CN111963905B - 一种用于有压双重密封的阻封液自动调压系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于有压双重密封的阻封液自动调压系统，属于机械密封系统技术领域，能够解决现有的阻封液循环系统不能随着泵密封腔压强的波动而适应性地波动的问题。自动调压系统中，储液罐用于储存阻封液，储液罐与机械密封部的输入口经出油支路连通，且恒流泵设置于出油支路上；自动调压装置具有第一腔室和第二腔室，机械密封部的输出口与第一腔室的输入口经调压支路连通，第一腔室的输出口与储液罐经回油支路连通，第二腔室与泵密封腔连通；自动调压装置能够根据第二腔室的压强自动调节第一腔室的压强，以使第一腔室的压强与第二腔室的压强的差值保持为恒定值。本发明用于机械密封的阻封液循环系统的调压。

Description

一种用于有压双重密封的阻封液自动调压系统

技术领域

本发明涉及机械密封系统技术领域，尤其涉及一种用于有压双重密封的阻封液自动调压系统。

背景技术

机械密封又称端面密封，是由至少一对垂直于旋转轴线端面在流体压力和补偿机构（或磁力）的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合且相对滑动所构成的防止流体泄漏的装置。机械密封被广泛应用于化工行业输送危险、易燃或有毒介质的流程泵中，以提高设备的运行可靠性，减少对环境的泄漏污染，同时降低设备生命周期内的密封成本。

机械密封种类较多，有压双重机械密封为常用的机械密封之一。有压双重机械密封除机械密封本体外，还包括机械密封支持系统，即有一个加压外部阻封液循环系统向密封腔提供起润滑和冷却作用的清洁阻封液。只有阻封液的压强至少高于其密封的泵送流体压强0.14MPa-0.2MPa，当发生泄漏时，才能保证阻封液向设备内漏，而不是被密封介质外漏。

在实际应用中，当泵进口压强波动较大时，泵密封腔压强会随之变化，进而需要阻封液的压强随泵密封腔压强的变化而变化。但现有的阻封液循环系统不能随着泵密封腔压强的波动而适应性地波动，进而阻封液的压强不能随着泵密封腔压强的波动而适应性地波动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于有压双重密封的阻封液自动调压系统，能够解决现有的阻封液循环系统不能随着泵密封腔压强的波动而适应性地波动的问题。

实现本发明目的的技术方案如下：

本发明提供了一种用于有压双重密封的阻封液自动调压系统，包括储液罐、恒流泵、机械密封部和自动调压装置；所述储液罐用于储存阻封液，所述储液罐与所述机械密封部的输入口经出油支路连通，且所述恒流泵设置于所述出油支路上；所述自动调压装置具有第一腔室和第二腔室，所述机械密封部的输出口与所述第一腔室的输入口经调压支路连通，所述第一腔室的输出口与储液罐经回油支路连通，所述第二腔室与泵密封腔连通；所述自动调压装置能够根据所述第二腔室的压强自动调节所述第一腔室的压强，以使所述第一腔室的压强与所述第二腔室的压强的差值保持为恒定值。

可选的，所述自动调压装置包括壳体、活塞；所述活塞的两端的外壁分别贴合设置于所述壳体的内壁，并能够沿所述壳体的轴向滑动；所述活塞的第一端与所述壳体形成所述第一腔室，所述壳体的第二端与所述壳体形成所述第二腔室；所述活塞的第一端的端面面积小于所述活塞的第二端的端面面积；所述第一腔室的输入口处设置有调节孔，所述活塞的第一端在所述壳体内滑动时，能够部分遮挡所述调节孔，以改变所述调节孔的大小。

可选的，所述出油支路上设置有安全阀，且所述安全阀位于所述恒流泵与所述机械密封部之间；当所述机械密封部内的压强过大时，所述安全阀开启，以使所述机械密封部泄压到预设值。

