CN108626403A - 一种双级相变迷宫密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双级相变迷宫密封结构，属于低温泵领域，解决了部分被密封介质通过迷宫式密封结构，从而造成被密封介质的泄露，其技术方案要点是，包括轴套和主轴，所述轴套内壁开设有环形凹槽，所述轴套开设有与环形凹槽连通的进气孔，所述进气孔通入密封气，本发明结构合理，增加环形凹槽内的压力，减小了环形凹槽与泵腔室内的压力差，从而达到了减少了被密封介质从迷宫密封结构中渗漏目的。

Description

一种双级相变迷宫密封结构

技术领域

本发明涉及一种低温泵，更具体地说，它涉及一种双级相变迷宫密封结构。

背景技术

迷宫密封是指转动零件和固定零件之间有许多曲折的小室使泄漏减小的密封，多用于低温泵上，设置有与驱动电机与低温泵的泵腔室之间，防止低温泵腔室内的被密封介质向轴的电机端渗漏。

目前，一种迷宫式密封结构，如图1所示，包括主轴和轴套，所述主轴与轴套呈转动连接，所述轴套内壁上开设有环形凹槽，所述主轴与电机连接，另一端伸入被密封介质所在的腔室，所述主轴与电机连接的一端为主轴电机端，所述主轴的另一端为主轴腔室端。利用主轴与轴套之间的间隙形成截流间隙，环形凹槽与主轴之间形成膨胀间隙，交替的截流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。

但上述技术方案中被密封介质仍然会有一部分通过迷宫式密封结构，从而造成被密封介质的泄露。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明在于提供一种双级相变迷宫密封结构，增加环形凹槽内的压力，减小了环形凹槽与泵腔室内的压力差，从而达到了减少了被密封介质从迷宫密封结构中渗漏目的。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种双级相变迷宫密封结构，包括轴套和主轴，所述轴套内壁开设有环形凹槽，所述轴套开设有与环形凹槽连通的进气孔，所述进气孔通入密封气。

通过采用上述技术方案，将密封气通入环形凹槽，增加环形凹槽内的压力，减小了环形凹槽与泵腔室内的压力差，从而减少了被密封介质从迷宫密封结构中渗漏。

本发明进一步设置为：所述轴套开设有与环形凹槽连通的出气孔。

通过采用上述技术方案，部分被密封介质从主轴与轴套之间的间隙处渗漏进入环形凹槽中，被密封介质会在环形凹槽内汽化，密封气与汽化的被密封介质混合，混合后的气体从出气孔排出，减少被密封介质的渗漏，从而减小被密封介质向电机泄露，防止被密封介质腐蚀损坏电机。

本发明进一步设置为：所述环形凹槽至少有两个，所述进气孔和出气孔分别与其中一个环形凹槽连通。

通过采用上述技术方案，增加了环形凹槽的数量，增强了密封结构的迷宫效应，进一步增强了密封效果，将进气孔和出气孔分别与两个环形凹槽连通，利用迷宫效应减少密封气与汽化的被密封介质混合的气体的泄露。

本发明进一步设置为：所述环形凹槽有三个，所述进气孔有两个，两个所述进气孔分别与靠近主轴两端的环形凹槽连通。

通过采用上述技术方案，部分被密封介质从主轴与轴套之间的间隙处渗漏进入靠近泵腔体的环形凹槽中，被密封介质会在环形凹槽内汽化，密封气与汽化的被密封介质混合的气体，从主轴和轴套之间的间隙进入中间的环形凹槽中，然后从中间的环形凹槽从出气孔排出，靠近主轴电机端的环形凹槽内的密封气会从主轴和轴套之间的间隙进入中间环形凹槽中，从而进一步减少密封气与汽化的被密封介质混合的气体向主轴的电机端，防止被密封介质腐蚀损坏电机。

本发明进一步设置为：远离主轴电机端的所述环形凹槽内的压力大于靠近轴套的被密封介质的压力。

通过采用上述技术方案，增大靠近泵腔室内的环形凹槽内的压力，进一步增加泵腔室内的被密封介质流动的阻力，进一步减少被密封介质渗漏。

本发明进一步设置为：所述出气孔与中间的环形凹槽连通，与出气孔连通的所述环形凹槽的压力小于远离主轴电机端的所述环形凹槽内的压力。

通过采用上述技术方案，使与出气孔连通的环形凹槽与靠近泵腔室内的环形凹槽之间形成压力差，使密封气与汽化的被密封介质混合的气体向与出气孔连通的环形凹槽流动，从而防止密封气通过主轴和轴套之间的间隙进入泵腔室内，防止密封气污染被密封介质。

