CN101725521B - 一种含固介质柱塞泵填料密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及含固介质柱塞泵填料密封装置，包括：柱塞、主填料压盖、填料体、出口单向阀、冲洗液管、副填料压盖、副填料函、O形圈、入口单向阀、主填料函、冲洗液导向环、隔液体。填料体包覆在柱塞的外围，填料体前端与泵头相连，后端与动力部分连接，在填料体内部与柱塞之间设置有隔离体，隔离体为一齿槽形结构，其后设有冲洗液导向环。填料体与柱塞有主填料函将其密封，主填料函有主填料压盖将其压紧，主填料压盖与填料体有螺纹连接，用一O形密封圈密封。主填料函为盘根与衬环交替装配的多组填料，其对泵输送介质起到绝对的密封作用。主填料压盖与柱塞之间有副填料函将其密封，副填料函用副填料压盖将其压紧。

Description

一种含固介质柱塞泵填料密封装置

技术领域

本发明涉及用于石油、化工、煤化工、食品等的填料密封领域，特别涉及一种含固体介质柱塞泵填料密封装置。 

背景技术

在煤液化工艺中水煤浆和油煤浆进料泵输送介质中含有大量的煤粉颗粒，在油田使用的钻井柱塞泵输送的泥浆中含有大量破碎的岩石颗粒，油田注水泵输送介质中也含有大量的泥沙。柱塞泵在上述工况运行过程中，输送介质中的固体颗粒容易磨损柱塞及填料，使泵密封很容易泄露，从而导致泵不能正常工作，而且频繁更换填料，影响正常生产。 

中国专利公开号CN201043513Y公开了一种用于固体颗粒介质的密封装置，用一个与主泵相位差为180°的小柱塞泵向齿形环里注油，达到隔离和稀释输送的颗粒介质的作用，此泵需要配套柱塞冲洗泵，并与主泵有一个180°的相位差，即在主泵冲程的时候，配套小柱塞泵吸入液体，当主泵回程的时候，配套小柱塞泵排除液体冲洗齿形环。其结构比较复杂，生产成本高，还依赖于注油泵的可靠性。 

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在种种不足与缺陷，经发明人长期从事于煤化工工程设备开发研究和生产实践开发提供结构独特简单，生产成本低，密封性好，使用寿命长的一种含固介质柱塞泵填料密封装置。 

本发明提供一种含固介质柱塞泵填料密封装置，其特征在于包括：柱塞1，为一个台阶异径体，前端直径大D，后端直径小d，后端直径d是前端直径D的0.85～0.99倍，即冲洗液量为泵流量的1～28％；主填料压盖与柱塞小径部分形成一个空腔，柱塞在往复运动过程中，腔体体积不断发生变化压缩冲洗液体，使冲洗液进入隔离体。柱塞在冲程过程中，腔体体积逐渐扩大，入口单向阀打开，出口单向阀关闭，从冲洗液罐吸入冲洗液进入主填料压盖与柱塞小径部分形成的空腔内；柱塞在回程过程中，腔体体积逐渐减小，出口单向阀打开，入口单向阀关闭，排出腔体内的冲洗液经冲洗液管至冲洗液导向环。冲洗液经导向环将流体均匀分布后进入隔离体，冲洗液进入隔离体的颗粒介质，起到将固体颗粒与柱塞密封隔离的效果。当柱塞冲程的时候，分布于柱塞与隔离体之间的冲洗液少量进入输出系统，起到阻隔输送的颗粒介质，有效阻止了颗粒介质进入到主填料函。主填料压盖2，所述主填料压盖在轴向上分布4～20个孔，优选为6～12个孔，使冲洗液分布均匀且畅通进入到输送管中，主填料压盖紧压主填料函10，并与填料体3有螺纹连接，主填料压盖与柱塞小径部分形成一个空腔，主填料压盖与柱塞之间有副填料函7将其密封；

填料体3，包覆在柱塞的外围，前端与泵头相连，后端与动力部分相接，在填料体内部与柱塞之间设有隔离体，填料体与柱塞间有主填料函密封； 

入口单向阀9和出口单向阀4，设置在填料体中部柱塞相对两侧，出口单向阀与冲洗管5相连，入口单向阀与冲洗液罐13相连通； 

冲洗管5，设置在填料体的前部出口单向阀同一侧，与出口单向阀相连，并与冲洗液导向环11连通； 

副填料压盖6与副填料函7，副填料压盖设在副填料函一端并将副填料函压紧，副填料压盖与主填料压盖用螺纹连接，副填料函7主要是用来密封冲洗液介质； 

O形密封圈8，设在主填料压盖2和填料体3之间，通过O形密封圈将主填料压盖与填料体密封； 

主填料函10，为盘根与衬环交替装配的多组填料，设在主填料压盖和冲洗液导向环11之间柱塞周围，由主填料压盖将其压紧，并通过主填料函将隔离体与柱塞密封，主填料函对泵输送介质起到密封作用； 

