CN115111186A - 一种动力和气体复合密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动力和气体复合密封装置，包括泵壳、叶轮、泵盖和密封壳体；密封壳体包括密封筒体和位于密封筒体一端的筒体底部，泵壳设在密封筒体的另一端，泵盖设在密封筒体的另一端，泵盖与泵壳之间形成有空腔，泵盖上开设有通孔，泵轴贯穿筒体底部和通孔伸在空腔内，泵轴靠近泵壳的一端设有叶轮，叶轮靠近泵盖的一面设置有叶轮背叶片；密封筒体内形成有气体密封腔，筒体底部具有气体接口，经气体接口向气体密封腔内通有惰性气体。本发明将动力密封和气体密封组合，在泵运转和停车时呈动态作用，利用动力密封的降低背压的作用和气体的可压缩特性，将泵所输送的流体密封在气体密封腔下部，保证流体不会朝上泄漏和危害气体密封腔上部的其他零件。

Description

一种动力和气体复合密封装置

技术领域

本申请涉及流体介质输送密封技术领域，尤其涉及一种动力和气体复合密封装置。

背景技术

在流体介质输送方面，尤其是涉及石化行业方面，有很多石化原料、成品或者半成品为流体状态，并且其通常具有易燃易爆、有毒和强腐蚀等高危特性，如果其在输送过程中发生泄漏，极易造成安全事故和环境污染，因而这类高危流体在输送过程中的密封需要极为可靠，不能有丝毫疏忽。

通常情况下，流体介质使用泵来输送，泵的密封通常有机械密封、干气密封和动力密封等，另外有无轴封形式的磁力泵及屏蔽泵，但是机械密封并不能保证绝对的密封；而无轴封泵因为其轴承、屏蔽套和隔离套的原因不能输送一些含固体颗粒、含气和强腐蚀介质；而动力密封和干气密封均为运动型密封，其在运转过程中密封生效，而在停车时需要配置停车密封，因而虽然其密封较机械密封可靠，但是其结构复杂，维护检修不方便。

由于石化工业在日常生活和工业生产中是必不可少的，而近年来国家乃至世界上对石化工业的安全生产及环保要求越来越高，因而石化工业中的流体输送设备的密封性能也相应的提高了要求。因而有必要设计一种密封方式，使其具有较好的密封性能，最好具有绝对的密封性能，并且比较容易实现，适用于各种复杂和高危害流体，同时其结构又比较简单，维护和检修比较方便，这样的密封方式无疑将有效提升复杂和高危害流体输送的安全性，进而提升石化行业安全生产和环保性。

发明内容

本申请提供了一种密封性能搞、结构简单以及便于维护检修的动力和气体复合密封装置。

本申请采用的技术方案如下：

本发明提供了一种动力和气体复合密封装置，包括泵壳、叶轮、泵盖和密封壳体；所述密封壳体包括密封筒体和位于密封筒体一端的筒体底部，所述泵壳可拆卸的设置在所述密封筒体的另一端，所述泵盖可拆卸的设置在所述密封筒体的另一端，所述泵盖与所述泵壳之间形成有空腔，所述泵盖上开设有通孔，所述泵轴依次贯穿所述筒体底部和所述通孔伸在所述空腔内，所述泵轴靠近所述泵壳的一端端部设置有叶轮，所述叶轮靠近所述泵盖的一面设置有叶轮背叶片，所述叶轮和所述叶轮背叶片位于所述空腔内；所述密封筒体内形成有气体密封腔，所述筒体底部具有气体接口，所述气体接口与所述气体密封腔相连通，通过所述气体接口向所述气体密封腔内通有惰性气体。

