CN109838559A - 一种带径向泄压阀的静压干气密封静环 - Google Patents

Abstract

一种带径向泄压阀的静压干气密封静环，包括静环、静环座、锥形泄压阀、弹簧和弹簧座，静环安装于静环座内，静环的一侧靠近密封腔介质即上游侧，静环的另一侧靠近泄漏腔介质即下游侧，静环内设有周向均布的锥形孔，锥形孔与密封腔介质连通，锥形孔内依次安装有弹簧座、弹簧和锥形泄压阀，弹簧座通过螺纹固定于锥形孔内，静环端面设有节流孔、均压槽、集气槽和通气孔，节流孔设于均压槽内，通气孔设于集气槽内，通气孔和集气槽位于下游侧，通气孔与锥形孔相连通。本发明可在泄漏腔介质压力较高时打开泄压阀，由密封间隙下游侧向密封腔泄放高压介质，可避免封闭的泄漏腔介质压力过高，提高静压干气密封用于反应釜搅拌轴密封的可靠性。

Description

一种带径向泄压阀的静压干气密封静环

技术领域

本发明涉及一种旋转式流体机械的干气密封结构，特别涉及一种具有径向泄压阀的静压干气密封静环，可用于各种反应釜和搅拌器的旋转轴密封。

背景技术

因具有良好的静压开启特性和承载能力，静压干气密封在低速旋转机械(如反应釜和搅拌器)中逐渐得到应用。特别是对于制药反应釜而言，其不允许有外界的颗粒杂质或密封磨屑进入釜内而污染药品，故能实现非接触运行的静压干气密封成为其搅拌轴密封的首选。当静压干气密封用于反应釜搅拌轴密封时，密封端面的一侧为密封腔，腔内具有一定压力的密封介质或直接与外界连通，另一侧为釜顶空腔，其为一有限容积的密闭空腔。压力较高的节流气通过密封端面的节流孔进入密封端面形成静压承载，使两密封副之间形成微米级间隙而实现非接触运行，同时也不断向密封端面的内径侧和外径侧泄漏。然而，随着密封端面的节流气不断进入釜顶空腔，空腔内的气体积聚而压力逐渐升高；当其压力升高到一定值时，一方面是改变了釜内药品生产的适宜工况环境，进而影响药品正常生产，另一方面釜顶空腔内的节流气和釜内反应产生的混合气体会通过密封间隙向密封腔侧泄漏。中国专利CN101776152A、CN102853085A提出一种具有自适应能力、可外加压的静压气膜密封，通过从外部调节节流气的压力以实现对干气密封端面运行状态的调控，不过仍不能很好地解决反应釜内空腔压力急剧升高的问题。

发明内容

为改善现有静压干气密封用于反应釜搅拌轴密封所存在的节流气在釜顶空腔积聚而导致釜内压力升高的问题，本发明提供了一种带径向泄压阀的静压干气密封静环结构，适用于低速操作条件的反应釜和搅拌器旋转轴密封。

本发明的技术方案是：

一种带径向泄压阀的静压干气密封静环，包括静环1、锥形泄压阀2、弹簧3、弹簧座4和静环座5，所述静环1安装于静环座5内，所述静环1的一侧靠近密封腔6即上游侧，所述静环的另一侧靠近泄漏腔7即下游侧，所述静环1内设有周向均布的锥形孔16，所述锥形孔16与密封腔6连通，所述锥形孔16内依次安装有弹簧座4、弹簧3和锥形泄压阀2，所述弹簧座4通过螺纹固定于锥形孔16内，所述静环1的密封端面11上设有均压槽13和集气槽15，所述节流孔12设于均压槽13内，所述通气孔14设于集气槽15内，所述通气孔14和集气槽15位于下游侧，所述通气孔14与锥形孔16相连通。

所述弹簧座4与锥形泄压阀2之间有大锥形孔腔162，所述锥形泄压阀2与通气孔14之间有小锥形孔腔161，所述弹簧座4上设有可连通密封腔6与大锥形孔腔162的通孔41。当锥形泄压阀2小头端面21上所受的压力较小时，锥形泄压阀2大头端面22上介质压力和弹簧3被压缩后所产生弹簧力的共同作用力大于小头端面21上所受的压力，锥形泄压阀2与锥形孔16的壁面紧贴，小锥形孔腔161和大锥形孔腔162不连通。当锥形泄压阀2小头端面21上所受的压力较大时，小头端面21上所受的压力大于大头端面22上介质压力和弹簧力的共同作用力，锥形泄压阀2与锥形孔16壁面脱离而形成间隙，小锥形孔腔161内的介质进入大锥形孔腔162，进而通过弹簧座4上的通孔41进入密封腔6内，达到泄压的目的。

