CN115654143A

CN115654143A - 一种自平衡微接触式密封结构

Info

Publication number: CN115654143A
Application number: CN202211688739.7A
Authority: CN
Inventors: 任宝杰; 高赛; 郝木明; 赵伟龙; 王曰升; 郭崇斌; 祝清单
Original assignee: DONGYING HISCIEN SEALING TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: DONGYING HISCIEN SEALING TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2022-12-28
Filing date: 2022-12-28
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2042-12-28
Also published as: CN115654143B

Abstract

本发明涉及一种石油化工行业混输泵密封技术领域，尤其涉及一种自平衡微接触式密封结构，密封结构安装在高压泵的腔体处，包括轴套，以及依次套装设置在轴套上的动环、静环、静环座以及压盖；静环设置在静环座内，静环的下端面与动环的上端面接触；压盖设置在静环座上方并且与腔体连接固定；静环座与压盖之间设有自平衡组件，自平衡组件包括自平衡弹簧I、活塞以及自平衡弹簧II，活塞外侧套设有活塞胶圈，活塞设置在自平衡弹簧I与自平衡弹簧II之间。改变现有单端面接触式密封结构，使弹簧不与介质接触，在高压、介质粘稠的工况下使用；能够通过自平衡组件配合进行压力平衡，有效提高密封的使用性能和延长使用寿命。

Description

一种自平衡微接触式密封结构

技术领域

本发明涉及一种石油化工行业混输泵密封技术领域，尤其涉及一种自平衡微接触式密封结构。

背景技术

微接触式密封是一种介于接触式密封与非接触式密封之间的密封结构，因其具有运行稳定可靠、耗能低，结构简单等多种优势，其必将广泛应用于石油化工等行业的高压混输泵设备中使用；而微接触式密封是基于现代流体动压润滑理论，以介质作为端面液膜，实现动静环固相微接触运行，达到减磨抗磨的目的，密封整体可靠性和使用寿命提高和延长。

但是目前高压混输泵中较为通用的密封结构为单端面接触式结构，其中为了防止弹簧被介质卡滞，因此设计了弹簧保护式结构，但该弹簧保护式结构在高压的情况下可能会造成较大的密封泄漏量，导致使用寿命较短等问题，该结构目前并不适用于高压以及介质粘稠情况下。

因此如何在高压以及介质粘稠情况下，采用弹簧保护式结构进行微接触式密封，目前仍没有相应的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自平衡型微接触式密封结构，改变现有单端面接触式密封结构，在高压、介质粘稠的工况下，采用弹簧保护式结构，使弹簧不与介质接触；设置了独特的自平衡组件，通过多道不同的密封圈形成一个密闭空间，出厂前通过封液口注入硅油后封堵封液口，保证了静环、静环座以及弹簧的工作环境，使用时可通过活塞与自平衡弹簧I以及自平衡弹簧II相互配合进行压力平衡，有效提高密封的使用性能和延长使用寿命。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种自平衡微接触式密封结构，一种自平衡微接触式密封结构，所述密封结构安装在高压泵的腔体处，包括轴套，以及依次套装设置在轴套上的动环、静环、静环座以及压盖；

所述静环设置在静环座内，静环的下端面与动环的上端面接触；

所述压盖设置在静环座上方并且与腔体连接固定；

所述静环座与压盖之间设有自平衡组件，所述自平衡组件包括自平衡弹簧I、活塞以及自平衡弹簧II，所述活塞外侧套设有活塞胶圈，所述活塞设置在自平衡弹簧I与自平衡弹簧II之间。

