CN202280841U - 双列反向交叉流体动压槽机械密封 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种新型双列反向交叉流体动压槽机械密封，主要是由动环座（1）、O形圈（2）（3）（8）、动环（4）、静环（5）、O形圈挡环（7）、推环（9）、弹簧座（11）等部件组成。其特征是：在密封动环的端面上开设上游泵送槽、下游泵送槽以及环形导流槽，上游泵送槽旋向与动环旋转方向相反，下游泵送槽旋向与动环旋转方向相同，即上游泵送槽与下游泵送槽相互交叉。其优点是：通过在密封动环或静环上开设一列长短交错的上游泵送槽，一列与上游泵送槽旋向相反的下游泵送槽以及一列与上、下游流体动压槽相连通的环形导流槽，来实现该非接触式机械密封具有良好的瞬间开启能力、较高密封能力和及时排除固体颗粒及自聚物能力的。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型的双列反向交叉流体动压槽机械密封，属于流体密封技术特别是机械密封技术领域。
现有技术
石油、化工等行业用于输送易燃、易爆、有毒、有害、含固体颗粒类介质的流体机械如离心泵、压缩机等设备轴端密封使用效果一直不尽人意。
US 4212475公开了一种具有单列螺旋槽的流体动静压结合型非接触式机械密封，其依靠螺旋槽的泵入效应来实现密封端面非接触运转，主要用作离心压缩机的干气密封。但在高速旋转条件下，该密封很容易把隔离气体中的固体颗粒吸入密封端面之间而产生磨粒磨损，导致密封的早期失效。
EP 0564153A1公开了一种具有双列螺旋槽的非接触式机械密封，具有较佳的启动性能和防固体颗粒能力，可用作双向旋转工况下输送液体类泵用轴封，但密封能力较低，且一旦固体颗粒进入密封面之间，难以及时排除而形成积累，很容易造成密封面之间的磨粒磨损而失效，使用范围有限。
ZL 00239202.X中介绍的双列反向流体动压槽自润滑非接触式机械密封及ZL 01279563.1中介绍的单列交错流体动压槽上游泵送机械密封与上述密封相比具有优良的密封性能、自润滑功能、更佳的工作稳定性和可靠性、良好的防固体颗粒性能等优点，但其密封能力较低、防固体颗粒能力特别是防自聚物的能力有限，不能用于密封含固体颗粒浓度较高或易自聚的介质。
发明内容
本发明的目的就是针对现有的流体动压非接触式机械密封（如以上几例）存在的如因密封端面泵入固体颗粒而易发生磨粒磨损、因自聚物产生不能及时清理而堵塞密封端面流体动压槽、密封稳定性差、使用寿命短等主要问题，开发出具有较高密封能力、启动性好、稳定性高、抗干扰能力强以及优良的排除固体颗粒和自聚物功能的新型双列反向交叉流体动压槽机械密封。
该新型双列反向交叉流体动压槽机械密封可适用作离心泵、离心压缩机、螺杆压缩机和搅拌设备用轴封，既可用于密封洁净的、无危险性的工艺流体，又可用于密封易汽化、易结晶、高危险性、高含固体颗粒、易自聚类工艺介质，是一种具有综合优良性能和广泛应用前景的新型流体润滑非接触式机械密封。
本发明主要是通过在密封动环（4）或静环（5）上开设一列长短交错的上游泵送槽，一列与上游泵送槽旋向相反的下游泵送槽以及一列与上、下游流体动压槽相连通的环形导流槽，来实现该非接触式机械密封具有良好的瞬间开启能力、较高密封能力和及时排除固体颗粒及自聚物能力的。新型双列反向交叉流体动压槽机械密封，主要是由动环座（1）、O形圈（2）（3）（8）、动环（4）、静环（5）、O形圈挡环（7）、推环（9）、弹簧（１０）、弹簧座（11）等部件组成（图2所示）。其特征在于在密封动环（图1所示）的端面上开设上游泵送槽（分为上游泵送长槽（41）和上游泵送短槽（42））、下游泵送槽（43）以及环形导流槽（44）。