CN107202031A - 离心泵用双端面机械密封的独立隔离冲洗系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种离心泵用双端面机械密封的独立隔离冲洗系统，克服离心泵机械密封在使用过程中出现的各种缺陷和弊病，提高机械密封运行的稳定性，加大对苛刻工况条件的适应性，延长使用寿命，满足使用要求。为达到上述目的，提供一种离心泵用双端面机械密封的独立隔离冲洗系统，具有其特征在于：包括双端面机械密封、隔离腔总成、轴套和密封压盖。为达到上述目的，还可以提供一种离心泵用双端面机械密封的独立隔离冲洗系统，其特征在于：包括双端面机械密封、泵送结构、密封箱、轴套、密封压盖和储液罐总成，储液罐总成内部填充循环润滑冷却作用的隔离液。上述两种方案能独立实施，单独达到发明目的，体现有益效果。

Description

离心泵用双端面机械密封的独立隔离冲洗系统

技术领域

本发明属于石油勘探、石油开采、石油炼化、石油产品输送领域所使用的离心泵机械密封的冲洗系统，特别是石油钻井勘探行业，钻井液固控设备用离心泵机械密封的冲洗系统。

背景技术

目前石油钻井勘探行业，钻井液固控设备用离心泵机械密封，没有任何的冲洗系统，使得机械密封在使用过程中，存在诸多缺陷：

1、当输送的介质是易燃易爆介质时，机械密封处产生的热量没有被及时冷却降温，危险性极大，存在巨大安全隐患，容易发生重大安全事故。

2、当工况条件苛刻时，如无介质运转、介质干结或者冻结时，机械密封急剧干磨损，迅速损坏，很快泄露。

3、当输送高比重介质时，如高比重的钻井液，钻井液会停留并粘结在机械密封处，对于机械密封的散热极为不利，机械密封容易发生泄漏。

4、机械密封可靠性低，使用寿命短，很短时间就发生泄露，使用寿命不符合行业的要求。

据不完全统计，机械密封故障占离心泵总故障率的50％以上。维修维护机械密封费用占离心泵总维护维修费用约70％以上，因此发明一种能够提供机械密封良好的运行环境，保证机械密封稳定长效运行的冲洗系统是十分必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种离心泵用双端面机械密封的独立隔离冲洗系统，克服上述离心泵机械密封在使用过程中出现的各种缺陷和弊病，提高机械密封运行的稳定性，加大对苛刻工况条件的适应性，延长使用寿命，满足使用要求。

为达到上述目的，提供一种离心泵用双端面机械密封的独立隔离冲洗系统，具有其特征在于：包括双端面机械密封、隔离腔总成、轴套和密封压盖。

所述的双端面机械密封，其特征在于：双端面机械密封包括一级机械密封、二级机械密封、隔离箱总成、轴套和密封压盖。一级机械密封靠近叶轮侧，二级机械密封靠近密封压盖侧，一级和二级机械密封的动环分别固定在轴套上，一级机械密封的静环固定在隔离箱总成上，二级机械密封的静环固定在密封压盖上，一级机械密封的动环与一级机械密封的静环、二级机械密封的动环和二级机械密封的静环分别相对接触摩擦旋转并形成摩擦副起到密封的作用，一级机械密封和二级机械密封安装在隔离腔总成内部，隔离腔总成内部填充润滑冷却作用的隔离液。

所述的隔离箱总成，其特征在于：隔离箱总成包括隔离箱、温度压力表、液位计、安全阀、注液丝堵、排液丝堵。隔离箱安装在泵腔壳体和轴承箱之间，温度压力表和液位计设置在隔离箱的侧壁不同位置上，注液丝堵设置在隔离箱的顶部，安全阀和排液丝堵设置在隔离箱底部。隔离箱内存储一定容量的隔离液，隔离液润滑冷却双端面机械密封，隔离箱上的液位计、温度压力表可以显示隔离液的状态，进而反映双端面机械密封的工作状态。

