CN106286837A - 一种密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密封装置，属于密封技术领域。该密封装置包括双端面机械密封组件、泵送环、第一法兰、第二法兰、密封座、以及散热片，其中，双端面机械密封组件包括一级机械密封组件和二级机械密封组件，双端面机械密封组件、第一法兰、第二法兰和密封座之间形成密封腔，泵送环套装在转动轴上且分别与一级机械密封组件的动环和二级机械密封组件的动环传动连接，泵送环位于密封腔内；密封腔内设有液体介质和导热体。通过套装在转动轴上的泵送环转动，液体介质在密封腔内循环流动，从而将双端面机械密封组件工作产生的热量经导热体传递到密封腔外后经散热片散发，实现双端面机械密封组件的散热冷却，提高密封的可靠性。

Description

一种密封装置

技术领域

本发明涉及密封技术领域，特别涉及一种密封装置。

背景技术

密封装置是指用于防止工作介质从机器(或设备)中向外泄漏或外界杂质侵入其内部的一种装置。

现有一种密封装置，该密封装置包括套装在转动轴的轴套上的一级机械密封组件和二级机械密封组件、设于二级机械密封组件的弹簧座上的泵送环、套装在转动轴上且围绕两级机械密封组件布置的左端盖和右端盖、以及设于左端盖和右端盖之间的内压盖，其中，弹簧座套装在转动轴上，进而带动泵送环转动。右端盖上分别设有进液口和出液口；泵送环的泵环部设有多个通孔、以及与该多个通孔相对应的向左开通的凹槽，泵送环的泵环部与右端盖之间滑动配合且通孔对应出液口布置。泵送环、右端盖、内压盖、一级机械密封组件和轴套之间形成左侧密封腔，泵送环、右端盖和二级机械密封组件之间形成右侧密封腔。实现时，通过泵送环转动，配合泵送环上设有的与出液口对应布置的通孔和凹槽，使得左侧密封腔和右侧密封腔内的隔离液均能经过泵送作用充分循环后经出液口流出，从而带走一级机械密封组件和二级机械密封组件工作产生的热量，进而提高密封的可靠性。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术中采用隔离液作为冲洗介质，需要大量的隔离液，容易造成资源浪费，且现有技术中根据实际工况需外设循环泵，需要增加外部动力源。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种密封装置。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种密封装置，适用于安装在转动轴上，所述密封装置包括套装在所述转动轴上的双端面机械密封组件，所述双端面机械密封组件包括一级机械密封组件和二级机械密封组件，所述一级机械密封组件和所述二级机械密封组件均包括动环和静环，所述密封装置还包括固定套装在所述转动轴上且位于所述双端面机械密封组件两侧的第一法兰和第二法兰、设置于所述第一法兰和第二法兰之间且围绕所述双端面机械密封组件布置的密封座、以及设置在所述密封座外壁上的散热片，其中，所述双端面机械密封组件、第一法兰、第二法兰和密封座之间形成密封腔；

所述一级机械密封组件的静环安装在所述第一法兰上，所述二级机械密封组件的静环安装在所述第二法兰上，所述一级机械密封组件和所述二级机械密封组件的动环均套装在所述转动轴上；

所述密封装置还包括套装在所述转动轴上且设于所述一级机械密封组件和所述二级机械密封组件之间的泵送环，所述泵送环分别与所述一级机械密封组件和所述二级机械密封组件的动环传动连接，所述泵送环位于所述密封腔内；

所述密封腔内设有液体介质和导热体，所述导热体位于所述泵送环和所述密封座之间。

进一步地，所述一级机械密封组件和所述二级机械密封组件均还包括弹簧座，所述弹簧座内设有弹簧，所述动环安装在对应的所述弹簧座内；所述泵送环的两端分别通过传动销与所述一级机械密封组件和所述二级机械密封组件的所述弹簧座连接。

可选地，所述泵送环与所述转动轴通过键槽连接。

优选地，所述第一法兰上设有安装槽，所述一级机械密封组件的所述静环安装在所述安装槽内，所述第一法兰上还设有将所述一级机械密封组件的所述静环固定在所述安装槽内的压板。