上游泵送槽旋向与动环旋转方向相反，下游泵送槽旋向与动环旋转方向相同，即上游泵送槽与下游泵送槽相互交叉。上游泵送槽内径Dg2大于静环的内径di（di大于动环的内径Di），从而在直径Dg2与直径di之间形成了一密封坝（下游密封坝（46）），上游泵送短槽的外径即环形导流槽外径Dc2小于静环的外径do（do小于动环的外径Do），从而在直径Dc2与直径do之间形成了一密封坝（上游密封坝（45））。其中，在上游泵送短槽之间开设出数个间隔排列的上游泵送长槽，其外径Dg1一直延伸到密封动环的外径Do，即与高压侧相连通。下游泵送槽的外径即动环外径Do，其内径大于上游泵送槽的内径Dg2，上游泵送槽与下游泵送槽（统称为流体动压槽），其深度分别为h11和h12。同时，在上游泵送短槽的外径处开设一环形导流槽，环形导流槽的径向宽度为（Dc2-Dc1）／2，其深度h2≥流体动压槽的深度h1（图3所示）。
动环端面上的流体动压槽型线可以是螺旋线、圆弧线、斜直线以及任何其它形式的曲线；上游泵送槽的旋向与动环旋转方向相反，下游泵送槽的旋向与动环旋转方向相同，二者相互交叉。上游泵送短槽的数量是上游泵送长槽数量的整数倍，上游泵送长槽与下游泵送槽数量相等。流体动压槽的深度h1沿径向可以是定值，也可以是变化的。动压槽的深度h1与环形导流槽的深度h2可以相等，也可以不等，一般地h2≥h1。上游泵送槽的深度h11与下游泵送槽的深度h12，可以相等也可以不等。流体动压槽可以开在动环的端面上，也可以开在静环的端面上。
发明的效果：
① 该新型双列反向交叉流体动压槽机械密封可实现密封端面非接触运转，无端面摩擦磨损，端面温升低，能耗小，因此密封使用寿命长；同时可实现被密封流体的零泄漏，具有优良的密封功能，彻底消除了对环境的污染。可适用于输送各种易燃、易爆、剧毒、昂贵等工艺流体的离心压缩机、离心泵、搅拌设备及其它旋转机械类轴封。
② 密封端面流体膜压力分布更加均匀，密封具有良好的动力学稳定性，进一步提高密封运行的稳定性和可靠性。
③ 具有优良的排除固体颗粒和自聚物功能。在“上游泵送槽”实现无泄漏的前提下，“下游泵送槽”把微量的洁净封液泵入密封端面，与端面流体膜形成微循环，可有效避免把被密封流体中的固体颗粒泵送至密封端面之间造成磨粒磨损；同时可及时把特殊条件下形成的自聚物清理掉，避免其积聚在密封端面而堵塞动压槽，具有独特的“自清洁功能”。因此，该密封可用于输送含有一定固体颗粒或易自聚工艺流体的旋转机械类轴封。
④ 具有良好的瞬间启动性能，在静止状态下隔离流体直接注入密封面之间，瞬间启动时能迅速形成流体膜并把两密封面分离开来，消除了密封面之间瞬间的固体摩擦，故该密封亦适用作频繁开停的旋转机械类轴封。
附图说明
图1是本发明开设流体动压槽及环形导流槽的密封动环示意图；
图2是本发明具体实施例的结构示意图；
图3是本发明密封摩擦副横向剖面结构示意图；
图4为密封动环槽型局部放大图；
附图的图面说明如下：
图1中：
41上游泵送长槽；
42上游泵送短槽；
43下游泵送槽；
44环形导流槽；
45上游密封坝；
46下游密封坝
动环的内径Di
动环的外径Do
静环的内径di
静环的外径do
上游泵送槽外径Dg1
上游泵送槽内径Dg2
环形导流槽内径Dc1
环形导流槽外径Dc2
图2中：
1动环座；2动环内侧O形圈；3动环外侧O形圈；4动环；5静环；6卡环；7 O形圈挡环；8静环O形圈；9推环；10弹簧；11弹簧座
图3中：
流体动压槽深度h1
环形导流槽的深度h2。
具体实施方式