进一步地，所述惰性气体为氮气。

进一步地，所述筒体底部和所述泵轴之间设置有辅助密封圈。

进一步地，所述泵壳通过第一螺栓螺纹设置在所述密封筒体的另一端。

进一步地，所述泵壳与所述密封筒体的连接处设置有密封垫。

进一步地，所述泵盖通过第二螺栓螺纹设置在所述密封筒体的另一端。

进一步地，所述密封筒体上具有与所述气体密封腔相连通的排气口。

进一步地，所述泵壳上具有与所述空腔相连通的进液口和出液口。

采用本申请的技术方案的有益效果如下：

本发明的一种动力和气体复合密封装置，本发明实施例提供的动态复合作用和复合结构密封在技术上具有以下优点和特点：

1、结构简单，生产加工方便，仅需要在叶轮上增加背叶片，在筒体底部上开设气体接口，通过气体接口向气体密封腔内通有惰性气体，便可形成可靠有效的密封；

2、密封作用为动态复合作用，当气体接口打开后，气体密封腔压力会动态的跟随叶轮背部压力进行变化，同时在泵运转时，密封效果取决于动力密封降低叶轮背部压力的效果和气体密封腔内气体的压力，而气体密封腔内气体的压力在泵运转时又动态跟随叶轮背部的压力；

3、密封结构为复合式结构，将动力密封和气体密封通过简单装置组合在一起，使其能共同发挥密封作用，提升密封效果。在实际使用中，两者共同作用，形成一体，缺一不可；

4、由于输送介质不会到达气体密封腔以上部件，因此这些部件在选材时可以降低材料使用要求，可有效节省泵的材料成本。

区别于动力密封，本发明提供的复合密封在泵运转时密封并不完全依赖于动力密封，而气体密封也不仅仅只是在泵停车时起作用。

区别于其他气体类密封，本发明提供的复合密封主要是利用了气体等温过程中压力随体积变化而变化的原理来进行密封，在密封中没有发生接触的密封件。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的一种动力和气体复合密封装置结构示意图；

图示说明：

其中，1-泵壳；2-叶轮；3-叶轮背叶片；4-泵盖；5-密封筒体；6-辅助密封圈；7-气体接口；8-泵轴；9-气体密封腔。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

参见图1，为一种的动力和气体复合密封装置结构示意图。

本申请提供的一种动力和气体复合密封装置，包括泵壳1、叶轮2、泵盖4和密封壳体。

具体来说，所述密封壳体包括密封筒体5和位于密封筒体5一端的筒体底部，所述泵壳1可拆卸的设置在所述密封筒体5的另一端，所述泵盖4可拆卸的设置在所述密封筒体5的另一端，所述泵盖4与所述泵壳1之间形成有空腔，所述泵盖4上开设有通孔，所述泵轴8依次贯穿所述筒体底部和所述通孔伸在所述空腔内，所述泵轴8靠近所述所述泵壳1的一端端部设置有叶轮2，所述叶轮2靠近所述泵盖4的一面设置有叶轮背叶片3，所述叶轮2和所述叶轮背叶片3位于所述空腔内；

所述密封筒体5内形成有气体密封腔9，所述筒体底部具有气体接口7，所述气体接口7与所述气体密封腔9相连通，通过所述气体接口7向所述气体密封腔9内通有惰性气体。

在一种可实现的方式中，所述惰性气体为氮气，当然也可以为其他的惰性气体如二氧化碳、氦气等，再此不多做赘述。其中，惰性气体供给开关呈常开状态。

在一种可实现的方式中，所述筒体底部和所述泵轴8之间设置有辅助密封圈6，可以在一些特殊突发情况如氮气供应突然中断或泵入口压力突然增高时起到应急保护性密封的作用。

在一种可实现的方式中，所述泵壳1通过第一螺栓螺纹设置在所述密封筒体5的另一端。

在一种可实现的方式中，所述泵壳1与所述密封筒体5的连接处设置有密封垫，防止液体或气体泄漏。

在一种可实现的方式中，所述泵盖4通过第二螺栓螺纹设置在所述密封筒体5的另一端。

在一种可实现的方式中，所述密封筒体5上具有与所述气体密封腔9相连通的排气口。

在一种可实现的方式中，所述泵壳1上具有与所述空腔相连通的进液口和出液口，所述进液口在所述泵壳1的底部，所述出液口在所述泵壳1的左侧。

其中，气体密封腔9内部具有较大的体积，气体密封腔9的体积应大于气体密封腔9上部所有零件(筒体底部)形成的空腔体积，并且当气体密封腔9内充满惰性气体时，气体密封腔9上部所有零件都不会与空腔内输送的流体接触。