可选的，所述调压支路上设置有多个第一过滤器，且多个所述第一过滤器并联设置。

可选的，阻封液自动调压系统包括冷却装置，所述冷却装置安装于所述储液罐内，用于冷却所述储液罐内的阻封液。

可选的，所述冷却装置包括冷却盘管，所述冷却盘管设置于所述储液罐内，且所述冷却盘管的两端分别与外界冷却水源连通。

可选的，阻封液自动调压系统包括排气管线，所述排气管线的一端设置于所述储液罐的顶部内侧，另一端设置于所述储液罐的外侧。

可选的，阻封液自动调压系统包括排液管线，所述排液管线的一端设置于所述储液罐的底部内侧，另一端设置于所述储液罐的外侧。

可选的，阻封液自动调压系统还包括补液管线，所述补液管线的一端设置于所述储液罐的内侧，另一端与阻封液补充源连通。

可选的，所述补液管线上设置有至少一个第二过滤器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的用于有压双重密封的阻封液自动调压系统，通过设置储液罐、恒流泵、机械密封部和自动调压装置，储液罐与机械密封部的输入口经出油支路连通，恒流泵设置于出油支路上，自动调压装置具有第一腔室和第二腔室，机械密封部的输出口与第一腔室的输入口经调压支路连通，第一腔室的输出口与储液罐经回油支路连通，第二腔室与泵密封腔连通。由于自动调压装置能够根据第二腔室的压强自动调节第一腔室的压强，使第一腔室的压强与第二腔室的压强的差值为恒定值，从而能够使储液罐、恒流泵、机械密封部形成的阻封液循环系统的压强比泵密封腔的压强始终大于一个恒定值，而且能够根据泵密封腔的压强变化调节阻封液循环系统的压强，从而实现了当泵密封腔压强变化时，阻封液循环系统的压强随之适应性变化，进而阻封液的压强适应性地波动，从而延长了机械密封部的使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于有压双重密封的阻封液自动调压系统的结构示意图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为本发明实施例提供的壳体的示意图；

图4为本发明实施例提供的自动调压装置的一种实施方式的结构示意图。

图标：1-储液罐；2-恒流泵；3-机械密封部；4-自动调压装置；41-壳体；411-第一外壳；412-第二外壳；42-活塞；421-第一滑动部；422-第二滑动部；43-单向阀；44-第一腔室；45-第二腔室；46-第三腔室；47-调节孔；5-泵密封腔；6-安全阀；7-冷却装置；8-冷却盘管；9-排气管线；10-排液管线；11-补液管线；12-出油支路；13-调压支路；14-回油支路；15-第一过滤器；16-第二过滤器；17-第一截止阀；18-第二截止阀；19-第一流动指示仪；20-第二流动指示仪；21-第三截止阀；22-第一压力变送器；23-电气稳压器；24-第四截止阀；25-高液位开关；26-液位视镜；27-液位变送器；28-低液位开关；29-第五截止阀；30-第六截止阀；31-第七截止阀；32-第八截止阀；33-温度变送器；34-第二压力变送器；35-第三流动指示仪；36-第三压力变送器；37-密封圈。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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创造和简化描述，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，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

请参考图1所示，图1为本发明实施例提供的用于有压双重密封的阻封液自动调压系统的结构示意图。本发明的实施例提供了一种用于有压双重密封的阻封液自动调压系统，包括储液罐1、恒流泵2、机械密封部3和自动调压装置4；储液罐1用于储存阻封液，储液罐1与机械密封部3的输入口经出油支路12连通，且恒流泵2设置于出油支路12上；自动调压装置4具有第一腔室44和第二腔室45，机械密封部3的输出口与第一腔室44的输入口经调压支路13连通，第一腔室44的输出口与储液罐1经回油支路14连通，第二腔室45与泵密封腔5连通；自动调压装置4能够根据第二腔室45的压强自动调节第一腔室44的压强，以使第一腔室44的压强与第二腔室45的压强的差值保持为恒定值。

本发明提供的用于有压双重密封的阻封液自动调压系统，由于自动调压装置4能够根据第二腔室45的压强自动调节第一腔室44的压强，以使第一腔室44的压强与第二腔室45的压强的差值保持为恒定值，从而能够使储液罐1、恒流泵2、机械密封部3形成的阻封液循环系统的压强比泵密封腔5的压强大于一个恒定值，而且能够根据泵密封腔5的压强变化调节阻封液循环系统的压强，从而实现了当泵密封腔5压强变化时，阻封液循环系统的压强随之适应性变化，进而阻封液的压强适应性地波动，从而延长了机械密封部3的使用寿命。

