密封和套筒间隙密封组合而成，其特征在于：由两个导向套和一个冲洗环组合而成套筒间隙密封在靠近缸侧，比传统的柱塞、填料密封结构多了一套高压冲洗，填料密封部分分为主填料密封和靠近大气侧的副填料密封，主填料密封的压盖同时又是副填料密封的密封箱。

主填料密封的前端是两个导向套和一个冲洗环，通过冲洗环向柱塞周围喷射高压冲洗液，从而在柱塞1的圆周方向形成一个均匀的高压油环，两个导向套与柱塞之间相当于是一套套筒间隙密封，喷油经过冲洗环压力的轴向分布呈近似线性下降的分布趋势，到导向套最前端(靠近缸侧)，压力和油煤浆的最高工作压力相等，这样就阻止了油煤浆向密封内泄漏，填料部分主要用来密封高压油，高压冲洗液在主填料密封和柱塞之间的径向间隙内形成一层液膜，避免了柱塞与填料之间直接的固体摩擦磨损。在主填料箱和副填料箱之间注入冲洗润滑油，使摩擦副之间形成良好的油膜润滑，并把柱塞与填料之间的摩擦热及时带走，使密封的使用寿命大大延长。

本发明适用于所有输送带固体颗粒介质的往复泵。优点是：采取了加冲洗环和前置导向套方案，避免了柱塞与填料之间直接的固体摩擦磨损，使密封的使用寿命大大延长。采用主、副填料分别压紧的方式，使接触应力尽可能均匀，避免了柱塞局部磨损和压盖侧填料失效。同样也使密封运行周期大大延长，大大提高了输送带固体颗粒介质的往复泵的可靠性。

附图说明

图1是本发明的具体实施例剖面图

图2传统的柱塞、填料密封结构

图3填料受力分布示意图

图1中，1.柱塞  2.副填料压盖  3.主填料压紧螺母  4.副填料箱  5.静密封圈6.垫环  7.冲洗液排出接头  8.冲洗液进液接头  9.填料  10.主填料箱  11.高压冲洗液进液接头  12.冲洗环  13.导向套

图2中，1.柱塞  6.垫环  7.冲洗液排出接头  8.冲洗液进液接头  9.填料12.冲洗环  13.导向套15.填料箱16.填料压盖

具体实施方式

本发明作为提高煤液化用往复式特殊泵密封寿命的研究的中间样机密封结构，如图1所示，它是由靠近缸侧的套筒间隙密封、主填料密封和靠近大气侧的副填料密封串联构成，主填料箱10的前端(即靠近缸侧)装有两个带槽的导向套13、一个冲洗环12、一个高压冲洗液进液接头11，两个填料9和一个垫环6组成一组，主填料箱中共装有四组，副填料箱4同时又是主填料压盖。副填料箱4中，装有一个冲洗环12、三个填料9两侧各加一个垫环6，然后由副填料压盖2压紧，副填料箱4由主填料压紧螺母压紧。在主、副填料密封之间有注入冲洗润滑油的接头7和8。冲洗润滑油的主要作用是：进入主填料密封和副填料密封与柱塞1之间的径向间隙并形成一层液膜，使摩擦副之间形成良好的油膜润滑，同时，冲洗润滑油不断循环，把柱塞与填料之间的摩擦热及时带走，大大改善了密封的工作环境，使密封的使用寿命大大延长。

在主填料密封的前端，采用同步高压油作填料函冲洗液，当柱塞1在返回行程(吸程)时，通过冲洗环12向柱塞1周围喷射高压冲洗液，从而在柱塞1的圆周方向形成一个均匀的高压油环，这样一方面可以使柱塞1表面粘附的固体颗粒能及时清洗干净，同时又可将柱塞1与浆体隔离开，避免固体颗粒进入密封系统。其关键在于主填料密封的前端，该端我们可以把它看成是一个套筒间隙密封，设计喷油的流量就近似等于该端套筒的泄漏量，根据水力学理论：

$\mathrm{\Δq}=\mathrm{\πD}=\frac{h^3\left(p\right)\mathrm{dp}}{12\mathrm{\μLdt}}$

式中：  Δq—间隙密封的泄漏量(m³/s)：

D—柱塞直径(m)

L—套筒(2个导向套)长度(m)

h(p)—间隙高度变量(m)

dp—压力变量(MPa)

dt—沿密封套轴向的位置变量(m)。

喷油经过冲洗环压力的轴向分布呈近似线性下降的分布趋势，到套筒密封(导向套)最前端，压力和油煤浆的最高工作压力相等，这样就阻止了油煤浆向密封内泄漏，后面的填料部分主要用来密封高压油，这对提高填料的寿命非常有利。该发明的优点主要是清洗干净，能非常有效地延长柱塞和密封的使用寿命。

在提高煤液化用往复式特殊泵密封寿命的研究课题中，中间样机在含固体颗粒的油煤浆介质中运行了4455h，密封仍保持完好。

Claims (4)

1、一种带冲洗环的耐高压、耐磨损接触型往复密封，由主填料密封、副填料密封和套筒间隙密封组合而成，其特征在于：两级填料密封串联结构与一套套筒间隙密封的组合，即靠近缸侧的两个导向套和一个冲洗环组合、主填料密封和靠近大气侧的副填料密封，主填料密封的压盖同时又是副填料密封的密封箱。在主、副填料密封之间注入冲洗润滑油，在主填料密封的前端有一个冲洗环，采用同步高压油作填料函冲洗液。

2、根据权利要求1所述的带冲洗环的耐高压、耐磨损接触型往复泵柱塞填料密封，其特征在于柱塞前端设有两个导向套和一个冲洗环组合，导向套导向的同时又为套筒间隙密封。

3、根据权利要求1所述的带冲洗环的耐高压、耐磨损接触型往复泵柱塞填料密封，其特征在于主填料密封每两组填料之间安放有非金属隔环。

4、根据权利要求1所述的带冲洗环的耐高压、耐磨损接触型往复泵柱塞填料密封，其特征在于付填料密封填料两边安放有非金属隔环。