冲洗液导向环11，在周向上分布有4～20孔，优选为6～12个孔，使冲洗液均匀分布后进入隔离体，设在隔离体后； 

隔离体12，为齿槽形结构，隔离体与柱塞间有0.2～4mm的间隙，优选为0.5～2mm，间隙越小，所需的冲洗液量就越小，隔离体设在冲洗液导向环前； 

冲洗液罐13，设在填料密封装置之外，与入口单向阀相连通，为一定压罐，维持压力0.05～0.3MPa，以便于流体进入隔离腔内。 

本发明提供的含固体介质柱塞泵填料密封装置的特点为： 

1、采用注入液机构和隔离体，有效避免柱塞的磨损，延长柱塞和填料的使用周期； 

2、注入液量的大小根据用户需要，方便调整； 

3、结构独特简单，生产成本低； 

4、输送高温高压颗粒介质时，泵的填料函使用周期长，不易损坏； 

5、可以适用于单柱塞泵和多柱塞泵的填料密封。 

附图说明

图1为含固介质柱塞泵填料密封装置填料部分结构剖示图 

图2为柱塞结构剖示图 

具体实施方式

本发明用下列具体实施方案结合附图对本发明作进一步说明，但本发明保护范围并不限于下列具体实施方案。 

本发明的填料密封装置，包括：柱塞1、主填料压盖2、填料体3、出口单向阀4、冲洗液管5、副填料压盖6、副填料函7、O形密封圈8、入口单向阀9、主填料函10、冲洗液导向环11、隔离体12、冲洗液罐13。填料体3包覆在柱塞1的外围，填料体3前端与泵头相连，后端与动力部分连接，在填料体3内部与柱塞1之间设置有隔离体12，所述的隔离体12为齿槽形结构，隔离体12与柱塞1有2mm的间隙，间隙越小，所需的冲洗液量就越小，隔离体12后设有冲洗液导向环11。填料体3与柱塞1有主填料函10将其密封，主填料函10有主填料压盖2将其压紧，主填料压盖2与填料体3有螺纹连接，用一个O形密封圈8密封。主填料函10对泵输送介质起到绝对的密封作用。主填料压盖2与柱塞1之间有副填料函7将其密封，副填料函7用副填料压盖6将其压紧。副填料压盖与主填料压盖用螺纹连接。副填料函7主要是用来密封冲洗液介质。 

所述的填料体3后方设置有入口单向阀9和出口单向阀4，前方装有冲洗管5。出口单向阀出口与冲洗管5相连，入口单向阀进口与维持压力0.05～0.3MPa的定压罐相连通，以便流体进入隔离腔内，冲洗管5与冲洗液导向环11连通。 

所述柱塞1为有一个台阶的异径体，前端直径为D，后端直径为d(见图2)。所述的柱塞1后端的直径d是前端直径D的0.95倍，即冲洗液量为泵流量的10％。主填料压盖2，在轴向上分布12个孔，使冲洗液能畅通进入到输送管中，与柱塞1小径d部分形成一个空腔a，柱塞在往复运动过程中，腔体体积不断发生变化压缩冲洗液体，使冲洗液进入隔离体。柱塞1在冲程过程中，出口单向阀4关闭，入口单向阀9打开，腔体a体积逐渐扩大，从冲洗液罐吸入冲洗液；柱塞1在回程过程中，出口单向阀4打开，入口单向阀9关闭，腔体a体积逐渐缩小， 排出冲洗液至冲洗液导向环11，冲洗液导向环11在周向上分布有10个孔，使冲洗液均匀分布后进入隔离体12。冲洗液经导向环将流体重新分布后进入隔离体12，冲洗进入隔离体12内的颗粒介质。当柱塞冲程的时候，分布于柱塞1与隔离体12之间的冲洗液阻隔泵输送的颗粒介质。有效阻止了颗粒介质进入到主填料函10，避免了柱塞与填料的磨损。 

应用实例一 

在煤直接液化工艺中，采用本发明作为煤浆进料泵，将温度为180℃，含固45％wt的油煤浆，压力从0.1MPa提升到21.0MPa后输送到高温高压反应器。冲洗液采用不含煤粉的溶剂油，起到冲洗隔离套，阻止煤浆进入填料函。大大延长了填料的使用寿命，保护了柱塞。 

Claims (1)

1.一种含固介质柱塞泵填料密封装置，其特征在于包括：

柱塞，为一个台阶异径体，前端直径大，后端直径小，后端直径与前端直径比为0.85～0.99；

主填料压盖，在轴向上分布4～20个孔，主填料压盖紧压主填料函，并与填料体有螺纹连接，主填料压盖与柱塞小径部分形成一个空腔，主填料压盖与柱塞之间有副填料函将其密封；

填料体，包覆在柱塞的外围，前端与泵头相连接，后端与动力部分连接，在填料体内部与柱塞之间设有隔离体，填料体与柱塞间有主填料函密封；

入口单向阀和出口单向阀，设置在填料体后部柱塞相对两侧，出口单向阀与冲洗管相连，入口单向阀与冲洗液罐相连通；

冲洗管，设置在填料体的前部出口单向阀同一侧，与出口单向阀相连，并与冲洗液导向环连通；

副填料压盖与副填料函，副填料压盖设在副填料函一端并将副填料函压紧，副填料压盖与主填料压盖用螺纹连接；

O形密封圈，设在主填料压盖和填料体之间，通过O形密封圈将主填料压盖与填料体密封；

主填料函，为盘根与衬环交替装配的多组填料，设在主填料压盖和冲洗液导向环之间柱塞周围，由主填料压盖将主填料函压紧；

冲洗液导向环，在周向上分布有4～20孔，设在隔离体后，使冲洗液均匀分布后进入隔离体；

隔离体，为齿槽形结构，隔离体与柱塞间有0.2～4mm的间隙，隔离体设在冲洗液导向环前；

冲洗液罐，设在填料密封装置之外，与入口单向阀相连通。

Images