CN104019240B - 一种自清洗式聚丙烯循环气压缩机气膜密封结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自清洗式聚丙烯循环气压缩机气膜密封结构，其包括机洗液入口、机体锥体、结构压盖、轴、洗液出口、推环、静环、卡环、密封动环、大气侧动环座、大气侧迷宫密封、介质侧静环座和介质侧迷宫密封，其特征在于，所述密封结构包括介质侧主密封、轴承侧副密封和迷宫密封三部分，清洗液从所述洗液入口切向进入所述机体锥体的密封腔形成旋流，使颗粒带离密封结构。本发明的密封结构无端面摩擦磨损，提高密封稳定性、解决使用寿命短等问题；冲洗使端面温升低，能耗小，密封性和稳定性好，故这种密封可靠性好且维护修理费用减少。
Description
技术领域
本发明涉及一种密封结构，尤其涉及一种自清洗式聚丙烯循环气压缩机气膜密封结构。
背景技术
当前，石化高温高粘介质泵主要应用于石化炼化行业丙烷装置沥青泵、常减压蒸馏、催化裂化、加氢及其焦化等装置中工艺流程介质的输送。其使用工况通常都为高温、高粘度的状态，输送的物质为油类、沥青类介质，由于介质温度较高，造成机制裂解聚变，产生聚合反应，产生聚合产物颗粒，导致机械密封端面摩擦磨损失效，进而致使物料泄漏引发火灾、爆炸等安全事故。“化工机械”第38卷第3期P367页所述的某石化公司高温重油泵采用的波纹管机械密封频繁失效。该公司常减压装置中使用的高温重油泵主要采用国内某厂家制造的DBM-B-1型机械密封，为单端面接触式波纹管形式，波纹管采用静止式结构。运行一段时间后，由于原配机械密封的选择存在一定问题，造成了机械密封大面积频繁泄漏。“化工机械”第22卷 第2期P1所述的高温油泵用新型机械密封的研制中给出了一种高温油泵用碳簧型机械密封,密封结构为内装、内流、平衡型、单端面。旋转环采用热镶装硬质合金结构,静止环采用热镶装浸金属石墨（或硬质合金）结构。此结构类型密封虽然在高温高压条件下能够应用，但使用的效果并不是十分理想，维护成本高，价格贵，寿命短。“滑润与密封”2005年5月169期刊中“循环气压缩机干气密封改造” 中提到由于TBS密封的浮套式密封无法控制动静套之间的不下常摩擦，其结构存在着不可靠性，因此决定采用干气密封进行改造。
发明内容
针对上述的不足，本发明提供了一种自清洗式聚丙烯循环气压缩机气膜密封结构，其包括机洗液入口、机体锥体、结构压盖、轴、洗液出口、推环、静环、卡环、密封动环、大气侧动环座、大气侧迷宫密封、介质侧静环座和介质侧迷宫密封，其特征在于，所述密封结构包括介质侧主密封、轴承侧副密封和迷宫密封三部分，所述介质侧主密封和轴承侧副密封均为气膜密封，所述机体锥体的密封腔成椎体架构，密封腔内侧直径小，外侧直径大，所述洗液入口切向进入所述锥体的内侧外径，其切向方向与所述密封动环的旋转方向一致，所述洗液出口与所述机体锥体的外侧大端径相切，其切向与所述密封动环的旋转方向一致，清洗液从所述洗液入口切向进入所述机体锥体的密封腔形成旋流，使颗粒带离密封结构。
所述介质侧主密封承受全部介质压力，一级密封气进口A处通入来自压缩机出口的工艺气，二级密封气进口C处通入开启密封端面和润滑、冷却作用的管网氮气，气体进入两侧密封动环端面槽内，使两端面被一稳定的薄气膜分隔开来而处于非接触运行状态，起到气膜密封作用；通过所述介质侧主密封泄漏出的工艺气体被氮气全部引入火炬燃烧，而通过二级密封漏入大气的全部为氮气，当所述介质侧主密封失效时，副密封同样起到辅助安全密封的作用。其中所述密封动环端面采用外径开槽，槽型线采用螺旋线、圆弧线或直线。所述介质侧静环座处设置一锥形齿片，与所述机体锥体配合，所述锥形齿片优选为直形或螺旋形。
该发明的显著优点是：
①使密封整体安装拆卸方便维护修理方便，约束减少密封性能好；
②可随时冲洗掉现有技术存在的如因密封端面泵入，而造成密封端面磨粒磨损的固体颗粒，无端面摩擦磨损，提高密封稳定性、解决使用寿命短等问题；
③冲洗使端面温升低，能耗小，密封性和稳定性好，故这种密封可靠性好且维护修理费用减少；
④功耗低、寿命长，可实现密封介质零泄漏；整体安装准确、便捷。
附图说明
图1是本发明实施例结构示意图。
图2是本发明实施例的局部示意图。
图3是本发明实施例中气膜密封装置示意图。
图中，1-洗液入口，2-机体椎体，3-结构压盖，4-气膜密封装置， 5-轴，6-洗液出口，7-内六角圆柱头螺钉，8-防转销，9-弹簧，10-推环，11-静环，12-卡环，13-密封动环，14-大气侧动环座，15-大气侧迷宫密封，16-介质侧静环座，17-键，18-动环处O形圈，19-介质侧迷宫密封，20-轴套处O形圈，21-迷宫密封处内六角圆柱头螺钉，22-轴承，23-密封垫，24-锁紧螺母。
具体实施方式