为达到上述目的，还可以提供一种离心泵用双端面机械密封的独立隔离冲洗系统，其特征在于：包括双端面机械密封、泵送结构、密封箱、轴套、密封压盖和储液罐总成，储液罐总成内部填充循环润滑冷却作用的隔离液。

所述的双端面机械密封，其特征在于：双端面机械密封包括一级机械密封、二级机械密封、密封箱、轴套和密封压盖。一级机械密封靠近叶轮侧，二级机械密封靠近密封压盖侧，一级和二级机械密封的动环分别固定在轴套上，一级机械密封的静环固定在密封箱上，二级机械密封的静环固定在密封压盖上，一级机械密封的动环与一级机械密封的静环、二级机械密封的动环和二级机械密封的静环分别相对接触摩擦旋转并形成摩擦副起到密封的作用。

所述的储液罐总成，其特征在于：储液罐总成包括储液罐、进液管、出液管、固定支架、温度压力表、液位计、安全阀、注液丝堵、排液丝堵。储液罐依靠固定支架固定在泵基础上，进液管与和出液管分别连接到密封箱和密封压盖上，注液丝堵设置在储液罐的顶部，温度压力表、液位计、安全阀分别设置在储液罐的侧壁上，排液丝堵设置在储液罐的底部。储液罐内存储一定容量的隔离液。

所述的泵送结构，其特征在于：泵送结构包括密封箱、泵送环和轴套，泵送环外圆面带有螺旋状沟槽，泵送环在机械密封外侧且固定在轴套上，泵送环与密封箱之间的间隙很小，泵送环同轴套一起旋转时，与密封箱之间形成一种泵送效应，推动隔离液向一侧流动。

所述的泵送结构，其特征在于：泵送结构也可以包括密封箱、一级机械密封和二级机械密封的弹簧、轴套，一级机械密封的弹簧和二级机械密封的弹簧旋向相同，作为一级和二级机械密封的一个组成部分，都固定在轴套上，一级机械密封和二级机械密封的弹簧与密封箱之间的间隙很小，并同轴套一起旋转，与密封箱之间形成一种泵送效应，推动隔离液向一侧流动。

填充在隔离箱(或者密封箱)中的隔离液，可以与介质相容，非易燃、易爆、有毒、有污染的液体，要求隔离液耐温、汽化温度高、不易乳化、热膨胀系数小、比热容大、润滑性高、采购成本低，常用水、机油等常见液体。

方案一中的隔离箱总成起到储存隔离液作用，双端面机械密封直接浸没在隔离液中，隔离液对双端面机械密封直接起到润滑冷却作用，温度高的隔离液上升，温度低隔离液下沉，隔离液在隔离箱总成内依靠自身形成热量交换和混合。

方案二中的储液罐总成连接的进液管和出液管各一件，进液管和出液管在密封箱上的双端面密封位置的两侧分别连接，这样密封箱依靠进液管和出液管，与储液罐总成一起构成一个离心泵双端面机械密封独立冲洗系统，冲洗系统内填充隔离液，泵送结构产生隔离液循环的动力，推动隔离液向一侧流动，机械密封产生的热量传递给隔离液，通过出液管将升温后的隔离液带到储液罐总成内散热冷却，冷却后的隔离液通过进液管回到双端面机械密封处，形成一个冷却润滑机械密封的密闭的循环回路。

上述两种结构方案能独立实施，都可以单独达到本发明目的，体现本发明的有益效果。

有益效果：本发明的目的在于克服所述领域离心泵机械密封因无冲洗系统，而在使用中存在的缺陷，提高离心泵机械密封的使用可靠性、延长机械密封的使用寿命、适应多种工况条件变化，彻底解决所述领域中离心泵机械密封使用过程中存在的缺陷。

双端面机械密封结构是由一级机械密封和二级机械密封在轴套上串联而成，其优势在于：在带有独立隔离冲洗系统的双端面机械密封运行时，一旦因一级机械密封意外泄露，叶轮侧的介质进入到隔离箱(或者密封箱)中时，因为有二级机械密封的密封作用，所以介质不会马上泄露到密封压盖的大气侧，延长了整个机械密封的有效密封时间，所以带有双端面机械密封独立隔离冲洗系统的离心泵的使用效果和使用寿命，比采用通用机械密封结构的离心泵要优越很多。

