CN1400397A - 自循环机械密封润滑、冷却、冲洗装置 - Google Patents

Abstract

一种机械密封件润滑冲洗冷却装置，包括储液罐4、壳体29与隔板23固定联结形成的密封腔30、密封腔30内设置的机械密封件、以及从密封腔引出的与储液罐相连通的两根管道8、9，其特征是：机械密封件的转动部分固定在转轴15上，机封壳12在随转轴高速旋转，冲洗液在离心力作用下甩出，强行压入出液管回到储槽中，同时储槽中的冲洗液从进液管流到密封腔中，形成一个循环。

Description

自循环机械密封润滑、冷却、冲洗装置

本设计涉及一种机械密封的润滑、冷却、冲洗装置，特别是流体输送用泵类(含管线式乳化机)的外接式机械密封用的润滑、冷却、冲洗装置，属机械制造领域。

高速离心泵(含管线式乳化机)运行时关键是被输送的流体不能沿轴向泄漏，目前解决这一难题的办法有：闭式传动和轴向密封技术。闭式传动(如磁力传动)结构复杂、成本高、效率低，又受工作介质、传递功率等条件的限制，目前主要用于核工业等一些不允许有微量泄漏的工作环境中；轴向密封技术又分为迷宫密封、填料密封(含皮碗密封)和机械密封等，迷宫密封往往泄漏量大，大多数场合不使用，填料密封使用较广，但因其存在对轴的磨损大、需要经常调整等不可克服的弊病，在许多场合正逐步被机械密封所替代。

机械密封有内装式和外装式两种安装办法，无论是内装式还是外装式，它是由一种静环元件和动环元件组成的密封组件。内装式机械密封因动环组件置于工作介质中，主要适用于水泵、低粘度油类以及化学溶剂的工作场合；外装式机械密封往往成对组装在一个密封室内，动、静环之间用润滑、冷却、冲洗介质冲洗密封介面，使动、静环的接触表面保持一层极薄的液体膜起润滑和密封作用；同时冲洗液还使密封面永远保持清洁，并且可以把由动、静环摩擦产生的热量带走。

对于水泵、低粘度油类以及化学溶剂输送用泵，外装式机械密封可利用工作介质作为冲洗液，例如从泵的出口向密封腔联接管线，利用进出口的压差进行自身循环。当介质温度较高或流体中含有较多杂质时，在冲洗回路中需要装冷却器或过滤器以提高冷却和冲洗效果。这种方式虽然简单，但是对许多化工用泵，特别是工作介质是浆料的情况下，自身介质不宜作润滑、冲洗、冷却液时，应选用与工作介质性质相容的另一种液体作为冲洗液，建立外部润滑、冲洗、冷却系统。

外装式机械密封所需润滑、冷却、冲洗液还需要满足该机械密封对压力的需求。泵类及管线式乳化机，其工作介质的压力为0.2～0.8Mpa左右，冲洗液的压力一般应比工作介质的压力高0.05-0.1Mpa。所用的冲洗液可以是软水或油类或工作介质，一般要求最好能循环利用。

在外部润滑、冷却、冲洗系统里，为了达到密封腔内所需的压力，常常采用一个泵(如低压油泵)将润滑、冷却、冲洗液泵入密封腔内，这种方式虽然能够通过调节减压阀提供给机械密封所需的压力，也能做到循环利用，但是需要专门的一个泵，不仅增加投资，又使机器增加了新的故障源。

还有一种是不用泵的外部润滑、冷却、冲洗系统，直接将外部的润滑、冷却、冲洗液用管道联接到机械密封的密封腔内，然后冲洗液自然流出。这种方式无法提供给机械密封以所需的压力，也不能使润滑、冷却、冲洗液循环利用，效果不佳，所以很少使用。