优选地，所述静环座与静环之间还设有静环垫片以及静环胶圈；所述静环座外侧与压盖连接之间设有静环座胶圈I和静环座胶圈II。

优选地，所述压盖在静环座胶圈I与静环座胶圈II之间设有封液口，所述封液口横向贯穿连通至自平衡组件处，所述封液口内注入的液体为硅油或机械油中的任一种。

优选地，所述轴套外侧设有动环安装座，所述动环放置在动环安装座内；所述动环安装座对应动环的底部处设有动环垫片以及动环胶圈；所述动环安装座在动环的上方还设有卡槽，所述卡槽内设有卡环，所述卡环与动环的上端面相抵接；所述轴套内侧设有环形凹槽，所述环形凹槽内设有轴套胶圈。

优选地，所述静环设有防转孔I，静环座对应防转孔I的位置设有防转孔II，所述静环座通过设有防转销钉穿置于防转孔I和防转孔II内固定静环。

优选地，所述压盖对向静环座的一端还设有限位孔I，所述静环座对应限位孔I的位置设有限位孔II，所述压盖设有限位销钉，所述限位销钉一端插装在限位孔I内，另一端插装在限位孔II内。

优选地，所述压盖与腔体连接之间设有压盖垫片；所述压盖上方设有定位片，所述轴套的外侧在对应定位片的位置设定位槽，所述定位片通过卡装在定位槽内并设有六角螺栓与压盖连接固定；所述压盖与轴套之间还设有节流套。

优选地，所述压盖对向静环座的一端还设有弹簧沉孔，所述弹簧沉孔内设有推动弹簧，所述推动弹簧一端设置在弹簧沉孔内，其另一端与静环座的端面相抵接。

优选地，所述轴套还设有夹紧组件，所述夹紧组件包括传动环以及夹紧环，所述传动环与夹紧环套装设置在轴套上，并且所述夹紧环设置在传动环的上方；所述传动环的内侧从上往下倾斜设有夹紧斜面I，所述夹紧环的外侧从下往上倾斜设有夹紧斜面II，所述传动环通过夹紧斜面I沿着夹紧斜面II上下位移，夹紧环通过设有固定螺栓与传动环相互配合夹紧轴套。

优选地，所述动环的端面设有引流槽和回流槽，所述引流槽均布对称设置在动环的端面处，所述回流槽设置在相邻的引流槽之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：改变现有单端面接触式密封结构，设置了独特的自平衡组件，通过多道不同的密封圈形成一个密闭空间，出厂前通过封液口注入硅油后封堵封液口，保证了静环、静环座以及弹簧的工作环境，使弹簧不与介质接触，从而使其能够在高压、介质粘稠的工况下，采用弹簧保护式结构；同时，使用时能够通过活塞与自平衡弹簧I以及自平衡弹簧II相互配合进行压力平衡，有效提高密封的使用性能和延长使用寿命。

附图说明

图1是本发明的剖面结构示意图；

图2是本发明中隐藏腔体后的剖面结构示意图；

图3是本发明中图2中“A”处的局部放大示意图；

图4是本发明中动环的端面结构示意图。

其中，1 腔体；

100 轴套，110 动环安装座，111 动环垫片，112 动环胶圈，113 卡槽，114 卡环，120 环形凹槽，121 轴套胶圈，130 传动环，131 夹紧环，132 夹紧斜面I，133 夹紧斜面II，134 固定螺栓；

200 动环，210 引流槽，211 回流槽；

300 静环，301 静环垫片，302 静环胶圈，310 静环座，311 静环座胶圈I，312 静环座胶圈II，320 防转孔I，321 防转孔II，322 防转销钉；

400 压盖，410 封液口，420 限位孔I，421 限位孔II，422 限位销钉，430 压盖垫片，440 定位片，441 定位槽，442 六角螺栓，450节流套，460 弹簧沉孔，461 推动弹簧；

500 自平衡弹簧I，510活塞，511 活塞胶圈，520 自平衡弹簧II。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、顶、底等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。

参照图1至图4所示，在一些实施例中，根据本发明的一种自平衡微接触式密封结构，所述密封结构安装在高压泵的腔体1处，包括轴套100，以及依次套装设置在轴套100上的动环200、静环300、静环座310以及压盖400；

