CN106122484B - 用于动静压型干气密封的内置密封介质节流调控装置 - Google Patents
用于动静压型干气密封的内置密封介质节流调控装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106122484B CN106122484B CN201610688456.0A CN201610688456A CN106122484B CN 106122484 B CN106122484 B CN 106122484B CN 201610688456 A CN201610688456 A CN 201610688456A CN 106122484 B CN106122484 B CN 106122484B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sealing
- hole
- annular boss
- dry gas
- built
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000007789 sealing Methods 0.000 title claims abstract description 74
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 230000003068 static effect Effects 0.000 title abstract description 22
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 claims abstract description 6
- 239000007937 lozenge Substances 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- GICIECWTEWJCRE-UHFFFAOYSA-N 3,4,4,7-tetramethyl-2,3-dihydro-1h-naphthalene Chemical compound CC1=CC=C2C(C)(C)C(C)CCC2=C1 GICIECWTEWJCRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012916 structural analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
Abstract
用于动静压型干气密封的内置密封介质节流调控装置，安装在密封压盖内，轴向台阶通孔中加工有第一环形凸台和第二环形凸台，两个凸台之间形成第一封气腔，法兰与第二环形凸台之间形成第二封气腔；第一封气腔与密封腔之间有第一气孔，第二封气腔与静环背腔之间通过第二气孔连通，封气经由静环背腔通过静环节流孔进入密封端面均压槽。阀芯靠近垫片的一端开有轴向盲孔，盲孔内安装弹簧，弹簧位于阀芯和垫片之间；阀芯另一端与第二环形凸台形成节流口，楔形面端部安装有顶杆，顶杆另一端由螺母支撑，螺母安装在法兰上并与轴向台阶通孔同心。通过调节螺母改变阀芯的轴向位置，进而改变节流口的开度，实现干气密封端面均压槽内气体压力与流量的调控。
Description
(一)技术领域
本发明涉及动静压组合式干气密封结构设计领域，具体涉及一种带有内置密封介质节流调控装置的动静压组合式干气密封结构，特别适用于低速或处于变工况条件的旋转设备的轴端密封装置。
(二)背景技术
干气密封是一种旋转型密封装置，因为具有无液、低泄漏、环保、节能、长寿命的特点，研究人员试图在更多的旋转机器动密封中采用干气密封。但经过实践和理论分析发现，干气密封的稳定性在很大程度上依赖于机组的转速，这是因为干气密封要求小间隙非接触式运转，而要形成所需的小间隙，必须要求被密封机组具有足够高的转速，否则，密封性能将下降，甚至无法正常工作。因为离心压缩机的主轴转速一般都比较高(10000r/min左右)，这就保证了干气密封实现小间隙非接触运转的要求，所以干气密封在此类机组中使用获得了巨大的成功。但大多数旋转设备存在频繁启停、转速变化、压力变化等变工况，这将影响干气密封的密封性能，例如：会出现密封端面磨损、密封环碎裂等现象。对于如反应釜等低转速机器，过低的转速难以形成足够的气膜开启力和刚度，无法保证密封的正常运转。
针对上述问题，很多研究者提出干气密封静压开启技术，这种结构一般是在干气密封静环上开轴向静压孔，通以一定压力的密封介质，在密封端面形成静压开启力，从而使干气密封在设备转速很低的情况下仍有良好的密封性。国外如Chesterton公司很早就对低速旋转设备如搅拌釜的轴封采用静压干气密封结构(美国专利US5052694“Hydrostaticface seal and bearing”)，还有德国专利DE2444544“Contact free gas seal ringswith gas barrier-have curved radial grooves to produce aerostatic axialforce”，美国专利US5755817“Hydrostatic seal”、US8206083B2“Carbon hydrostaticface seal”和日本专利JP2002333022“hydrostatic gas bearing”均有公开报道，日本皮拉密封有限公司研制的气体静压型干气密封(http://www.pillar.co.jp/pillar_eng/contents/product/44/product.html)和英国埃伊斯的流体动静压型压缩机干气密封(http://www.aesseal.com/)，近年来我国在静压干气密封的性能研究与结构分析方面取得一定成就，如刘飞(“静压干气密封研究”，2010)、刘婷(“浅谈静压干气密封的研制”，2011)、李蕾磊(“化工高压设备静压干气密封特性研究”，2011)、李双喜(“动静压混合式气体密封的特性分析”，2012)、王永宝(“静压式干气密封国产化研究与应用”，2016)等也对机械密封的静压开启技术进行了不同程度的研究，对密封静环的节流孔位置、静环端面的均压槽深度等进行了优化设计。但是对于如何控制密封介质的压力，减少泄漏量，提高干气密封结构对转速、压力变化的适应能力，仍然存在许多关键问题需要解决。此外，目前国内外所采用动静压机械密封结构，一般都需要额外缓冲介质，这不仅增加了密封结构的复杂性，也提高了整个密封装置的造价，而且密封介质压力受到更多外在因素的影响。