恒定值根据实际应用中的需求来设定，其为0.14MPa-0.2MPa范围内的任意值，包括端点值。

在实际应用中，恒流泵2可以随系统压力变化而恒流量运行，从而保证给机械密封部3提供恒流量的阻封液，可使用柱塞式往复泵。

储液罐1与恒流泵2之间的出油支路12上设置有第八截止阀32，通过控制第八截止阀32的打开或关闭，来控制阻封液是否进入恒流泵2。

泵密封腔5上设置有第三压力变送器36，用以测量泵密封腔5的压力。

如图1所示，从自动调压装置4到储液罐1的回油支路14上依次设置有第二流动指示仪20和第三截止阀21。第二流动指示仪20的设置，能够方便监测阻封液在回油支路14上是否循环，也方便检测回油支路14的流量。第三截止阀21可以控制回油支路14的打开或者关闭。

储液罐1上设置有高液位开关25、液位视镜26、液位变送器27和低液位开关28，来观测储液罐1液位是否正常，且当液位异常时，及时报警。具体地，阻封液消耗至液位低位时，低液位开关28发出信号，从而能够及时打开补液管线11来补充阻封液。阻封液到达液位高位时，高液位开关25发出信号，从而能够及时关闭补液管线11来停止补充阻封液。

自动调压装置4有多种实现方式，示例的，如图2所示，自动调压装置4包括壳体41、活塞42；活塞42的两端的外壁分别贴合设置于壳体41的内壁，并能够沿壳体41的轴向滑动；活塞42的第一端与壳体41形成第一腔室44，活塞42的第二端与壳体41形成第二腔室45；活塞42的第一端的端面面积小于活塞42的第二端的端面面积；第一腔室44的输入口处设置有调节孔47，活塞42的第一端在壳体41内滑动时，能够部分遮挡调节孔47，以改变调节孔47的大小。

本实施例提供的自动调压装置4的调压原理为：结合附图2，当活塞42达到平衡状态时，即P_ⅠA_Ⅰ=P_IIA_II，（P_Ⅰ表示第一腔室44的压强，A_Ⅰ表示活塞42靠近第一腔室44的端面面积，P_II表示第二腔室45的压强，A_II表示活塞42靠近第二腔室45的端面面积），P_Ⅰ<P_II，要保证P_II-P_Ⅰ=P₀（P₀表示恒定值），则：A_Ⅰ/A_II=（P_II+P₀）/P_Ⅰ，故当活塞42两侧面积比为某一值时，即可保证两侧压差也为某一定值，再通过该自动调压装置4可确保进机械密封部3的阻封液压强与泵密封腔5压强的差值可随泵密封腔5压强的变化自动调节为某一恒定值。

具体地，当泵密封腔5的压强增大时，活塞42向第一腔室44的方向移动，调节孔47的尺寸变小，由于恒流泵2输出的阻封液是恒流的，故调压支路13的压强增大，又由于调压支路13与第一腔室44和回油支路14连通，故第一腔室44和回油支路14的压强随之增大，进而使整个阻封液系统压强增大。当泵密封腔5的压强减小时，活塞42向第二腔室45的方向移动，调节孔47的尺寸变大，由于恒流泵2输出的阻封液是恒流的，故调压支路13的压强变小，进而调压支路13和第一腔室44的压强随之减小，从而使整个阻封液系统压强减小。进而实现了当泵密封腔5压强变化时，阻封液循环系统的压强随之适应性变化。

在实际应用中，如图2~4所示，壳体41包括第一外壳411和第二外壳412，活塞42包括第一滑动部421和第二滑动部422；第一外壳411的内径小于第二外壳412的内径；第一滑动部421的外壁与第一外壳411的内壁贴合，并与第一外壳411形成第一腔室44；第二滑动部422的外壁第二外壳412的内壁贴合，并与第二外壳412形成第二腔室45，从而第一滑动部421的横截面积小于第二滑动部422的横截面积，以使系统稳定时，第一腔室44的压强与第二腔室45的压强的差值保持为恒定值。

如图2、图3所示，第一外壳411与第二外壳412可以为一体设置，从而方便壳体41的制作，如图4所示第一外壳411与第二外壳412还可以为分体设置，从而方便活塞42的安装。

在实际应用中，当第一外壳411与第二外壳412一体设置时，自动调压装置4包括单向阀43；第二滑动部422的远离第二腔室45的一端与第二外壳412形成第三腔室46；单向阀43设置于第三腔室46与回油支路14之间，并使第三腔室46至回油支路14单向导通，从而当第二腔室45压强波动时，活塞42的滑动更灵活。

参照图2、图4所示，活塞42的第二滑动部422的外壁套设有至少一个O形密封圈37，当第一外壳411与第二外壳412一体设置时，密封圈37可确保泵密封腔5内的介质与阻封液的隔离。当第一外壳411与第二外壳412分体设置时，密封圈37可确保泵密封腔5内的介质泄漏。实际应用中，密封圈37一般采用O型密封圈。