本实施例由动力密封和气体密封组成，密封壳体上端(筒体底部)设置有气体接口7，气体接口7可向气体密封腔9通入惰性气体形成气体密封，避免空腔内的流体进入密封壳体的上端；当泵，运行时动力密封生效，叶轮背叶片3与泵盖4之间配合形成动力密封，利用叶轮背叶片3产生的压头抵消泵叶轮2产生的扬程，从而降低叶轮2背部压力，当泵关闭时，动力密封失效，泵进口液体向叶轮背部流动，气体密封腔9内气体被液体压缩，直至液体与气体的压力达到平衡，叶轮背叶片3的转动有效的防止了空腔内的流体向气体密封腔9的流动，动力密封可有效降低叶轮背部的压力。气体密封与动力密封两种密封动态配合，利用动力密封来降低叶轮2背部的压力，然后利用气体的可压缩性来平衡叶轮背部压力，将泵内液位控制在一定高度，可确保气体密封腔9上部零部件不接触到液体，从而达到密封和保护泵内关键零部件的作用，气体密封与动力密封复合作用，进而使密封能力更强、效果更佳。同时，能有效提高泵在输送各种强腐蚀性和危险性介质时的密封特性，并降低泵的生产和运行成本。

本实施例主要用于石油化工行业高危害流体介质的输送，且主要用于立式泵，与现有密封技术相比，主要是将动力密封和气体密封组合在一起并使其组合作用，在泵运转和停车时呈动态作用，利用动力密封的降低背压的作用和气体的可压缩特性，将泵所输送的流体密封在气体密封腔9下部，保证流体不会朝上泄漏和危害气体密封腔9上部的其他零件。

使用时，应在泵启动前将惰性气体接入气体密封腔9气体接口7，待惰性气体充满气体密封腔9后再通过进液口进行灌泵或启动泵，当泵运转时动力密封生效，叶轮2背部仅有很低的压力，并且叶轮2上部被惰性气体充满，流体介质被密封在叶轮背部，而气体密封腔9里的惰性气体的压力因为等温过程的原因将逐渐与叶轮背部相等，当泵停车时，动力密封失效，叶轮背部压力因为泵进液口压力及出液口流体回流原因将出现突然增高现象，此时输送流体将会进入气体密封腔9对密封气体进行压缩，由气体理论知识可知这是一个等温过程，在此过程中密封气体体积减小压力增加，当惰性气体和输送流体之间的压力相等时，其体积也不在变化，由此可知当气体和输送流体之间的压力相等时其相对位置也不在变化，而由于气体密封腔9体积远大于气体密封腔9上部所有零件形成的空腔的体积，当气体密封腔9体积和气体密封腔9上部所有零件形成的空腔的体积的比例大于停车时输送流体的压力和气体密封腔9内气体压力的比例时，输送流体将不会越过气体密封腔9。

具体来说，使用时，泵轴8带动叶轮2旋转，叶轮背叶片3与泵盖4形成的动力密封生效，叶轮2背部压力降低，与之同时的气体密封腔9内部气体由于气体等温过程压力逐渐变化至与叶轮2背部压力相等，泵输送的流体介质被密封在叶轮2背部。而当泵停车时，泵轴8与叶轮2停止旋转，由于泵出口管道回流和进口处存在压力的原因，泵输送流体出现上涌，越过叶轮2，对气体密封腔9内部气体压缩，由于气体密封腔9内部空腔体积远大于气体密封腔9上部所有零件产生的空腔体积，根据等温过程的原理，当输送流体的压力和气体压力的比例小于气体密封腔9内部空腔体积和气体密封腔9上部所有零件产生的空腔体积比例时，流体将不会到达气体密封腔9以上部位。而设置辅助密封6，可在泵及其管道发生水锤或者进口压力突增时提供保护，确保密封安全。