利用干气密封静压开启技术，可以设计一套内置密封介质节流调控装置，在不需要额外提供缓冲介质的情况下，既能保证有稳定的密封介质，又不增加密封结构的复杂性，密封介质压力可以根据工况的变化进行调节，对压缩机等高速旋转设备和搅拌釜等低速设备都有广泛的适用性。
(三)发明内容
本发明要克服现有技术的上述缺点，一种用于动静压型干气密封的内置密封介质节流调控装置，该内置密封介质节流调控装置可以实现对干气密封静压开启力的控制并具有适应变工况特别是不同速度和压力的能力。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种用于动静压型干气密封的内置密封介质节流调控装置，安装在密封压盖27内，由轴向台阶通孔25、垫片2、弹簧5、阀芯6、顶杆11、螺母13、法兰9组成。轴向台阶通孔25中加工有第一环形凸台3和第二环形凸台8，两个凸台之间形成第一封气腔，法兰9安装在压盖27的大气侧且与轴向台阶通孔25同心，法兰9与第二环形凸台8之间形成第二封气腔；第一封气腔与密封腔20之间通过第一气孔24连通，第二封气腔与静环背腔15之间通过第二气孔14连通，封气经由静环背腔通过若干静环节流孔19进入密封端面均压槽22。阀芯6靠近垫片2的一端开有轴向盲孔，盲孔内安装弹簧5，弹簧5位于阀芯6和垫片2之间，阀芯外圆周面与第一环形凸台内圆周上设置的第一密封圈4配合确保封气无法进入阀芯弹簧侧；阀芯另一端加工成楔形，楔形面与第二环形凸台8形成节流口，楔形面端部安装有顶杆11，顶杆11与法兰9内设的第二密封圈10配合以防止封气向外泄漏，顶杆另一端由螺母13支撑，螺母13安装在法兰9上并与轴向台阶通孔25同心。通过调节螺母13调节阀芯6在轴向位置，进而改变节流口的开度，实现干气密封端面均压槽内气体压力与流量的调控。
进一步，密封介质经过所述内置密封介质节流调控装置分为两路，一路经第一通孔24流向密封腔20，另一路经第二通孔14流向密封静环背腔15。
进一步，所述静环18端面上加工有均压槽22，或所述动环23端面加工有均压槽22，或所述静环18和动环23的密封端面上均加工有均压槽22。
再进一步，所述阀芯一端的楔形结构可以是锥形面、球形面、抛物面。
本发明所称的径向是指静环或动环的径向，本发明所称的轴向是指静环或动环的旋转轴或平行于该旋转轴的方向。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的带有内置密封介质节流调控装置的动静压机械密封装置，采用了内置密封介质节流调控装置，将密封介质分为两路具有不同压力的介质。一路通过压盖内通孔流向密封腔，为密封介质，一路通过压盖内通孔流向静环背腔，通过静环节流孔流向密封端面，为缓冲介质，形成静压开启力。静压开启力可以通过节流装置的顶杆进行调节，顶杆的轴向位移改变节流口的节流面，进而改变两路介质的压差，进而适应压力、转速波动等变工况。顶杆位置不变，则两路密封介质压差不变，这样既能保证有稳定压力的密封介质，又不需要增加缓冲介质装置，降低了密封结构的复杂性，密封介质压力可以根据工况的变化进行调节，对透平泵、搅拌釜和压缩机等旋转机器设备都有广泛的适用性。
(四)附图说明
图1为本发明带内置密封介质节流调控装置的动静压机械密封的整体结构示意图。
图2为本发明密封静环端面的结构示意图。
图3为本发明密封动环端面的结构示意图。
其中：
1—壳体；2—垫片；3—第一环形凸台；4—第一密封圈；5—弹簧；6—阀芯；7—进气孔；8—第二环形凸台；9—法兰；10—第二密封圈；11—顶杆；12—法兰螺纹孔；13—螺母；14—第二通孔；15—静环背腔；16—紧钉螺钉；17—推环；18—静环；19—静环内节流孔；20—密封腔；21—轴套；22—端面均压槽；23—动环；24—第一通孔；25—压盖内轴向台阶通孔；26—干气密封弹簧；27—压盖。
(五)具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
参照图1至图3，本发明用于动静压型干气密封的内置密封介质节流调控装置，安装在密封压盖27内，由轴向台阶通孔25、垫片2、弹簧5、阀芯6、顶杆11、螺母13、法兰9组成。轴向台阶通孔25中加工有第一环形凸台3和第二环形凸台8，两个凸台之间形成第一封气腔，法兰9安装在压盖27的大气侧且与轴向台阶通孔25同心，法兰9与第二环形凸台8之间形成第二封气腔；第一封气腔与密封腔20之间通过第一气孔24连通，第二封气腔与静环背腔15之间通过第二气孔14连通，封气经由静环背腔通过若干静环节流孔19进入密封端面均压槽22。阀芯6靠近垫片2的一端开有轴向盲孔，盲孔内安装弹簧5，弹簧5位于阀芯6和垫片2之间，阀芯外圆周面与第一环形凸台内圆周上设置的第一密封圈4配合确保封气无法进入阀芯弹簧侧；阀芯另一端加工成楔形，楔形面与第二环形凸台8形成节流口，楔形面端部安装有顶杆11，顶杆11与法兰9内设的第二密封圈10配合以防止封气向外泄漏，顶杆另一端由螺母13支撑，螺母13安装在法兰9上并与轴向台阶通孔25同心。通过调节螺母13改变阀芯6的轴向位置，进而改变节流口的开度，实现干气密封端面均压槽内气体压力与流量的调控。