可选的，阻封液自动调压系统的出油支路12上设置有安全阀6，且安全阀6位于恒流泵2与机械密封部3之间；当机械密封部3内的压强过大时，安全阀6开启，以使机械密封部3泄压到预设值。一般恒流泵2与安全阀6之间的出油支路12上会依次设置温度变送器33和第二压力变送器34，来测量恒流泵2输出的阻封液的温度与压力，进而更好的掌握输入机械密封部3的阻封液的实时情况。

调压支路13上设置有多个第一过滤器15，且多个第一过滤器15并联设置，从而确保给自动调压装置4中第一腔室44输入清洁的阻封液。并联的第一过滤器15越多，使阻封液的过滤效果更好。在实际应用中，如图1所示，一般调压支路13上并联设置有两个第一过滤器15，既能保证良好的过滤效果，又能使该阻封液自动调压系统的制作成本降低，而且，当其中一个第一过滤器15或者其所在的支路有异常时，另一第一过滤器15及其所在支路能够正常使用，从而不影响整个系统的正常使用，也方便了定期更换第一过滤器15。同时，在使用时，可以交替使用两个第一过滤器15，从而延长该系统的使用寿命。

其中，第一过滤器15一般使用Y型过滤器。Y型过滤器是Y字形的，是除去液体中少量固体颗粒的小型设备，可保护设备免受磨损和堵塞，进而保证设备的正常工作。具体地，在Y型过滤器中，当流体进入置有一定规格滤网的滤筒后，其杂质被阻挡，并沉淀在Y型过滤器的一端，而清洁的滤液则由Y型过滤器另一端的出口排出，当需要清洗时，只要将可拆卸的滤筒取出，处理后重新装入即可，因此，使用维护极为方便。而且Y型过滤器还有结构先进、阻力小和排污方便的优点。

在实际应用中，每个第一过滤器15输入口会设置第一截止阀17，输出口会设置第二截止阀18。第一截止阀17和第二截止阀18的设置，方便调压支路13的开启或关闭，也方便根据实际情况选择使用几个第一过滤器15以及使用哪个第一过滤器15。

第二截止阀18与自动调压装置4之间的调压支路13上设置有第一流动指示仪19，能够方便监测阻封液在调压支路13上是否循环，也方便检测调压支路13的流量。

本发明另一实施例提供的阻封液自动调压系统包括冷却装置7，冷却装置7安装于储液罐1内，用于冷却储液罐1内的阻封液。

如图1所示，冷却装置7包括冷却盘管8；冷却盘管8设置于储液罐1内，且冷却盘管8的两端分别与外界冷却水源连通。具体地，冷却盘管8的一端通过冷却水进水管线与冷却水源连通，冷却水进水管线上设置有第五截止阀29，来控制冷却水进水管线的打开或关闭。冷却盘管8的另一端通过冷却水回水管线与冷却水源连通，冷却水回水管线上，从冷却盘管8到冷却水源依次设置有第三流动指示仪35和第六截止阀30。其中，第三流动指示仪35用来监测冷却水的流量，第六截止阀30用来控制冷却水回水管线的打开或关闭。

当然，冷却装置7的具体结构形式并不以图1所示和以上描述为限制，还可以具有其他多种结构形式，如冷却装置7可以包括设置于储液罐1内的盘管冷凝器，盘管冷凝器与外界冷却水源连通。

本发明又一实施例提供的阻封液自动调压系统，包括排气管线9，排气管线9的一端设置于储液罐1的顶部内侧，另一端设置于储液罐1的外侧。实际应中，排气管线9的另一端设置于大气或安全地点，从而方便气体排出。排气管线9上依次设置有第一压力变送器22和电气稳压器23，并实现程序互锁。当系统压力过高至事故压力，第一压力变送器22传递信号至电气稳压阀，电气稳压阀进行泄压，储液罐1内的气体通往大气或安全地点。

本发明再一实施例提供的阻封液自动调压系统包括排液管线10，排液管线10的一端设置于储液罐1的底部内侧，另一端设置于储液罐1的外侧，当系统停运后，能够排走储液罐1内的阻封液。排液管线10上设置有第七截止阀31，从而便于控制储液罐1内的阻封液的排放。