进一步地，所述密封腔的侧壁上设有液体入口，所述液体入口的一端与所述密封腔相连接，所述液体入口的另一端与稳压器相连接。

优选地，所述液体介质压力大于所述密封装置所密封的工作介质压力。

可选地，所述稳压器为弹簧式蓄能器。

具体地，所述密封座与所述第一法兰和所述第二法兰之间分别设有密封圈。

可选地，所述导热体为围绕所述双端面机械密封组件布置的导热套筒。

可选地，所述第二法兰的侧壁上设有排气通道，所述排气通道设有堵头。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供了一种密封装置，该密封装置包括双端面机械密封组件、第一法兰、第二法兰、密封座、泵送环、以及散热片，其中，双端面机械密封组件、第一法兰、第二法兰和密封座之间形成密封腔，密封腔内设有导热体和液体介质。通过套装在转动轴上且位于密封腔内的泵送环转动，密封腔内的液体介质循环流动，可以将双端面机械密封组件工作产生的热量经导热体传递至密封腔外后经散热片散发，实现双端面机械密封组件的散热冷却，进而提高密封的可靠性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种密封装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种密封装置的双端面机械密封组件的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种密封装置的二级机械密封组件的动环和动环密封圈的安装结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种密封装置的稳压器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种密封装置，适用于安装在转动轴上，在本发明实施例中，该密封装置可以用于密封电动深井泵，从而防止电动深井泵的集液器内的工作介质向外泄露，其中，电动深井泵的工作介质常为易燃易爆的危险液体介质，例如液化石油气、液化天然气等低温液体介质。由于工作介质的特殊性，因此不能存在工作介质的外泄现象，从而对密封要求极高，通过本发明实施例提供的密封装置可以实现密封装置的散热冷却，从而提高密封装置的可靠性，进而提高设备的安全性。

图1为本发明实施例提供的一种密封装置的结构示意图，如图1所示，该密封装置包括套装在转动轴10上的双端面机械密封组件，双端面机械密封组件包括一级机械密封组件21和二级机械密封组件22，其中，一级机械密封组件21和二级机械密封组件22均包括静环和动环；该密封装置还包括固定套装在转动轴10上且位于双端面机械密封组件两侧的第一法兰23和第二法兰24、设置于第一法兰23和第二法兰24之间且围绕双端面机械密封组件布置的密封座25、以及设置在密封座25外壁上的散热片26，其中，双端面机械密封组件、第一法兰23、第二法兰24和密封座25之间形成密封腔27；一级机械密封组件21的静环21a安装在第一法兰23上，二级机械密封组件22的静环22a安装在第二法兰24上，一级机械密封组件21的动环21b和二级机械密封组件22的动环22b均套装在转动轴10上；该密封装置还包括套装在转动轴10上且设于一级机械密封组件21和二级机械密封组件22之间的泵送环28，泵送环28分别与一级机械密封组件21的动环21b和二级机械密封组件22的动环22b传动连接，泵送环28位于密封腔27内；密封腔27内设有液体介质和导热体29，导热体29位于泵送环28和密封座25之间。实现时，通过转动轴10转动带动泵送环28转动，液体介质在密封腔27内循环运行从而将双端面机械密封组件工作产生的热量充分传递给导热体29，经导热体29传递到密封腔27外，然后经散热片26散发，进而实现双端面机械密封组件的散热冷却，提高密封装置的可靠性。

在本发明实施例中，泵送环28可以根据双端面机械密封组件工作产生的热量以及传递该热量所需的液体介质流速具体设计，使得液体介质在密封腔27内有效的循环流动。另外，密封座25的外壁上周向均匀布置有多片散热片26，在本实施例中，密封座25的外壁上设有40片散热片26，其中，散热片26的数量和尺寸可以根据实际机械密封组件工作产生的热量具体设计。