本发明实施例提供的动态复合作用和复合结构密封在技术上具有以下优点和特点：

1、结构简单，生产加工方便，仅需要在叶轮上增加背叶片，在筒体底部上开设气体接口，通过气体接口7向气体密封腔9内通有惰性气体，便可形成可靠有效的密封；

2、密封作用为动态复合作用，当气体接口打开后，气体密封腔9压力会动态的跟随叶轮2背部压力进行变化，同时在泵运转时，密封效果取决于动力密封降低叶轮背部压力的效果和气体密封腔9内气体的压力，而气体密封腔9内气体的压力在泵运转时又动态跟随叶轮背部的压力；

3、密封结构为复合式结构，将动力密封和气体密封通过简单装置组合在一起，使其能共同发挥密封作用，提升密封效果。在实际使用中，两者共同作用，形成一体，缺一不可；

4、由于输送介质不会到达气体密封腔9以上部件，因此这些部件在选材时可以降低材料使用要求，可有效节省泵的材料成本。

区别于动力密封，本发明提供的复合密封在泵运转时密封并不完全依赖于动力密封，而气体密封也不仅仅只是在泵停车时起作用。

区别于其他气体类密封，本发明提供的复合密封主要是利用了气体等温过程中压力随体积变化而变化的原理来进行密封，在密封中没有发生接触的密封件。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种动力和气体复合密封装置，其特征在于，包括泵壳(1)、叶轮(2)、泵盖(4)和密封壳体；

所述密封壳体包括密封筒体(5)和位于密封筒体(5)一端的筒体底部，所述泵壳(1)可拆卸的设置在所述密封筒体(5)的另一端，所述泵盖(4)可拆卸的设置在所述密封筒体(5)的另一端，所述泵盖(4)与所述泵壳(1)之间形成有空腔，所述泵盖(4)上开设有通孔，所述泵轴(8)依次贯穿所述筒体底部和所述通孔伸在所述空腔内，所述泵轴(8)靠近所述泵壳(1)的一端端部设置有叶轮(2)，所述叶轮(2)靠近所述泵盖(4)的一面设置有叶轮背叶片(3)，所述叶轮(2)和所述叶轮背叶片(3)位于所述空腔内；

所述密封筒体(5)内形成有气体密封腔，所述筒体底部具有气体接口(7)，所述气体接口(7)与所述气体密封腔相连通，所述气体密封腔内通有惰性气体。

2.根据权利要求1所述的动力和气体复合密封装置，其特征在于，所述惰性气体为氮气。

3.根据权利要求1所述的动力和气体复合密封装置，其特征在于，所述筒体底部和所述泵轴(8)之间设置有辅助密封圈(6)。

4.根据权利要求1所述的动力和气体复合密封装置，其特征在于，所述泵壳(1)通过第一螺栓螺纹设置在所述密封筒体(5)的另一端。

5.根据权利要求4述的动力和气体复合密封装置，其特征在于，所述泵壳(1)与所述密封筒体(5)的连接处设置有密封垫。

6.根据权利要求1所述的动力和气体复合密封装置，其特征在于，所述泵盖(4)通过第二螺栓螺纹设置在所述密封筒体(5)的另一端。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的动力和气体复合密封装置，其特征在于，所述密封筒体(5)上具有与所述气体密封腔相连通的排气口。

8.根据权利要求1所述的动力和气体复合密封装置，其特征在于，所述泵壳(1)上具有与所述空腔相连通的进液口和出液口。

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