所述静环300设置在静环座310内，静环300的下端面与动环200的上端面接触；

所述压盖400设置在静环座310上方并且与腔体1连接固定；

所述静环座310与压盖400之间设有自平衡组件，所述自平衡组件包括自平衡弹簧I500、活塞510以及自平衡弹簧II520，所述活塞510外侧套设有活塞胶圈511，所述活塞510设置在自平衡弹簧I与自平衡弹簧II520之间。

改变现有单端面接触式密封结构，设置了独特的自平衡组件，通过多道不同的密封圈形成一个密闭空间，出厂前通过封液口410注入硅油后封堵封液口410，保证了静环300、静环座310以及弹簧的工作环境，使弹簧不与介质接触，从而使其能够在高压、介质粘稠的工况下，采用弹簧保护式结构；同时，此自平衡组件是用于平衡介质与封液之间的压力差。通过注液口注入硅油后封堵封液口410，使自平衡弹簧I500、自平衡弹簧II520、活塞510以及活塞胶圈511处于封闭的硅油环境中。因此当介质侧压力出现波动时，压力差会通过自平衡弹簧I500传导给活塞510，另外由于活塞510处有活塞胶圈511起到密封作用，压力差会使自平衡弹簧I500、自平衡弹簧II520、活塞510和活塞胶圈511向压力低的一侧一起移动，当移动的位置正好抵消压力差时，压力处于平衡，起到自平衡的作用，从而使用时能够通过活塞510与自平衡弹簧I500以及自平衡弹簧II520相互配合进行压力平衡，有效提高密封的使用性能和延长使用寿命。

参照图2与图3所示，为了提高静环300的使用寿命，所述静环座310与静环300之间还设有静环垫片301以及静环胶圈302，从而通过静环垫片301以及静环胶圈302起到缓冲作用；同时，所述静环座310外侧与压盖400连接之间设有静环座胶圈I311和静环座胶圈II312，通过静环座胶圈I311和静环座胶圈II312起到密封作用。

参照图1与图3所示，为了进一步能够保证自平衡组件的工作环境，使其不与介质接触，所述压盖400在静环座胶圈I与静环座胶圈II之间设有封液口410，所述封液口410横向贯穿连通至自平衡组件处，所述封液口410内注入的液体为硅油或机械油中的任一种形态稳定的液体。从而通过注液口注入硅油后封堵封液口410，使自平衡组件中的自平衡弹簧I500、自平衡弹簧II520、活塞510和活塞胶圈511处于封闭的硅油环境中。

参照图1所示，为了便于安装动环200，所述轴套100外侧设有动环安装座110，所述动环200放置在动环安装座110内；同时，为了提高动环200的使用寿命，所述动环安装座110对应动环200的底部处设有动环垫片111以及动环胶圈112，从而通过动环垫片111以及动环胶圈112起到缓冲作用。

参照图2所示，为了防止动环200在工作过程中发生轴向位移脱落，所述动环安装座110在动环200的上方还设有卡槽113，所述卡槽113内设有卡环114，所述卡环114与动环200的上端面相抵接，因此能够通过设置在卡槽113内的卡环114固定动环200的位置；同时，为了进一步保证整体的密封可靠性，所述轴套100内侧设有环形凹槽120，所述环形凹槽120内设有轴套胶圈121，因此通过设置轴套胶圈121，从而防止介质向大气侧发生泄露。

参照图2所示，为了防止静环300转动以及出现大范围的位移，所述静环300设有防转孔I320，静环座310对应防转孔I320的位置设有防转孔II321，因此所述静环座310通过设有防转销钉322穿置于防转孔I320和防转孔II321内固定静环300，从而防止静环300出现转动或大范围的位移。