图2为本发明实施例提供的一种密封装置的双端面机械密封组件的结构示意图。在图2所示实施例中，该密封装置采用双端面机械密封组件，当一级机械密封组件21发生泄漏时，二级机械密封组件22可以用于密封，进而提高密封的可靠性；另外，一级机械密封组件21与二级机械密封组件22的组成、结构、以及尺寸相同，安装时可以替换进而便于安装。在本实施例中，一级机械密封组件21和二级机械密封组件22均可以根据机械密封标准进行设计。由于一级机械密封组件21与二级机械密封组件22的组成、结构、以及尺寸相同，下面以二级机械密封组件22为例详细介绍。二级机械密封组件22包括静环22a、动环22b、弹簧22c、弹簧座22d、静环密封圈21f、以及动环密封圈21g。静环22a安装在第二法兰24的安装槽24a中且该静环22a通过销22e与第二法兰24固定连接，销22e可以避免静环22a转动；动环22b套装在转动轴10上且安装在对应的弹簧座22d内，弹簧22c设置在弹簧座22d内；静环密封圈22f安装在静环22a与第二法兰24之间，用于静环22a和第二法兰24之间的间隙密封，动环密封圈22g安装在动环22b与转动轴10之间，用于转动轴10与动环22b之间的间隙密封。实现时，动环22b转动与固定的静环22a之间形成相对运动，在液体介质压力和弹簧22c弹力共同作用下，静环22a和动环22b端面紧密贴合且在接触端面间形成液膜，配合静环密封圈22f和动环密封圈22g，进而二级机械密封组件22实现密封功能。

在本发明实施例中，动环22b与静环22a的接触端面精度设计可以根据机械密封标准进行。静环22a、动环22b、静环密封圈22f、以及动环密封圈22g可以采用耐低温耐腐蚀的材料制成，例如柔性石墨、聚四氟乙烯等，可以避免电动深井泵的低温工作介质的腐蚀，确保静环22a、动环22b、静环密封圈22f、以及动环密封圈22g的使用性能，进而确保二级机械密封组件22的密封性能。

图3为本发明实施例提供的一种密封装置的二级机械密封组件的动环与动环密封圈的安装结构示意图，在图3所示实施例中，动环22b与动环密封圈22g之间设计有配合锥度22h，安装时，可以将动环22b略微压向弹簧座22d一侧(对应图3所示a位置)，可以使得动环密封圈22g与转动轴10之间存在一定的间隙，进而便于安装；安装完成后，动环22b在弹簧22c弹力作用下向静环22a方向移动(对应图3所示b位置)，此时动环密封圈22g所在位置的动环22b与转动轴10之间的距离减小，可以使得动环密封圈22g与转动轴10、以及动环22b之间存在一定的过盈量，该过盈量可以为动环密封圈22g提供初始压力使得动环密封圈22g与转动轴10、以及动环22b之间紧密接触，从而动环密封圈22g实现密封功能，同时，该过盈量不宜太大，可以用于防止因动环22b与动环密封圈22g太紧而增大动环22b轴向调整移动的阻力从而影响动环22b与静环22a之间的相对运动进而影响二级侧机械密封组件22的密封性能。

具体地，一级机械密封组件21和二级机械密封组件22均还包括弹簧座，其中，弹簧座21d中设有弹簧21c，弹簧座22d中设有弹簧22c，动环21b安装在弹簧座21d中，动环22b安装在弹簧座22d中，泵送环28的两端分别通过传动销28b与一级机械密封组件21的弹簧座21d和二级机械密封组件22的弹簧座22d连接，从而使得泵送环28与一级机械密封组件21的动环21b和二级机械密封组件22的动环22b之间实现传动连接，进而动环21b和动环22b均可以随着泵送环28一起转动。

具体地，泵送环28与转动轴10通过键槽连接。转动轴10的外壁与泵送环28的内壁对应设有键槽(图中未示出)，该键槽内设有键28a，从而使得转动轴10与泵送环28之间实现传动连接，进而泵送环28可以随着转动轴10一起转动。

优选地，第一法兰23上设有安装槽23a，静环21a安装在安装槽23a内，第一法兰23上还设有将静环21a固定在安装槽23a内的压板30。压板30可以使得静环21a与第一法兰23固定连接，进而可以在密封腔27内液体介质压力小于电动深井泵的集液器40内工作介质压力时，防止一级机械密封组件21的静环21a被工作介质挤出造成一级机械密封组件21失效进而影响密封。在本发明实施例中，压板30通过螺钉30a与第一法兰23固定连接，螺钉30a和压板30之间设有垫圈30b，该垫圈30b可以加强螺钉30a固定压板30的效果。