如图1所示，本发明的自清洗机械密封腔结构由机洗液入口1、机体椎体2、结构压盖3、气膜密封装置4、轴5和洗液出口6组成的，其特征在于：所述机械密封装置4安装于所述轴5上，且整体套装于所述机体椎体2内，并通过所述结构压盖3固定于所述机体椎体2上。其中所述机体椎体2的密封腔加工成椎体架构，密封腔内侧直径小，外侧直径大，形成一锥台结构。所述洗液入口1切向进入所述机体椎体2的内侧外径，其切向方向与机械密封动环的旋转方向一致。所述洗液出口6与所述机体椎体2的外侧大端外径相切，其切向方向与机械密封动环的旋转方向一致。清洗液从所述洗液入口1切向进入所述机体锥体2的密封腔形成旋流，使颗粒瞬间带离了密封环，旋流流出密封腔及时分离颗粒也可以减少洗液的损耗。所述机体锥体内小外大结构使安装有了更大的操作空间，尤其使集成式安装更为方便；该新型结构适用于石油、化工、炼油等行业，能够使密封的使用寿命大大延长。
如图3所示，所述气膜密封装置4包含推环10、静环11、卡环12、密封动环13、大气侧动环座14、大气侧迷宫密封15、介质侧静环座16和介质侧迷宫密封19，密封动环13和静环11含有动静环摩擦副，所述密封动环13与旋转机械轴5相密封连接，所述静环11则与旋转机械机体密封连接，摩擦副动环或静环上开有流体动压槽，其运行过程中动压槽会使动静环之间产生流体膜，并在动环和静环之间形成高压区，高压密封了机械内戒指的外漏，同时使动静环摩擦副产生流体膜润滑低摩擦系数非接触式摩擦副，但在运行过程中，随着温度的升高，在动静环流体膜润滑的摩擦副之间，会产生聚合物颗粒。一级密封气进口A处通入来自压缩机出口的工艺气，二级密封气进口C处通入开启密封端面和润滑、冷却作用的管网氮气。气体进入两侧密封动环端面内径处所开设的流体动压螺旋槽，在旋转状态下所产生的液体动、静压效应，使两端面被一稳定的薄气膜分隔开来而处于非接触运行状态，保证了工艺介质的零泄漏和零逸出，在流体动压螺旋槽型设计及离心力的作用下，能有效地防止工艺介质中的固体颗粒进入密封面。通过主密封泄漏出的工艺气体被氮气全部引入火炬燃烧。而通过二级密封漏入大气的全部为氮气，当主密封失效时，副密封同样起到辅助安全密封的作用。
所述气膜密封装置4的动静环摩擦副的流体动压槽将带有一定压力的洁净封油泵入密封端面，随着槽内封油流量的增大，压力增大，在密封端面间形成具有一定刚度的流体膜及时把两密封面分开，避免端面摩擦磨损，实现油膜润滑，降低了摩擦热，并及时把端面颗粒或特殊条件下形成的自聚物清理掉，避免其积聚在密封端面而堵塞动压槽，具有独特的“自清洁功能”。这个“自清洁功能”清洁出来的颗粒要立即带走，如果不能够带走而是留在密封周围，则同样会造成聚合物的聚集，致使密封端面产生的颗粒物发在机械密封自清洗中实现，而是聚集越来越严重直至端面的颗粒聚集造成断面摩擦，使密封失效。本密封腔正好是将这个“自清洁功能”清洁出来的颗粒立即带走，防止聚合物颗粒留在密封周围，防止了密封失效。同时，冲洗液不仅带走了这个“自清洁功能”清洁出来的颗粒，而且还带走了机械密封运行过程中产生的热量，减少了这个“自清洁功能”清洁出来的颗粒。
所述介质侧静环座16外侧设置一锥形齿片，与所述机体锥体2配合，所述锥形齿片优选为直形或螺旋形，起到增加散热面积的作用。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (1)
1.一种自清洗式聚丙烯循环气压缩机气膜密封结构，其包括洗液入口（1）、机体锥体（2）、结构压盖（3）、轴（5）、洗液出口（6）、推环（10）、静环（11）、卡环（12）、密封动环（13）、大气侧动环座（14）、大气侧迷宫密封（15）、介质侧静环座（16）和介质侧迷宫密封（19），其特征在于，所述密封结构包括介质侧主密封、轴承侧副密封和迷宫密封三部分，所述介质侧主密封和轴承侧副密封均为气膜密封，所述机体锥体（2）的密封腔成锥体架构，密封腔内侧直径小，外侧直径大，所述洗液入口（1）切向进入所述锥体（2）的内侧外径，其切向方向与所述密封动环（13）的旋转方向一致，所述洗液出口（6）与所述机体锥体（2）的外侧大端径相切，其切向与所述密封动环（13）的旋转方向一致，清洗液从所述洗液入口（1）切向进入所述机体锥体（2）的密封腔形成旋流，使颗粒带离密封结构，所述介质侧主密封承受全部介质压力，一级密封气进口A处通入来自压缩机出口的工艺气，二级密封气进口C处通入开启密封端面和润滑、冷却作用的管网氮气，气体进入两侧密封动环端面槽内，使两端面被一稳定的薄气膜分隔开来而处于非接触运行状态，起到气膜密封作用；通过所述介质侧主密封泄漏出的工艺气体被氮气全部引入火炬燃烧，而通过二级密封漏入大气的全部为氮气，当所述介质侧主密封失效时，副密封同样起到辅助安全密封的作用，所述密封动环（13）端面采用外径开槽，槽型线采用螺旋线、圆弧线或直线，所述介质侧静环座（16）外侧设置一锥形齿片，与所述机体锥体（2）配合，所述锥形齿片为直形或螺旋形。
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