独立隔离冲洗系统的优势在于：在叶轮端介质冻结、干结或者抽空的苛刻工况条件下，因为这套独立隔离冲洗系统的发挥作用，为双端面机械密封结构创造了一个优越的运行环境，所以所述的离心泵用双端面机械密封结构仍旧可以正常运行，将恶劣复杂的工况条件对机械密封的影响降至最低。

所有的结构都是为了形成一个结构合理、效果显著、使用可靠的冲洗系统，这套冲洗系统能够实现隔离液自循环、自润滑、自冷却，使双端面机械密封在一个良好的环境中工作，保证了双端面机械密封结构对苛刻工况条件的适应性，达到离心泵长寿命稳定运行的目的。

附图说明

图1是本发明的方案一的离心泵用双端面机械密封的独立隔离冲洗系统整体结构图。

图2是方案一的双端面机械密封结构图。

图3是方案一的隔离箱总成图。

图4是本发明的方案二的离心泵用双端面机械密封的独立隔离冲洗系统整体结构图。

图5是方案二的双端面机械密封结构图。

图6是方案二的储液罐总成图。

图7和图8是方案二的两种泵送结构图。

图9是方案二的隔离液循环路线示意图。

图1中：1-1、双端面机械密封 1-2、隔离箱总成 1-3、轴套 1-4密封压盖1-5隔离液

图2中：2-1、一级机械密封 2-1-1、一级机械密封的动环 2-1-2、一级机械密封的静环2-2、二级机械密封 2-2-1、二级机械密封的动环 2-2-2、二级机械密封的静环 2-3、叶轮

图3中：3-1、隔离箱 3-2、温度压力表 3-3、液位计 3-4、安全阀 3-5、注液丝堵3-6、排液丝堵 3-7、泵腔壳体 3-8、轴承箱

图4中：4-1双端面机械密封 4-2、储液罐总成 4-3、泵送结构 4-4、密封箱

图6中：6-1、储液罐 6-2、进液管 6-3、出液管 6-4、固定支架 6-5、液位计

图7中：7-1、泵送环

图8中：8-1、一级和二级机械密封的弹簧

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明

图1中：方案一的离心泵用双端面机械密封的独立隔离冲洗系统，包括双端面机械密封1-1、隔离腔总成1-2、轴套1-3和密封压盖1-4，双端面机械密封1-1安装于隔离腔总成1-2和密封压盖1-4之间，，并固定在轴套1-3上，三者之间填充隔离液1-5，双端面机械密封1-1、隔离腔总成1-2、轴套1-3和密封压盖1-4可以组装成为一套易损件，作为一种集装式机械密封，无需任何调整，整体安装，方便更换。

图2中：方案一的双端面机械密封1-1包括一级机械密封2-1、二级机械密封2-2、隔离箱总成1-2、轴套1-3和密封压盖1-4，一级机械密封2-1靠近叶轮2-4侧，二级机械密封2-2靠近密封压盖1-4侧，一级机械密封的动环2-1-1和二级机械密封的动环2-2-1分别固定在轴套1-3上，一级机械密封的静环2-1-2固定在隔离箱总成1-2上，二级机械密封的静环2-2-2固定在密封压盖1-4上，一级机械密封的动环2-2-1与一级机械密封的静环2-1-2、二级机械密封的动环2-2-1和二级机械密封的静环2-2-2分别相对接触摩擦旋转并形成摩擦副起到密封的作用，一级机械密封2-1和二级机械密封2-2安装在隔离腔总成1-2内部，隔离腔总成1-2内部填充润滑冷却作用的隔离液1-5。