本发明另一实施例提供的阻封液自动调压系统还包括补液管线11；补液管线11的一端设置于储液罐1内，另一端与阻封液补充源连通，一般补液管线11从储液罐1顶部进入。

可选的，补液管线11上设置有至少一个第二过滤器16。第二过滤器16的数量越多，可使输入储液罐1的阻封液越清洁。如图1所示，第二过滤器16一般使用Y型过滤器，而且补液管线11上常采用一个第二过滤器16。阻封液补充源与第二过滤器16之间设置有第四截止阀24，来控制是否向储液罐1中补充阻封液。

本发明提供的实施例的工作过程为：当所有管线、支路连接完成后，向储液罐1内加入适量的阻封液，接通冷却装置7，启动恒流泵2，通过第一流动指示仪19和第二流动指示仪20来判别阻封液在系统的支路里是否循环，通过第三流动指示仪35判别冷却水是否循环。当确保阻封液及冷却水循环无误后，启动主泵。

主泵启动后，泵密封腔5压强逐渐升高，推动活塞42向左移动，调节孔47过流面积减小，使调压支路13中的压强升高，只要恒流泵2的电机有足够的功率、足够的强度，以及相应的密封能力，当系统压强的变化时，恒流泵2就可以恒流量运行，从而确保进入机械密封部3的阻封液为恒流量。当主泵运行稳定后，泵密封腔5内的压强达到一恒定值，壳体41上调节孔47开度也保持为一定值，系统进入稳定工作状态。当泵密封腔5的压强出现波动时，自动调压装置4对阻封液循环系统自动调压。

在实际应用中，第一压力变送器22、第二压力变送器34和第三压力变送器36均带有现场显示功能，从而更方便实际应用时的使用。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种用于有压双重密封的阻封液自动调压系统，其特征在于，包括储液罐、恒流泵、机械密封部和自动调压装置；

所述储液罐用于储存阻封液，所述储液罐与所述机械密封部的输入口经出油支路连通，且所述恒流泵设置于所述出油支路上；

所述自动调压装置具有第一腔室和第二腔室，所述机械密封部的输出口与所述第一腔室的输入口经调压支路连通，所述第一腔室的输出口与储液罐经回油支路连通，所述第二腔室与泵密封腔连通；

所述自动调压装置能够根据所述第二腔室的压强自动调节所述第一腔室的压强，以使所述第一腔室的压强与所述第二腔室的压强的差值保持为恒定值；

所述自动调压装置包括壳体、活塞；

所述活塞的两端的外壁分别贴合设置于所述壳体的内壁，并能够沿所述壳体的轴向滑动；

所述活塞的第一端与所述壳体形成所述第一腔室，所述壳体的第二端与所述壳体形成所述第二腔室；所述活塞的第一端的端面面积小于所述活塞的第二端的端面面积；

所述第一腔室的输入口处设置有调节孔，所述活塞的第一端在所述壳体内滑动时，能够部分遮挡所述调节孔，以改变所述调节孔的大小。

2.根据权利要求1所述的阻封液自动调压系统，其特征在于，所述出油支路上设置有安全阀，且所述安全阀位于所述恒流泵与所述机械密封部之间；

当所述机械密封部内的压强过大时，所述安全阀开启，以使所述机械密封部泄压到预设值。

3.根据权利要求1所述的阻封液自动调压系统，其特征在于，所述调压支路上设置有多个第一过滤器，且多个所述第一过滤器并联设置。

4.根据权利要求1所述的阻封液自动调压系统，其特征在于，包括冷却装置，所述冷却装置安装于所述储液罐内，用于冷却所述储液罐内的阻封液。

5.根据权利要求4所述的阻封液自动调压系统，其特征在于，所述冷却装置包括冷却盘管，

所述冷却盘管设置于所述储液罐内，且所述冷却盘管的两端分别与外界冷却水源连通。

6.根据权利要求1所述的阻封液自动调压系统，其特征在于，包括排气管线，所述排气管线的一端设置于所述储液罐的顶部内侧，另一端设置于所述储液罐的外侧。

7.根据权利要求1所述的阻封液自动调压系统，其特征在于，包括排液管线，所述排液管线的一端设置于所述储液罐的底部内侧，另一端设置于所述储液罐的外侧。

8.根据权利要求1所述的阻封液自动调压系统，其特征在于，还包括补液管线，所述补液管线的一端设置于所述储液罐的内侧，另一端与阻封液补充源连通。

9.根据权利要求8所述的阻封液自动调压系统，其特征在于，所述补液管线上设置有至少一个第二过滤器。

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