所述均压槽13为周向贯通的环形槽，或者周向非贯通的扇形槽；

所述集气槽15为周向贯通的环形槽，或者周向非贯通的扇形槽。

本发明的工作原理是：

当带径向泄压阀的静压干气密封用于反应釜搅拌轴密封时，密封端面的一侧为密封腔，另一侧为釜顶空腔。作为密封缓冲介质的节流气从节流孔中进入密封端面，其中节流气的压力高于密封腔和釜顶空腔内的介质压力。进入密封间隙的节流气一部分向上游密封腔侧泄漏并最终进入密封腔，另一部分向下游釜顶空腔侧泄漏并逐渐在釜顶空腔积聚，进而引起釜顶空腔压力和密封端面下游侧介质压力的升高。位于静环锥形腔内的锥形泄压阀一侧通过通气槽与密封间隙相连通，其端面受到密封端面下游侧密封气压力的作用而形成推开泄压阀的作用力；锥形泄压阀的另一侧通过弹簧座上的通孔与密封腔相连通，其端面受到密封腔介质压力和弹簧力的共同作用而形成关闭泄压阀的作用力。当釜顶空腔压力较低时，密封端面下游侧的介质压力也较低，此时锥形泄压阀处于关闭状态；随着釜顶空腔和密封端面下游侧压力的逐渐升高，当压力升高到一定值时，作用于锥形泄压阀一侧端面的推开作用力大于另一侧的闭合作用力，锥形泄压阀被推开而与锥形孔之间形成一定的泄漏间隙。在压力差的作用下，密封端面下游侧压力较高的介质通过该泄漏间隙向密封腔内泄漏，直至釜顶空腔压力下降至某一设定值时，锥形泄压阀的闭合作用力大于推开作用力而重新使泄压阀关闭。如此，可实现对釜顶空腔压力的自适应调控。同时，在安装之前可通过调节弹簧座的位置实现对弹簧压缩量的调节，进而改变使泄压阀开启的釜顶空腔压力阈值。

本发明的优点和有益效果是：

本发明提供一种带径向泄压阀的静压干气密封静环结构，与现有技术相比，其有益效果在于：

(1)本发明能在釜顶空腔压力达到阈值时通过泄压阀将釜内压力泄放，进而可避免釜顶空腔压力过高而影响釜内介质的正常生产，有效提高反应釜用静压干气密封的适用性和可靠性。

(2)通过调节弹簧座在锥形孔内的位置，可实现对弹簧压缩量的调节，进而实现对使泄压阀开启的釜顶空腔压力阈值的调控，提高静压干气密封对不同釜顶空腔压力阈值要求的适应能力。

附图说明：

图1是本发明实施案例的密封结构剖视图；

图2是本发明实施案例的静环端面开槽结构示意图；

图3是本发明实施案例的泄压阀结构剖视图。

具体实施方式

结合附图对本发明的实施进一步详述。

参见图1、2和3，一种带径向泄压阀的静压干气密封静环，包括静环1、锥形泄压阀2、弹簧3、弹簧座4和静环座5，所述静环1安装于静环座5内，所述静环1的一侧靠近密封腔6即上游侧，所述静环的另一侧靠近泄漏腔7即下游侧，所述静环1内设有周向均布的锥形孔16，所述锥形孔16与密封腔6连通，所述锥形孔16内依次安装有弹簧座4、弹簧3和锥形泄压阀2，所述弹簧座4通过螺纹固定于锥形孔16内，所述静环1的密封端面11上设有均压槽13和集气槽15，所述节流孔12设于均压槽13内，所述通气孔14设于集气槽15内，所述通气孔14和集气槽15位于下游侧，所述通气孔14与锥形孔16相连通。

所述弹簧座4与锥形泄压阀2之间有大锥形孔腔162，所述锥形泄压阀2与通气孔14之间有小锥形孔腔161，所述弹簧座4上设有可连通密封腔6与大锥形孔腔162的通孔41。当锥形泄压阀2小头端面21上所受的压力较小时，锥形泄压阀2大头端面22上介质压力和弹簧3被压缩后所产生弹簧力的共同作用力大于小头端面21上所受的压力，锥形泄压阀2与锥形孔16的壁面紧贴，小锥形孔腔161和大锥形孔腔162不连通。当锥形泄压阀2小头端面21上所受的压力较大时，小头端面21上所受的压力大于大头端面22上介质压力和弹簧力的共同作用力，锥形泄压阀2与锥形孔16壁面脱离而形成间隙，小锥形孔腔161内的介质进入大锥形孔腔162，进而通过弹簧座4上的通孔41进入密封腔6内，达到泄压的目的。

所述均压槽13为周向非贯通的扇形槽，所述集气槽15为周向贯通的环形槽。

本说明书实施例所述的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实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能想到的同等技术手段。

Claims (2)

1.一种带径向泄压阀的静压干气密封静环，包括静环(1)、静环座(5)、锥形泄压阀(2)、弹簧(3)和弹簧座(4)，其特征在于：所述静环(1)安装于静环座(5)内，所述静环(1)的一侧靠近密封腔(6)介质即上游侧，所述静环的另一侧靠近泄漏腔(7)介质即下游侧，所述静环(1)内设有周向均布的锥形孔(16)，所述锥形孔(16)与密封腔(6)连通，所述锥形孔(16)内依次安装有弹簧座(4)、弹簧(3)和锥形泄压阀(2)，所述弹簧座(4)通过螺纹固定于锥形孔(16)内，所述静环(1)的密封端面(11)设有均压槽(13)和集气槽(15)，节流孔(12)设于均压槽(13)内，通气孔(14)设于集气槽(15)内，所述通气孔(14)和集气槽(15)位于下游侧，所述通气孔(14)与锥形孔(16)相连通；所述弹簧座(4)与锥形泄压阀(2)之间有大锥形孔腔(162)，所述锥形泄压阀(2)与通气孔(14)之间有小锥形孔腔(161)，所述弹簧座(4)上设有可连通密封腔(6)与大锥形孔腔(162)的通孔(41)。

2.根据权利要求1所述的带径向泄压阀的静压干气密封静环，其特征在于：所述均压槽(13)为周向贯通的环形槽，或者周向非贯通的扇形槽；所述集气槽(15)为周向贯通的环形槽，或者周向非贯通的扇形槽。