密封介质经过所述内置密封介质节流调控装置分为两路，一路经第一通孔24流向密封腔20，压力略有减小；另一路经第二通孔14流向密封静环背腔15，压力经节流下降。
所述静环18端面上加工有均压槽22，或所述动环23端面加工有均压槽22，或所述静环18和动环23的密封端面上均加工有均压槽22。由此产生的效果是使干气密封结构可以在低速下或机器启动期间快速开启，通过旋转螺母调节顶杆轴向位移可以调节流向静环密封介质的压力，适应变转速工况。
所述阀芯一端的楔形结构可以是锥形面、球形面、抛物面。
本说明书所述内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (4)
1.用于动静压型干气密封的内置密封介质节流调控装置，安装在密封压盖(27)内，密封介质是封气，其特征在于：由轴向台阶通孔(25)、垫片(2)、弹簧(5)、阀芯(6)、顶杆(11)、螺母(13)、法兰(9)组成；轴向的台阶通孔(25)中加工有第一环形凸台(3)和第二环形凸台(8)，第一环形凸台(3)和第二环形凸台(8)之间形成第一封气腔，法兰(9)安装在压盖(27)的大气侧且与轴向台阶通孔(25)同心，法兰(9)与第二环形凸台(8)之间形成第二封气腔；第一封气腔与密封腔(20)之间通过第一气孔(24)连通，第二封气腔与静环背腔(15)之间通过第二气孔(14)连通，封气经由静环背腔通过若干静环节流孔(19)进入密封端面均压槽(22)；阀芯(6)靠近垫片(2)的一端开有轴向盲孔，盲孔内安装弹簧(5)，弹簧(5)位于阀芯(6)和垫片(2)之间，阀芯外圆周面与第一环形凸台内圆周上设置的第一密封圈(4)配合确保封气无法进入阀芯弹簧侧；阀芯另一端加工成楔形，楔形面与第二环形凸台(8)形成节流口，楔形面端部安装有顶杆(11)，顶杆(11)与法兰(9)内设的第二密封圈(10)配合以防止封气向外泄漏，顶杆另一端由螺母(13)支撑，螺母(13)安装在法兰(9)上并与轴向台阶通孔(25)同心；调节螺母(13)调节阀芯(6)在轴向位置，改变节流口的开度。
2.如权利要求1所述的用于动静压型干气密封的内置密封介质节流调控装置，其特征在于：封气经过所述内置密封介质节流调控装置分为两路，一路经第一气孔(24)流向密封腔(20)，另一路经第二气孔(14)流向密封静环背腔(15)。
3.如权利要求2所述的用于动静压型干气密封的内置密封介质节流调控装置，其特征在于：静环(18)端面上加工有均压槽(22)，或动环(23)端面加工有均压槽(22)，或静环(18)和动环(23)的密封端面上均加工有均压槽(22)。
4.如权利要求3所述的用于动静压型干气密封的内置密封介质节流调控装置，其特征在于：所述阀芯一端的楔形面是锥形面、球形面、抛物面之一。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610688456.0A CN106122484B (zh) | 2016-08-18 | 2016-08-18 | 用于动静压型干气密封的内置密封介质节流调控装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610688456.0A CN106122484B (zh) | 2016-08-18 | 2016-08-18 | 用于动静压型干气密封的内置密封介质节流调控装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106122484A CN106122484A (zh) | 2016-11-16 |
| CN106122484B true CN106122484B (zh) | 2017-12-05 |
Family
ID=57279150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610688456.0A Active CN106122484B (zh) | 2016-08-18 | 2016-08-18 | 用于动静压型干气密封的内置密封介质节流调控装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106122484B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106949190B (zh) * | 2017-05-27 | 2023-03-31 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 浮动环式阻尼密封装置 |
| CN108302204B (zh) * | 2018-02-27 | 2024-06-04 | 清华大学 | 可调型机械密封装置 |
| CN109798361B (zh) * | 2019-03-05 | 2024-03-26 | 浙江工业大学 | 一种带轴向泄压阀的自适应静压干气密封结构 |
| CN110440005B (zh) * | 2019-08-29 | 2024-05-03 | 浙江工业大学 | 密封端面间局部膜厚可调控型机械密封装置 |
| CN110594415B (zh) * | 2019-09-05 | 2021-05-11 | 山东正铭流体控制设备有限公司 | 一种增加寿命的干气密封 |
| CN114135673A (zh) * | 2021-09-29 | 2022-03-04 | 浙江工业大学 | 一种基于伯努利原理的真空吸气式干气密封结构 |