在现有资料检索中，有利用离心力作用使润滑油分散到润滑点的报道。但是本设计是利用离心原理在机械密封中形成一个微型泵作润滑、冷却、冲洗液的循环动力，二者不同。

本设计的目的是设计一种外部液体润滑、冷却、冲洗系统，该系统利用转轴自身的动力形成一个微型泵，能提供给机械密封所需的压力，使润滑、冷却、冲洗液循环利用。

本设计是这样来实现的：将一个盛满冲洗液的储液罐从侧壁或底部将两根管道联到机械密封的密封腔里，其中进液管的方向与密封腔里一系列以转轴轴线为中心线的圆柱形相切，并使进液管液流的方向与密封腔里的液流方向一致，出液管的方向与密封腔里一系列以转轴轴线为中心线的圆柱形相切，并使出液管液流的方向与密封腔里的液流方向一致。由于机封壳随转轴高速转动，相当于一个微型离心泵，密封腔里的冲洗液在离心力作用下甩出，强行压入出液管经软管回到储液罐中，同时，储液罐中的冲洗液经软管随进液管流到密封腔中，补充流出的冲洗液，完成一个循环。密封腔内的动环座机封壳旋转时相当于一个离心泵，将冲洗液从吸液管吸入，再从出液管排出。机械密封所需压力可通过调节在密封的储液罐盖上联结压缩空气的压力来实现，压力在0.1-0.8Mpa可调，具体地说，在密封的储液罐顶部设置一个汽阀，压缩空气或打气筒可从汽阀往储液罐内灌气，在储液罐的顶部同时还设有压力表，充入气体的压力可从压力表中读出，当充入气体的压力与机械密封件所需的压力相符时，停止充气，罐内将维持一定的压力。冲洗液所受的离心力的大小，可通过改变动环座外表面的粗糙程度，或设置凸起物，或设置离心叶片来实现。罐内可依据工作温度条件设置冷却管，从冷却管接口通冷却水冷却。

本设计可省去介质循环泵(压力泵)，减少故障率，降低成本。

下面结合附图进一步说明本设计。

图1是自循环机械密封润滑、冷却、冲洗装置工作连接图。

图2是安装在泵内的机械密封件主视图。图中所示是泵工作时机械密封件和部分泵体、壳体的局部剖面图，泵体位于左边，电机9(图中未画出)位于右边，电机通过转轴15带动泵工作。

图3是图2的A-A剖面图。

图4是图2的局部放大图。

图1，储液罐5内盛有冲洗液(油或水)，从储液罐的侧壁或底部接一根管道16经过软管9与机械密封的进液管10相联，另接一根管道6经软管8与机械密封的出液管11相联。储液罐5的开口通过焊接将一个罐盖制造成密封形式，罐顶(罐盖)上焊接有一根圆管19，圆管上通过罗纹联结有一个管盖20，管盖20的中央有一个孔，在这个孔里设置一个气阀21，管盖和圆管罗纹联结处、气阀与管盖结合处均有密封胶，防止气体外泄。

图2，左边是压力侧，右边是大气侧，泵体22、隔板23、壳体29用螺丝31紧固，泵体和隔板组成泵的工作腔33，隔板和壳体组成密封腔30，密封圈32防止密封腔里的冲洗液外泄。

图2、图4，在密封腔30内安装有双端面机械密封件(该密封件有专门厂家生产)。动环25、37分别固定在动环座24、40上，且与弹簧14、弹簧架13、机封壳12、密封环38、43组合后按规定的装配程序固定安装在转轴15上(用螺丝将固定架39固定在转轴15上，螺丝图中未画出)。定环26、36分别用螺丝固定在定环座41、35上。定环座35与隔板23之间有密封环45防止工作腔33里的工作介质进入密封腔30内，定环座41与壳体29之间有密封环42防止密封腔里的冲洗液渗出外界。防转销28、46防止定环座41、35随转轴15转动。以上皆可按照厂家提供的双端面机械密封件的安装方法组装，属现有技术，不再敷述。本设计中特别要提到的是机封壳12通过防转压筋44保证机封壳随转轴15一起高速旋转，机封壳的表面制成具有一定的表面粗糙度，相当于无数微型叶轮，驱动密封腔里的冲洗液随之高速旋转，将冲洗液从进液管10吸入，从出液管11甩出。