进一步地，密封腔27的侧壁上设有液体入口24b，液体入口24b的一端与密封腔27相连接，液体入口24b的另一端与稳压器50相连接。通过稳压器50可以向密封腔27内注入液体介质，在图1所示实施例中，液体入口24b可以设置在第二法兰24的侧壁上。

在本发明实施例中，稳压器50可以用于确保密封腔27内液体介质的压力大于电动深井泵的集液器40内工作介质的压力。在密封腔27内的液体介质压力大于电动深井泵的集液器40内的工作介质压力的情况下，当双端面机械密封组件损坏时，液体介质向外泄露而不会导致工作介质外泄，极大的提高了设备的安全性。

具体地，稳压器50可以为弹簧式蓄能器。

图4为本发明实施例提供的一种密封装置的稳压器的结构示意图，如图4所示，稳压器50包括壳体51、活塞52、活塞杆53、弹簧54、液位观察镜55、第一连接管56、以及第二连接管57，其中，活塞52位于壳体51内部且将壳体51内的腔体分为第一腔体58a、以及第二腔体58b，弹簧54位于第二腔体58b中且弹簧54的一端位于壳体51的底盖上，弹簧54的另一端与活塞52固定连接，活塞杆53的一端安装在活塞52上，活塞杆53的另一端穿过壳体51的顶盖位于液位观察镜55内。

在本发明实施例中，第一腔体58a通过第一连接管56经液体入口24b与密封腔27相通，第二腔体58b通过第二连接管57与电动深井泵的集液器40相通；壳体51的侧壁上设有注液口51a，通过注液口51a可以向第一腔体58a内注入液体介质，液体介质经第一连接管56、液体入口24b进入密封腔27。具体地，液位观察镜55上设有与活塞杆53端部位置相对应的最大刻度值(对应图4中a位置)和最小刻度值(对应图4中b位置)，由于稳压器50具有可允许泄漏量，从而会出现液体介质不足的现象，可以定期通过液位观察镜55检查活塞杆53的位置判断液体介质是否充足，当活塞杆53的一端接近a位置表明液体介质不足，可以通过注液口51a向第一腔体58a内注入液体介质直至活塞杆53端部达到b位置。

在本发明实施例中，稳压器50的工作原理具体为：

第一腔体58a内介质压力可以通过弹簧54的弹力补偿较第二腔体58b内的介质压力高，进而使得活塞52两端受力平衡，其中，第二腔体58b内介质压力即集液器40内工作介质压力，第一腔体58a内液体介质压力即密封腔27内液体介质压力，因此，通过稳压器50可以使得密封腔27内液体介质压力大于集液器40内工作介质压力。

进一步地，稳压器50还可以包括压力表一(图中未示出)和压力表二(图中未示出)，其中，压力表一用于检测第一腔体58a的压力，压力表二用于检测的第二腔体58b压力。通过压力表一和压力表二可以得到密封腔27内液体介质和集液器40内工作介质的压力差。压力表一还可以用于判断液体介质是否充足。在本发明实施例中，集液器40内的工作介质压力小于2MPa，密封腔27内液体介质压力大于工作介质压力的范围可以为0.04-0.15MPa。另外，压力表一和压力表二还可以用于监测密封装置的密封泄漏情况，具体地，当监测到压力表一与压力表二压力差值异常降低说明该密封装置发生了泄露现象。

具体地，密封座25与第一法兰23和第二法兰24之间分别设有密封圈25a，可以用于密封座25与第一法兰23、以及第二法兰24之间的间隙密封，进而可以避免密封腔27内的液体介质向外泄露。密封圈25a可以为O型密封圈，对应第一法兰23和第二法兰24上用于安装O型密封圈的凹槽尺寸可以根据O型密封圈沟槽标准具体设计。

可选地，第二法兰24的侧壁上设有排气通道24c且该排气通道24c设有堵头。排气通道24c可以在向密封腔27注入液体介质时将密封腔27内的气体排出，便于液体介质充满密封腔27。另外，第一法兰23的侧壁上可以设有排液通道23b且该排液通道23b设有堵头。排液通道23b可用于后续检修时将密封腔27内的液体介质排尽，便于检修。