本发明进一步设置为：靠近主轴电机端的环形凹槽内的压力大于与出气孔连通的所述环形凹槽的压力。

通过采用上述技术方案，使靠近主轴电机端的环形凹槽内的密封气向中间的环形凹槽中流动，防止密封气与汽化的被密封介质混合的气体向主轴电机端流动。

本发明进一步设置为：所述轴套开设有与泵的腔室连通的检测孔。

通过采用上述技术方案，通过检测孔可以更加准确的靠近泵腔室内靠近轴套一端的压力，从而可以更加准确的调节三个环形凹槽内的压力。

本发明进一步设置为：所述检测孔连通有第一压力传感器，所述第一压力传感器信号连接有数据处理组件，所述数据处理组件电连接有压力调节阀，所述压力调节阀有三个分别与两个进气孔和出气孔连通。

通过采用上述技术方案，利用第一压力检测组件检测泵腔室内的压力，然后将检测的数据传送至数据处理组件，然后控制压力调节阀调节三个环形凹槽内的压力。

本发明进一步设置为：三个所述环形凹槽均连通有第二压力传感器，所述第二压力传感器分别检测环形凹槽内的压力，所述第二压力传感器与数据处理组件连接。

通过采用上述技术方案，利用第二压力检测组件检测三个环形凹槽内的压力，然后将检测的数据传送至数据处理组件，然后控制压力调节阀调节三个环形凹槽内的压力，更加精确的控制三个环形凹槽内的压力。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

其一，将密封气通入环形凹槽，增加环形凹槽内的压力，减小了环形凹槽与泵腔室内的压力差，从而减少了被密封介质从迷宫密封结构中渗漏；

其二，控制三个弧形凹槽中的压力，诱导密封气和被密封的介质向中间的环形凹槽流动，然后再从出气孔排出，减少被密封介质的向主轴的电机端，防止被密封介质腐蚀损坏电机，保护电机，增加电机的使用寿命；

其三，利用中间环形凹槽与靠近泵腔室内的环形凹槽之间的压力差，使密封气与汽化的被密封介质混合的气体向与出气孔连通的环形凹槽流动，从而防止密封气通过主轴和轴套之间的间隙进入泵腔室内，防止密封气污染被密封介质；

其四：利用第一压力传感器、第二压力传感器、数据处理组件和压力控制阀，更加精确的控制三个环形凹槽内的压力。

附图说明

图1为实施例1的剖面图；

图2为实施例2的剖面图；

图3为实施例2用于展示调节装置的线框图。

附图标记：1、泵体外壳；11、泵腔室；2、轴套；21、环形凹槽；211、第一环槽；212、第二环槽；213、第三环槽；24、进气孔；25、出气孔；26、检测孔；3、调节装置；31、进气管；32、出气管；33、第一压力传感器；34、第二压力传感器；35、压力调节阀；36、PLC控制器；4、主轴。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1：一种双级相变迷宫密封结构，如图1所示，包括泵体外壳1、主轴4和轴套2。泵体外壳1内开设有泵腔室11，泵腔室11内装有被密封介质，被密封介质为低温液氧。轴套2与泵体外壳1过盈配合，主轴4穿置于轴套2内并且两者转动连接，主轴4左端与电机（图中未示出）连接，另一端伸入泵腔室11内，轴套2内壁开设有三个环形凹槽21，三个环形凹槽21从右向左依次为第一环槽211、第二环槽212和第三环槽213，利用主轴4与轴套2之间的间隙形成截流间隙，环形凹槽21与主轴4之间形成膨胀间隙，交替的截流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。

如图1所示，轴套2开设两个进气孔24和一个出气孔25，两个进气孔24分别与第一环槽211和第三环槽213连通，出气孔25与第二环槽212连通，通过进气孔24向第一环槽211和第二环槽212内通入密封气，密封气为氮气。将密封气通入第一环槽211中，增加第一环槽211内的压力，使第一环槽211内的压力大于泵腔室11靠近主轴4一端的压力，进一步增加泵腔室11内的被密封介质流动的阻力，进一步减少被密封介质渗漏。

如图1所示，部分被密封介质从主轴4与轴套2之间的间隙处渗漏进入第一环槽211中，被密封介质会在第一环槽211内汽化呈气体，密封气与汽化的被密封介质混合，然后部分混合后的气体会从主轴4和轴套2之间的间隙进入第二环槽212中，通过出气孔25从第二环槽212中排出，从而进一步减少密封气与汽化的被密封介质混合的气体向主轴4的电机端泄露，防止被密封介质腐蚀损坏电机。第二环槽212中的压力小于泵腔室11靠近主轴4一端的压力，使第二环槽212与第一环槽211之间形成的压力差，使密封气与汽化的被密封介质混合的气体向与第二环槽212流动，从而防止密封气通过主轴4和轴套2之间的间隙进入泵腔室11内，防止密封气污染被密封介质。

如图1所示，第三环槽213内的压力与第一环槽211内的压力相同，使第三环槽213与第二环槽212之间形成压力差，密封气从通过主轴4和轴套2之间的间隙向右流动至第二环槽212中，进一步防止密封气与汽化的被密封介质混合的气体向主轴4电机端流动。