图3中：隔离箱总成包括隔离箱3-1、温度压力表3-2、液位计3-3、安全阀3-4、注液丝堵3-5、排液丝堵3-6。隔离箱3-1位于泵腔壳体3-7和轴承箱3-8之间，温度压力表3-2和液位计3-3设置在隔离箱3-1的侧壁不同位置上，注液丝堵3-5设置在隔离箱3-1的顶部，安全阀3-4和排液丝堵3-6设置在隔离箱3-1底部。隔离箱3-1内存储一定容量的隔离液1-5，隔离液1-5润滑冷却双端面机械密封1-1，隔离箱3-1上的液位计3-3、温度压力表3-2可以显示隔离液1-5的状态，进而反映双端面机械密封1-1的工作状态，隔离箱3-1外侧上设置有散热片结构加快隔离箱3-1内部隔离液1-5冷却。

图4中：方案二中的离心泵用双端面机械密封的独立隔离冲洗系统，包括双端面机械密封4-1、泵送结构4-3、密封箱4-4、轴套1-3、密封压盖1-4和储液罐总成4-2，储液罐总成4-2内部填充隔离液1-5。泵送结构4-3固定在轴套1-3上，轴套1-3带动双端面机械密封4-1旋转，密封箱4-4和密封压盖1-4形成了一个容纳双端面机械密封4-1的运转空间，储液罐总成4-2被固定在泵外侧，之间依靠两条管路连接形成了储存隔离液1-5的一个封闭系统，隔离液1-5在这个系统中循环流动。

图5中：双端面机械密封包括一级机械密封2-1、二级机械密封2-2、密封箱4-4、轴套1-3和密封压盖1-4。一级机械密封2-1靠近叶轮2-3，二级机械密封2-2靠近密封压盖1-4，一级的动环2-1-1和二级机械密封的动环2-1-1分别固定在轴套1-3上，一级机械密封的静环2-1-2固定在密封箱4-4上，二级机械密封的静环2-2-2固定在密封压盖1-4上，一级机械密封的动环2-2-1与一级机械密封的静环2-1-2、二级机械密封的动环2-2-1和二级机械密封的静环2-2-2分别相对接触摩擦旋转并形成摩擦副起到密封的作用。

图6中：储液罐总成包括储液罐6-1、进液管6-2、出液管6-3、固定支架6-4、温度压力表3-2、液位计6-5、安全阀3-4、注液丝堵3-5、排液丝堵3-6。储液罐6-1依靠固定支架6-5固定在泵基础上，进液管3-5与和出液管3-6分别连接到密封箱和密封压盖上，注液丝堵3-5设置在储液罐6-1的顶部，温度压力表3-2、液位计6-5、安全阀3-4分别设置在储液罐6-1的侧壁上，排液丝堵设3-6置在储液罐6-1的底部。储液罐6-1外侧设置散热片，内部存储一定容量的隔离液1-5。

图7中：泵送结构包括密封箱4-4、泵送环7-1和轴套1-3，泵送环7-1外圆面带有螺旋状沟槽，泵送环7-1在机械密封外侧且固定在轴套1-3上，泵送环7-1与密封箱4-4之间的间隙很小，泵送环7-1同轴套1-3一起旋转时，与密封箱4-4之间形成一种泵送效应，推动隔离液1-5向一侧流动。

图8中：泵送结构也可以包括密封箱4-4、一级机械密封的弹簧8-1和二级机械密封的弹簧8-1、轴套1-3，一级机械密封的弹簧8-1和二级机械密封的弹簧8-1旋向相同，作为一级和二级机械密封的一个组成部分，都固定在轴套1-3上，一级机械密封的弹簧8-1和二级机械密封的弹簧8-1与密封箱4-4之间的间隙很小，并同轴套1-3一起旋转，与密封箱4-4之间形成一种泵送效应，推动隔离液1-5向一侧流动。