| CN114198502B (zh) * | 2022-01-04 | 2024-03-19 | 昆明理工大学 | 一种电池三元材料搅拌设备用镶装式聚四氟乙烯静压干气密封环及其制备方法与应用 |
| CN115746908B (zh) * | 2022-12-06 | 2024-07-12 | 潍坊春源化工有限公司 | 一种氯化石蜡的余氯处理装置 |
| DE102022134084B3 (de) | 2022-12-20 | 2024-06-13 | Eagleburgmann Germany Gmbh & Co. Kg | Gleitringdichtungsanordnung |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2317528A1 (fr) * | 1975-07-11 | 1977-02-04 | Creusot Loire | Dispositif d'etancheite contre les sorties de gaz aux extremites de l'arbre rotatif d'un compresseur centrifuge |
| US4691276A (en) * | 1985-10-21 | 1987-09-01 | Borg-Warner Industrial Products, Inc. | Adaptive control system for mechanical seal assembly |
| WO2006137305A1 (ja) * | 2005-06-20 | 2006-12-28 | Eagle Industry Co., Ltd. | メカニカルシール装置 |
| JP4864995B2 (ja) * | 2009-03-06 | 2012-02-01 | 日本ピラー工業株式会社 | メカニカルシール |
| CN102128272A (zh) * | 2011-02-25 | 2011-07-20 | 西华大学 | 可控机械密封装置 |
| WO2014142265A1 (ja) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | イーグルブルグマンジャパン株式会社 | メカニカルシール装置 |
| CN103790855A (zh) * | 2014-02-21 | 2014-05-14 | 清华大学 | 一种具有能动与非能动停车密封的核主泵机械密封系统 |
| CN206280505U (zh) * | 2016-08-18 | 2017-06-27 | 浙江工业大学 | 用于动静压型干气密封的内置密封介质节流调控装置 |
-
2016
- 2016-08-18 CN CN201610688456.0A patent/CN106122484B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106122484A (zh) | 2016-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106122484B (zh) | 用于动静压型干气密封的内置密封介质节流调控装置 | |
| CN108757945A (zh) | 一种动静压混合润滑端面密封结构 | |
| CN106015578A (zh) | 箔片表面开微孔织构的箔片端面气膜密封结构 | |
| CN1013614B (zh) | 液体轴封 | |
| CN206280505U (zh) | 用于动静压型干气密封的内置密封介质节流调控装置 | |
| CN106352094B (zh) | 用于动静压型干气密封的静压气体迷宫节流调控机构 | |
| CN105257700A (zh) | 一种新型动静压混合可倾瓦径向气体轴承 | |
| CN109798361A (zh) | 一种带轴向泄压阀的自适应静压干气密封结构 | |
| CN209049564U (zh) | 大型高速土工离心机主轴动密封结构 | |
| CN209839151U (zh) | 一种带径向泄压阀的静压干气密封静环 | |
| CN206754279U (zh) | 浮动环式阻尼密封装置 | |
| CN106949327A (zh) | 非接触式气动旋转接头 | |
| CN103047171B (zh) | 全功能浮动节流装置 | |
| CN205078787U (zh) | 一种用于机械设备转轴的密封装置 | |
| CN203926119U (zh) | 一种大轴径串联式双端面机械密封 | |
| CN206092973U (zh) | 用于动静压型干气密封的静压气体迷宫节流调控机构 | |
| CN103629357A (zh) | 叶片式回转阀的密封机构 | |
| CN106641317A (zh) | 可调双向承压偏心半球阀 | |
| CN105526360A (zh) | 机械密封机构 | |
| US3143381A (en) | Fluid thrust bearing | |
| CN205001515U (zh) | 一种设计有迷宫密封结构的轴封 | |
| CN206694699U (zh) | 非接触式气动旋转接头 | |
| CN209278490U (zh) | 一种静密封过盈量可调节的密封装置 | |
| CN209569339U (zh) | 用于多线切割机高速轴承箱的接触式密封装置 | |
| CN209705267U (zh) | 一种带轴向泄压阀的自适应静压干气密封结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |