CN110440001A - 一种静环可替换型机械密封装置 - Google Patents

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彭旭东
金杰
孟祥铠
赵文静
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    • F16J15/164—Sealings between relatively-moving surfaces the sealing action depending on movements; pressure difference, temperature or presence of leaking fluid

Abstract

一种静环可替换型机械密封装置，包括一级静环组件、二级静环组件、三级压盖、动环、动环座和顶推弹簧；静环组件包括静环、静环座、弹簧、弹簧座、活塞、外O形密封圈、内O形密封圈、活塞腔、进气通道、压盖和调压阀，动环固定于动环座上并随轴一起转动，顶推弹簧位于动环座与动环之间，静环座安装于压盖上，静环安装于静环座靠近动环的一侧，弹簧座安装于静环座的另一侧，弹簧安装于压盖与弹簧座之间，压盖上开设有垂直于转轴中心线的进气通道及与此相通的平行于转轴中心线的活塞腔，活塞安装于活塞腔内且与弹簧座固接。本发明可以在旋转机械设备不停车的情况下，更换静环，省去备用密封，降低能耗。

Description

一种静环可替换型机械密封装置
技术领域
本发明涉及液体机械密封装置设计领域，具体涉及静环可替换型机械密封装置，特别适合一些不适宜停车来更换失效轴端密封的场合。
背景技术
机械密封作为一种用于解决旋转轴与机体之间密封的装置，主要依靠弹性元件对动环、静环端面密封副的预紧和介质压力与弹性元件的压紧而达到密封的轴向端面密封装置。机械密封以其低泄漏、低功耗、长寿命等显著性能优势广泛应用于压缩机、泵、反应釜等旋转机械中，随着其在核主泵、航天飞机、大功率飞机发动机、深海机器人等高新技术装备上应用，对密封的低功耗、高可靠性提出了更高的要求。
机械密封在高速状态下密封端面间相对转速过高时会导致密封面发热、磨损、摩擦、变形等严重，使机械密封密封性能迅速下降，甚至会导致密封失效不能工作。此时只能停运机械设备，更换密封环，但是有些设备例如核主泵，每关闭一次将会产生巨大的经济损失。目前，为解决主密封失效问题带来的潜在危害，一般会采用加设一道或多道备用密封，但是这种备用密封也一直处于工作状态，因此必然会增加能耗，增加设备运行成本。
发明内容
本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种静环可替换型机械密封装置。
本发明适合用于当在役机械密封失效而又不能立即使旋转机械设备停运的场合。机械密封失效时，往往是石墨静环出问题；为避免停运设备维护轴端密封带来的巨大经济损失，确保生产的连续稳定运行，要求机械密封可实现运行期间静环的自动切换。针对上述要求，本发明提供一种静环可替换型的机械密封装置，该装置可以在不需要停止旋转机械设备运转的情况下，更换静环，从而可以免去设置备用密封，进而可以达到提高旋转机械设备效率、降低能耗的目的。
本发明的技术方案是：
一种静环可替换型机械密封装置，包括动环4、动环座5，动环4固定于动环座5上并随轴一起转动，动环4与动环座5之间设有顶推弹簧6，动环4与二级静环2a轴向相对配合，二级静环2a连接二级静环座2b，其特征在于：
二级静环座2b安装在二级压盖2j上，二级静环座2b连接二级弹簧座2d，二级弹簧座2d与三级压盖3之间设有二级弹簧2c，二级弹簧座2d连接二级活塞2e，二级活塞腔2h通过二级调压盖2k连通外部气压源；
还包括一个选择性地与动环4配合的一级静环1a，一级静环1a连接一级静环座1b，一级静环座1b安装在一级压盖1j上，一级静环座1b连接一级弹簧座1d，一级弹簧座1d与二级压盖2j之间设有一级弹簧1c，一级弹簧座1d连接一级活塞1e，一级活塞腔1h通过一级压盖1k连通外部气压源；
动环4位于一级静环1a和二级静环2a轴向运动的路径上；
一级压盖1j上开设有垂直于轴线的进气通道1i及与此相通的平行于轴线的活塞腔1h；二级压盖2j上开设有垂直于轴线的进气通道2i及与此相通的平行于轴线的活塞腔2h。
一级活塞1e的内外径两侧分别设有一级内O形密封圈1g和一级外O形密封圈1f；二级活塞2e的内外径两侧分别设有二级内O形密封圈2g和二级外O形密封圈2f。
进一步，一级活塞1e沿轴向滑向动环4时受到二级压盖2j的限制，从而避免将一级弹簧1c的压死；二级活塞2e沿轴向滑向动环4时受到三级压盖3的限制，从而避免将二级弹簧2c的压死。
进一步，所述动环4的端面宽度大于一级静环1a和二级静环2a端面宽度之和。
进一步，静环组件数量可以有多个，一般为2-4个。
初始阶段，密封刚投入使用，此时二级静环组件2工作，一级静环组件1不工作，一级静环组件1作为备用静环组件。设备运行一段时间后，当检测到密封泄漏量超标时，通过调节一级调压阀1k，使一级活塞1e沿轴向靠近动环侧运动，直到一级静环座1b触碰到二级压盖2j而停止运动，此时一级弹簧1c处于压缩状态但又没有被完全压死，使一级静环组件1处于工作状态；然后通过调节二级调压阀2k，使二级活塞2e沿轴向向远离动环侧运动，直到二级弹簧2c处于自由状态时，二级活塞2e停止运动，使二级静环组件2停止工作。
本发明具有以下优点：
1.本发明可以在不使旋转机械设备停止的情况下，更换静环，从而保证机组的工作效率和经济效益，确保生产装置的连续运行。
2.利用本发明可以省去备用密封，从而使旋转机械设备能耗得到降低，达到了节能降耗的目的。
3.本发明通过静环的可控替换，可以保证机械密封的高可靠性和长寿命。
附图说明
图1为二级静环组件工作时的示意图(此时一级静环组件不工作)。
图2为一级静环组件工作时的示意图(此时二级静环组件不工作)。
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：
一种静环可替换型机械密封装置，包括动环4、动环座5，动环4固定于动环座5上并随轴一起转动，动环4与动环座5之间设有顶推弹簧6，动环4与二级静环2a轴向相对配合，二级静环2a连接二级静环座2b；
二级静环座2b安装在二级压盖2j上，二级静环座2b连接二级弹簧座2d，二级弹簧座2d与三级压盖3之间设有二级弹簧2c，二级弹簧座2d连接二级活塞2e，二级活塞腔2h通过二级调压盖2k连通外部气压源；
还包括一个选择性地与动环4配合的一级静环1a，一级静环1a连接一级静环座1b，一级静环座1b安装在一级压盖1j上，一级静环座1b连接一级弹簧座1d，一级弹簧座1d与二级压盖2j之间设有一级弹簧1c，一级弹簧座1d连接一级活塞1e，一级活塞腔1h通过一级调压盖1k连通外部气压源；
动环4位于一级静环1a和二级静环2a轴向运动的路径上；
一级压盖1j上开设有垂直于轴线的进气通道1i及与此相通的平行于轴线的活塞腔1h；二级压盖2j上开设有垂直于轴线的进气通道2i及与此相通的平行于轴线的活塞腔2h。
一级活塞1e的内外径两侧分别设有一级内O形密封圈1g和一级外O形密封圈1f；二级活塞2e的内外径两侧分别设有二级内O形密封圈2g和二级外O形密封圈2f。
一级活塞1e沿轴向滑向动环4时受到二级压盖2j的限制，从而避免将一级弹簧1c的压死；二级活塞2e沿轴向滑向动环4时受到三级压盖3的限制，从而避免将二级弹簧2c的压死。三级压盖3阻挡在二级活塞2e沿轴向滑向动环4的路径上，二级压盖2j阻挡在一级活塞1e沿轴向滑向动环4的路径上。所谓弹簧的压死，是指弹簧被压缩后即便撤除压力也无法弹出的情况。
一级压盖1j上开设有垂直于轴线的进气通道1i及与此相通的平行于轴线的活塞腔1h；二级压盖2j上开设有垂直于轴线的进气通道2i及与此相通的平行于轴线的活塞腔2h。
本发明具有两套静环组件，即一级静环组件1、二级静环组件2；其中二级静环组件2在役使用，而一级静环组件1是备用的，当其中一个静压组件处于使用状态时，另一个静压组件退出工作状态。每个静环组件包括静环、静环座、弹簧、弹簧座、活塞、外O形密封圈、内O形密封圈、活塞腔、进气通道、压盖和调压阀。本实施例有2个静环组件，但是按照本发明披露的结构和原理，静环组件的数量可以有2个以上，一般以2-4个为宜。
初始阶段，密封刚投入使用，此时二级静环组件2工作，一级静环组件1不工作，一级静环组件1作为备用静环组件，如图1所示。设备运行一段时间后，当检测到密封泄漏量超标时，通过调节一级调压阀1k，使一级活塞1e沿轴向靠近动环侧运动，直到一级静环座1b触碰到二级压盖2j而停止运动，此时一级弹簧1c处于压缩状态但又没有被完全压死，使一级静环组件1处于工作状态；然后通过调节二级调压阀2k，使二级活塞2e沿轴向向远离动环侧运动，直到二级弹簧2c处于自由状态时，二级活塞2e停止运动，使二级静环组件2停止工作，如图2所示。
动环4的端面宽度大于两个静环端面宽度之和。
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 (3)