如图1所示，轴套2右端开设有与泵腔室11连通的检测孔26，通过检测孔26可以更加准确的靠近泵腔室11内靠近轴套2一端的压力，从而可以更加准确的调节类三个环形凹槽21内的压力。

具体工作方式：向第一环槽211、第三环槽213内通入密封气，使第一环槽211和第三环槽213内气压大于泵腔室11内的气压，从而减小被密封介质的泄露。部分被密封介质从主轴4与轴套2之间的间隙处渗漏进入第一环槽211中，被密封介质会在第一环槽211内汽化呈气体，密封气与汽化的被密封介质混合，然后部分混合后的气体会从主轴4和轴套2之间的间隙进入第二环槽212中，而第三环槽213内压力大于第二环槽212内的压力从而混合后的气体会通过出气孔25排出，从而进一步减少密封气与汽化的被密封介质混合的气体向主轴4的电机端，防止被密封介质腐蚀损坏电机。

实施例2：一种双级相变迷宫密封结构，如图2和图3所示，与实施例1不同之处在于还包括调节装置3，调节装置3包括进气管31、出气管32、检测组件、数据处理组件和压力调节阀35。进气管31和出气管32通过接头螺纹连接于泵体外壳1上，进气管31有两个并且分别与两个进气孔24连通，进气管31远离轴套2的一端与气压源连通，出气管32与出气孔25连通，出气管32远离轴套2的一端与大气连通。检测组件包括第一压力检测组件和第二压力检测组件。第一压力检测组件包括第一压力传感器33，第一压力传感器33与检测孔26连通，并且第一压力传感器33将检测孔26封闭，利用第一压力传感器33检测泵腔室11内的压力；第二压力检测组件包括三个第二压力传感器34，三个第二压力传感器34分别与进气管31和出气管32连通，从而检测第一环槽211、第二环槽212和第三环槽213中的压力，第一压力传感器33和第二压力感器均与数据处理组件信号连接。压力调节阀35有三个并且分别安装于两个进气管31和出气管32上，利用三个压力调节阀35分别调节第一环槽211、第二环槽212和第三环槽213。三个压力调节阀35分别与数据处理组件电连接。数据处理组件包括PLC控制器36，将检测组件传输过来的信号进行处理，然后将检测的数据与预设值进行对比，如果不符合预设值，则通过压力调节阀35第一环槽211、第二环槽212和第三环槽213内的气压。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种双级相变迷宫密封结构，包括轴套（2）和主轴（4），所述轴套（2）内壁开设有环形凹槽（21），其特征是：所述轴套（2）开设有与环形凹槽（21）连通的进气孔（24），所述进气孔（24）通入密封气。

2.根据权利要求1所述的一种双级相变迷宫密封结构，其特征是：所述轴套（2）开设有与环形凹槽（21）连通的出气孔（25）。

3.根据权利要求2所述的一种双级相变迷宫密封结构，其特征是：所述环形凹槽（21）至少有两个，所述进气孔（24）和出气孔（25）分别与其中一个环形凹槽（21）连通。

4.根据权利要求3所述的一种双级相变迷宫密封结构，其特征是：所述环形凹槽（21）有三个，所述进气孔（24）有两个，两个所述进气孔（24）分别与靠近主轴（4）两端的环形凹槽（21）连通。

5.根据权利要求4所述的一种双级相变迷宫密封结构，其特征是：远离主轴（4）电机端的所述环形凹槽（21）内的压力大于靠近轴套（2）的被密封介质的压力。

6.根据权利要求5所述的一种双级相变迷宫密封结构，其特征是：所述出气孔（25）与中间的环形凹槽（21）连通，与出气孔（25）连通的所述环形凹槽（21）的压力小于远离主轴（4）电机端的所述环形凹槽（21）内的压力。

7.根据权利要求6所述的一种双级相变迷宫密封结构，其特征是：靠近主轴（4）电机端的环形凹槽（21）内的压力大于与出气孔（25）连通的所述环形凹槽（21）的压力。

8.根据权利要求7所述的一种双级相变迷宫密封结构，其特征是：所述轴套（2）开设有与泵的腔室连通的检测孔（26）。

9.根据权利要求8所述的一种双级相变迷宫密封结构，其特征是：所述检测孔（26）连通有第一压力传感器（33），所述第一压力传感器（33）信号连接有数据处理组件，所述数据处理组件电连接有压力调节阀（35），所述压力调节阀（35）有三个分别与两个进气孔（24）和出气孔（25）连通。

10.根据权利要求9所述的一种双级相变迷宫密封结构，其特征是：三个所述环形凹槽（21）均连通有第二压力传感器（34），所述第二压力传感器（34）分别检测环形凹槽（21）内的压力，所述第二压力传感器（34）与数据处理组件连接。