可选地，导热体29可以是围绕双端面机械密封组件布置的导热套筒。将导热体29设计成套筒结构可以使得双端面机械密封组件工作产生的热量传导更为充分，进而提高散热冷却效果。

可选地，导热体29可以通过螺钉29a分别与第一法兰23、第二法兰24和密封座25固定连接，从而将导热体29固定在密封腔27内，避免转动轴10转动时因导热体29位置变化而影响其他组件，同时在导热体29和第一法兰23、第二法兰24、以及密封座25之间设置螺钉29a可以使得导热体29和第一法兰23、第二法兰24、以及密封座25之间存在间隙，可以为液体介质在密封腔27内的循环流动提供通道。

可选地，导热体29可以采用铝材料制成。由于铝具有较高的导热率，从而可以将更多的热量传递到密封腔27外，加强双端面机械密封组件的散热冷却效果；另外，铝质轻，可以减小密封装置的整体质量。当然，导热体29还可以采用其他材料制成，例如铝合金等，本发明实施例对此不做限制。

优选地，液体介质可以为耐低温液体介质，例如航空液压油、甲醇、以及乙醇等。采用耐低温液体介质可以防止一级机械密封组件21中静环21a与动环21b之间由液体介质形成的液膜凝固从而导致动环21b与静环21a之间的接触界面严重磨损进而导致一级机械密封组件21失去密封功能。

可选地，第一法兰23、第二法兰24、以及密封座25可以采用不锈钢材料制成。不锈钢材料具有较好的耐腐蚀性能，可避免低温工作介质的腐蚀。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种密封装置，适用于安装在转动轴上，所述密封装置包括套装在所述转动轴上的双端面机械密封组件，所述双端面机械密封组件包括一级机械密封组件和二级机械密封组件，所述一级机械密封组件和所述二级机械密封组件均包括动环和静环，其特征在于，

所述密封装置还包括固定套装在所述转动轴上且位于所述双端面机械密封组件两侧的第一法兰和第二法兰、设置于所述第一法兰和第二法兰之间且围绕所述双端面机械密封组件布置的密封座、以及设置在所述密封座外壁上的散热片，其中，所述双端面机械密封组件、第一法兰、第二法兰和密封座之间形成密封腔；

所述一级机械密封组件的静环安装在所述第一法兰上，所述二级机械密封组件的静环安装在所述第二法兰上，所述一级机械密封组件和所述二级机械密封组件的动环均套装在所述转动轴上；

所述密封装置还包括套装在所述转动轴上且设于所述一级机械密封组件和所述二级机械密封组件之间的泵送环，所述泵送环分别与所述一级机械密封组件和所述二级机械密封组件的动环传动连接，所述泵送环位于所述密封腔内；

所述密封腔内设有液体介质和导热体，所述导热体位于所述泵送环和所述密封座之间。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述一级机械密封组件和所述二级机械密封组件均还包括弹簧座，所述弹簧座内设有弹簧，所述动环安装在对应的所述弹簧座内；所述泵送环的两端分别通过传动销与所述一级机械密封组件和所述二级机械密封组件的所述弹簧座连接。

3.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述泵送环与所述转动轴通过键槽连接。

4.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述第一法兰上设有安装槽，所述一级机械密封组件的所述静环安装在所述安装槽内，所述第一法兰上还设有将所述一级机械密封组件的所述静环固定在所述安装槽内的压板。

5.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述密封腔的侧壁上设有液体入口，所述液体入口的一端与所述密封腔相连接，所述液体入口的另一端与稳压器相连接。

6.根据权利要求5所述的密封装置，其特征在于，所述液体介质压力大于所述密封装置所密封的工作介质压力。

7.根据权利要求5所述的密封装置，其特征在于，所述稳压器为弹簧式蓄能器。

8.根据权利要求1-7任一项所述的密封装置，其特征在于，所述密封座与所述第一法兰和所述第二法兰之间分别设有密封圈。

9.根据权利要求1-7任一项所述的密封装置，其特征在于，所述导热体为围绕所述双端面机械密封组件布置的导热套筒。

10.根据权利要求1-7任一项所述的密封装置，其特征在于，所述第二法兰的侧壁上设有排气通道，所述排气通道设有堵头。