参照图3所示，为了进防止静环座310出现转动位移的情况，所述压盖400对向静环座310的一端还设有限位孔I420，所述静环座310对应限位孔I420的位置设有限位孔II421，所述压盖400设有限位销钉422，所述限位销钉422一端插装在限位孔I420内，另一端插装在限位孔II421内。因此通过限位销钉422插入限位孔I420和限位孔II421内固定静环座310的位置，从而起到防止静环座310转动的作用。

参照图1与图2所示，为了保证压盖400与腔体1之间的密封可靠性，所述压盖400与腔体1连接之间设有压盖垫片430，因此通过压盖垫片430对其两者之前起到密封作用；同时，为了防止压盖400发生转动位移的情况出现，所述压盖400上方设有定位片440，所述轴套100的外侧在对应定位片440的位置设定位槽441，所述定位片440通过卡装在定位槽441内并设有六角螺栓442与压盖400连接固定，因此定位片440通过六角螺栓442固定在压盖400上，并且卡装在轴套100的定位槽441内，从而固定压盖400的位置。

参照图1所示，为了进一步减少介质泄露时的影响，所述压盖400与轴套100之间还设有节流套450，因此一旦如果出现介质的泄露，能够通过节流套450对介质进行限制，从而起到节流降压的作用。

参照图1所示，为了能够使静环300与静环座310两者保持抵靠并对两者提供推动力，所述压盖400对向静环座310的一端还设有弹簧沉孔460，所述弹簧沉孔460内设有推动弹簧461，所述推动弹簧461一端设置在弹簧沉孔460内，其另一端与静环座310的端面相抵接，因此通过设有推动弹簧461对静环座310以及静环300起到推动的作用，使静环座310在任何时候都能够保持与静环300抵靠，并且对其两者提供推动力。

参照图1所示，为了能够有效调节轴套100的张紧起到传动作用，所述轴套100还设有夹紧组件，所述夹紧组件包括传动环130以及夹紧环131，所述传动环130与夹紧环131套装设置在轴套100上，并且所述夹紧环131设置在传动环130的上方；所述传动环130的内侧从上往下倾斜设有夹紧斜面I132，所述夹紧环131的外侧从下往上倾斜设有夹紧斜面II133，所述传动环130通过夹紧斜面I132沿着夹紧斜面II133上下位移，夹紧环131通过设有固定螺栓134与传动环130相互配合夹紧轴套100。

参照图4所示，所述动环的端面设有引流槽210和回流槽211，所述引流槽210均布对称设置在动环的端面处，所述回流槽211设置在相邻的引流槽210之间。因此通过引流槽210将外则密封介质引流至端面，加强端面的冷却和润滑，然后通过回流槽211将引入的流体输送回介质侧，从而在引流槽210和回流槽211相互配合运转过程中，端面之间起到流体动压的效应，在流体动压效应的作用下，端面接触比压和摩擦系数将得以降低，同时摩擦升温亦能够降低且分布更加均匀，因此能够保证密封处于似液相稳定状态下工作，增强扛外界干扰能力，并且磨损量和端面磨损得以延缓，密封整体可靠性和使用寿命亦得以提高和延长。

其中，所述引流槽210的形状可以为矩形、三角形、梯形等任意形状；回流槽211的形状可以为螺旋形、圆弧形、线形等任意形状。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims

1.一种自平衡微接触式密封结构，所述密封结构安装在高压泵的腔体（1）处，其特征在于，包括轴套（100），以及依次套装设置在轴套（100）上的动环（200）、静环（300）、静环座（310）以及压盖（400）；

所述静环（300）设置在静环座（310）内，静环（300）的下端面与动环（200）的上端面接触；

所述压盖（400）设置在静环座（310）上方并且与腔体（1）连接固定；

所述静环座（310）与压盖（400）之间设有自平衡组件，所述自平衡组件包括自平衡弹簧I（500）、活塞（510）以及自平衡弹簧II（520），所述活塞（510）外侧套设有活塞胶圈（511），所述活塞（510）设置在自平衡弹簧I（500）与自平衡弹簧II（520）之间。