图9中：隔离液循环路线示意图包括储液罐6-1、进液管6-2、出液管6-3、双端面机械密封4-1和泵送结构4-3，固定在轴套1-3上的泵送结构4-3推动升温的隔离液1-5通过出液管6-3进入到储液罐6-1内，经储液罐6-1冷却降温后，再通过进液管6-2返回到双端面机械密封4-1处，这样就完成了一次循环，如此反复循环流动，双端面机械密封4-1产生的热量就被隔离液1-5持续地带到储液罐6-1中冷却后循环使用，构成了一个提供双端面机械密封良好工作环境的独立隔离冲洗系统。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计方案的前提下，在所属领域中，对本发明的技术方案作出的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.离心泵用双端面机械密封的独立隔离冲洗系统，包括双端面机械密封、隔离腔总成、轴套和密封压盖。

2.根据权利要求1所述的双端面机械密封，其特征在于：双端面机械密封包括一级机械密封、二级机械密封、隔离箱总成、轴套和密封压盖。一级机械密封靠近叶轮侧，二级机械密封靠近密封压盖侧，一级和二级机械密封的动环分别固定在轴套上，一级机械密封的静环固定在隔离箱总成上，二级机械密封的静环固定在密封压盖上，一级机械密封的动环与一级机械密封的静环、二级机械密封的动环和二级机械密封的静环分别相对接触摩擦旋转并形成摩擦副起到密封的作用，一级机械密封和二级机械密封安装在隔离腔总成内部，隔离腔总成内部填充润滑冷却作用的隔离液。

3.根据权利要求1所述的隔离箱总成，其特征在于：隔离箱总成包括隔离箱、温度压力表、液位计、安全阀、注液丝堵、排液丝堵。隔离箱安装在泵腔壳体和轴承箱之间，温度压力表和液位计设置在隔离箱的侧壁不同位置上，注液丝堵设置在隔离箱的顶部，安全阀和排液丝堵设置在隔离箱底部。隔离箱内存储一定容量的隔离液，隔离液润滑冷却双端面机械密封，隔离箱上的液位计、温度压力表可以显示隔离液的状态，进而反映双端面机械密封的工作状态。

4.离心泵用双端面机械密封的独立隔离冲洗系统，也可以包括双端面机械密封、泵送结构、密封箱、轴套、密封压盖和储液罐总成，储液罐总成内部填充循环润滑冷却作用的隔离液。

5.根据权利要求4所述的双端面机械密封，其特征在于：双端面机械密封包括一级机械密封、二级机械密封、密封箱、轴套和密封压盖。一级机械密封靠近叶轮侧，二级机械密封靠近密封压盖侧，一级和二级机械密封的动环分别固定在轴套上，一级机械密封的静环固定在密封箱上，二级机械密封的静环固定在密封压盖上，一级机械密封的动环与一级机械密封的静环、二级机械密封的动环和二级机械密封的静环分别相对接触摩擦旋转并形成摩擦副起到密封的作用。

6.根据权利要求4所述的储液罐总成，其特征在于：储液罐总成包括储液罐、进液管、出液管、固定支架、温度压力表、液位计、安全阀、注液丝堵、排液丝堵。储液罐依靠固定支架固定在泵基础上，进液管与和出液管分别连接到密封箱和密封压盖上，注液丝堵设置在储液罐的顶部，温度压力表、液位计、安全阀分别设置在储液罐的侧壁上，排液丝堵设置在储液罐的底部。储液罐内存储一定容量的隔离液。

7.根据权利要求4所述的泵送结构，其特征在于：泵送结构包括密封箱、泵送环和轴套，泵送环外圆面带有螺旋状沟槽，泵送环在机械密封外侧且固定在轴套上，泵送环与密封箱之间的间隙很小，泵送环同轴套一起旋转时，与密封箱之间形成一种泵送效应，推动隔离液向一侧流动。

8.根据权利要求4所述的泵送结构，其特征在于：泵送结构也可以包括密封箱、一级机械密封和二级机械密封的弹簧、轴套，一级机械密封的弹簧和二级机械密封的弹簧旋向相同，作为一级和二级机械密封的一个组成部分，都固定在轴套上，一级机械密封和二级机械密封的弹簧与密封箱之间的间隙很小，并同轴套一起旋转，与密封箱之间形成一种泵送效应，推动隔离液向一侧流动。