1.一种静环可替换型机械密封装置，包括动环(4)、动环座(5)，动环(4)固定于动环座(5)上并随轴一起转动，动环(4)与动环座(5)之间设有顶推弹簧(6)，动环(4)与二级静环(2a)轴向相对配合，二级静环(2a)连接二级静环座(2b)，其特征在于：
二级静环座(2b)安装在二级压盖(2j)上，二级静环座(2b)连接二级弹簧座(2d)，二级弹簧座(2d)与三级压盖(3)之间设有二级弹簧(2c)，二级弹簧座(2d)连接二级活塞(2e)，二级活塞腔(2h)通过二级压盖(2k)连通外部气压源；
还包括一个选择性地与动环(4)配合的一级静环(1a)，一级静环(1a)连接一级静环座(1b)，一级静环座(1b)安装在一级压盖(1j)上，一级静环座(1b)连接一级弹簧座(1d)，一级弹簧座(1d)与二级压盖(2j)之间设有一级弹簧(1c)，一级弹簧座(1d)连接一级活塞(1e)，一级活塞腔(1h)通过一级压盖(1k)连通外部气压源；
动环(4)位于一级静环(1a)和二级静环(2a)轴向运动的路径上；
一级压盖(1j)上开设有垂直于轴线的进气通道(1i)及与此相通的平行于轴线的活塞腔(1h)；二级压盖(2j)上开设有垂直于轴线的进气通道(2i)及与此相通的平行于轴线的活塞腔(2h)；
一级活塞(1e)的内外径两侧分别设有一级内O形密封圈(1g)和一级外O形密封圈(1f)；二级活塞(2e)的内外径两侧分别设有二级内O形密封圈(2g)和二级外O形密封圈(2f)。
2.如权利要求1所述的静环可替换型机械密封装置，其特征在于：一级活塞(1e)沿轴向滑向动环(4)时受到二级压盖(2j)的限制，从而避免将一级弹簧(1c)压死；二级活塞(2e)沿轴向滑向动环(4)时受到三级压盖(3)的限制，从而避免将二级弹簧(2c)压死。
3.如权利要求2所述的静环可替换型机械密封装置，其特征在于，所述动环(4)的端面宽度大于一级静环(1a)和二级静环(2a)端面宽度之和。
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