2.根据权利要求1所述的一种自平衡微接触式密封结构，其特征在于，所述静环座（310）与静环（300）之间还设有静环垫片（301）以及静环胶圈（302）；所述静环座（310）外侧与压盖（400）连接之间设有静环座胶圈I（311）和静环座胶圈II（312）。

3.根据权利要求2所述的一种自平衡微接触式密封结构，其特征在于，所述压盖（400）在静环座胶圈I（311）与静环座胶圈II（312）之间设有封液口（410），所述封液口（410）横向贯穿连通至自平衡组件处，所述封液口（410）内注入的液体为硅油或机械油中的任一种。

4.根据权利要求1所述的一种自平衡微接触式密封结构，其特征在于，所述轴套（100）外侧设有动环安装座（110），所述动环（200）放置在动环安装座（110）内；所述动环安装座（110）对应动环（200）的底部处设有动环垫片（111）以及动环胶圈（112）；所述动环安装座（110）在动环（200）的上方还设有卡槽（113），所述卡槽（113）内设有卡环（114），所述卡环（114）与动环（200）的上端面相抵接；所述轴套（100）内侧设有环形凹槽（120），所述环形凹槽（120）内设有轴套胶圈（121）。

5.根据权利要求1所述的一种自平衡微接触式密封结构，其特征在于，所述静环（300）设有防转孔I（320），静环座（310）对应防转孔I（320）的位置设有防转孔II（321），所述静环座（310）通过设有防转销钉（322）穿置于防转孔I（320）和防转孔II（321）内固定静环（300）。

6.根据权利要求1所述的一种自平衡微接触式密封结构，其特征在于，所述压盖（400）对向静环座（310）的一端还设有限位孔I（420），所述静环座（310）对应限位孔I（420）的位置设有限位孔II（421），所述压盖（400）设有限位销钉（422），限位销钉（422）一端插装在限位孔I（420）内，另一端插装在限位孔II（421）内。

7.根据权利要求1所述的一种自平衡微接触式密封结构，其特征在于，所述压盖（400）与腔体（1）连接之间设有压盖垫片（430）；所述压盖（400）上方设有定位片（440），所述轴套（100）的外侧在对应定位片（440）的位置设定位槽（441），定位片（440）通过卡装在定位槽（441）内并设有六角螺栓（442）与压盖（400）连接固定；所述压盖（400）与轴套（100）之间还设有节流套（450）。

8.根据权利要求1所述的一种自平衡微接触式密封结构，其特征在于，所述压盖（400）对向静环座（310）的一端还设有弹簧沉孔（460），所述弹簧沉孔（460）内设有推动弹簧（461），所述推动弹簧（461）一端设置在弹簧沉孔（460）内，其另一端与静环座（310）的端面相抵接。

9.根据权利要求1所述的一种自平衡微接触式密封结构，其特征在于，所述轴套（100）还设有夹紧组件，所述夹紧组件包括传动环（130）以及夹紧环（131），所述传动环（130）与夹紧环（131）套装设置在轴套（100）上，并且所述夹紧环（131）设置在传动环（130）的上方；所述传动环（130）的内侧从上往下倾斜设有夹紧斜面I（132），所述夹紧环（131）的外侧从下往上倾斜设有夹紧斜面II（133），所述传动环（130）通过夹紧斜面I（132）沿着夹紧斜面II（133）上下位移，夹紧环（131）通过设有固定螺栓（134）与传动环（130）相互配合夹紧轴套（100）。

10.根据权利要求1所述的一种自平衡微接触式密封结构，其特征在于，所述动环（200）的端面设有引流槽（210）和回流槽（211），所述引流槽（210）均布对称设置在动环（200）的端面处，所述回流槽（211）设置在相邻的引流槽（210）之间。