图2、图3，在壳体29上设置进液管10、出液管11，进液管通过管接头34与软管9联结，出液管11通过另一管接头与软管8联结。出液管11与半径小于R、以转轴15的轴线为中心线的圆柱形相切，优选值是小于R而大于r的圆柱形相切，并且与密封腔里的液流方向一致。同理，进液管10的方向最好与半径大于r但小于R的圆柱形相切，并且进液管液流的方向与密封腔里的液流方向一致。

泵工作时，转轴15按如图2箭头方向高速旋转，带动密封腔里的冲洗液按如图3箭头方向旋转，冲洗液在对动环25、37和定环26、36接触面进行冲洗、润滑的同时，由于离心力的作用被甩出，从出液管11经软管8回到储液罐，同时带走热量和杂质。储液罐里的冲洗液经冷却(自然冷却或内置冷水管3冷却)后经进液管流回到密封腔里，补充流出去的冲洗液。如此完成一个循环。

开始工作时先按图1连接管路，然后用压缩空气管或打气筒接上气阀21充气，边充气边观察压力表1的压力显示，直到压力符合要求，撤除压缩空气管或打气筒。然后启动电机使泵开始工作，冲洗液不断的由储液罐流人机械密封腔30里，再由机械密封腔流回储液罐，如此不断循环。罐内冲洗液的液位可通过视镜2观察到，液位过高或需要更换冲洗液时，可从罐底的放油塞7放出。添加冲洗液可旋开管盖20，从圆管19的开口加入。储液罐通过螺丝18固定在支架17上。储液罐内设有冷却管3，从冷却管接口4接入冷却水并从另一个冷却管接口出来，冲洗液从而得到冷却。

本设计图2、图3所画的进液管和出液管在同一个截面上，其实实现本实用新型的最好方式是，将进液管和出液管设置在沿轴线方向不同的截面，以使密封腔里的冲洗液不留死角。

Claims (5)

1、一种机械密封件润滑冲洗冷却装置，包括储液罐5、密封腔30、以及从密封腔引出的与储液罐相连通的两根管道8、9、密封腔30内设置的机械密封件，其特征是：密封腔30由隔板23、壳体29以及穿过它们的转轴15组成，壳体29上设置进液管10和出液管11，进液管和出液管的一端分别与管道9、8相联，另一端与密封腔30连通，其中出液管11与以转轴15轴线为中心线的、半径小于密封腔30的半径R的圆柱形相切，并且出液管液流的方向与密封腔里的液流方向一致；机械密封件的转动部分固定在转轴15上，机封壳12随转轴高速旋转，带动冲洗液在离心力作用下甩出，强行压入出液管经管道8回到储液槽中。

2、根据权利要求1所述机械密封件润滑冷却冲洗装置，其特征是：最好是，出液管11和进液管10都与以转轴15轴线为中心线、半径大于r而小于R的圆柱形相切。

3、根据权利要求1所述机械密封件润滑冷却冲洗装置，其特征是：储液罐顶部固定一个气阀21，用于连接压缩空气管道或打气筒。

4、根据权利要求1或2所述机械密封件润滑冷却冲洗装置，其特征是：气阀穿过管盖20的中心孔固定，管盖通过罗纹联接在一个圆管19上，圆管固定联接在储液罐顶部，气阀和管盖、管盖和圆管的联接处通过密封胶、密封环或密封料密封。

5、根据权利要求1所述机械密封件润滑冲洗冷却装置其特征是：密封腔内的机封壳外表面设置成比较粗糙，或设置凸起物，以增加离心力。

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