本发明作为化工行业双螺杆压缩机轴端密封如图2所示，图4为密封动环槽型局部放大图。该密封的工作原理是这样实现的：在静止状态下，带有一定压力的被密封流体经上游泵送长槽（41）、下游泵送槽（42）和环形导流槽（44）进入与之连通的所有上游泵送短槽（43），而位于下游的密封坝（46）能防止进入密封端面之间的被密封流体继续向内径侧流动而产生泄漏。当密封瞬间起动时，上游泵送槽把槽内的流体迅速向高压侧泵送，从而阻止高压侧的被密封流体向低压侧的泄漏。同时，上游密封坝（45）对从低压侧泵送到高压侧的流体起阻挡作用，并在密封端面间形成具有一定刚度的流体膜及时把两密封面分开，避免端面摩擦磨损。环形导流槽（44）将所有上游泵送短槽相贯通，使得槽根部的流体膜周向压力趋于均匀，密封动力学稳定性增强。下游泵送槽（43）把微量的洁净封油泵入密封端面，与端面油膜形成微循环，及时把端面间颗粒或特殊条件下形成的自聚物清理掉，避免其积聚在密封端面而堵塞流体动压槽。而且，一旦外界固体颗粒进入密封面之间，上游泵送短槽能够及时地把固体颗粒推向环形导流槽部位，进而通过与之连通的动压长槽把固体颗粒迅速排除至高压侧，有效避免了密封端面之间的磨粒磨损。
Claims (3)
1.一种新型的双列反向交叉流体动压槽机械密封，主要是由动环座（1）、O形圈（2）（3）（8）、动环（4）、静环（5）、O形圈挡环（7）、推环（9）、弹簧（10）、弹簧座（11）组成，其特征在于：在密封动环（4）或者静环（5）的端面上开设上游泵送槽、下游泵送槽（43）以及环形导流槽（44），其中上游泵送槽分为上游泵送长槽（41）和上游泵送短槽（42）；上游泵送槽旋向与动环旋转方向相反，下游泵送槽旋向与动环旋转方向相同，即上游泵送槽与下游泵送槽相互交叉；上游泵送槽内径（Dg2）大于静环的内径（di），静环的内径（di）大于动环的内径（Di），从而在直径（Dg2）与直径（di）之间形成了一下游密封坝（46），上游泵送短槽的外径即环形导流槽外径（Dc2）小于静环的外径（do），静环的外径（do）小于动环的外径（Do），从而在直径（Dc2）与直径（do）之间形成了一上游密封坝（45）；其中，在上游泵送短槽之间开设出数个间隔排列的上游泵送长槽，其外径（Dg1）一直延伸到密封动环的外径（Do），即与高压侧相连通；下游泵送槽的外径即动环外径（Do），内径大于上游泵送槽的内径（Dg2），上游泵送槽与下游泵送槽深度相等均为（h1）；在上游泵送短槽的外径处开设一环形导流槽，环形导流槽的径向宽度为环形导流槽内外径之差的一半，即（Dc2 -Dc1）／2，其深度（h2）≥流体动压槽的深度（h1）。
2.根据权利要求1所述的双列反向交叉流体动压槽机械密封，其特征在于：所述的流体动压槽型线可以是螺旋线、圆弧线或者斜直线。
3.根据权利要求1所述的双列反向交叉流体动压槽机械密封，其特征在于：所述上游泵送短槽的数量是上游泵送长槽数量的整数倍，上游泵送长槽与下游泵送槽数量相等。
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| CN2011203004082U CN202280841U (zh) | 2011-08-18 | 2011-08-18 | 双列反向交叉流体动压槽机械密封 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103133696A (zh) * | 2013-02-22 | 2013-06-05 | 江苏大学 | 一种自动排泄颗粒型流体动压机械密封环 |
| CN109139921A (zh) * | 2017-06-27 | 2019-01-04 | 中国航发常州兰翔机械有限责任公司 | 一种半接触式石墨封严装置 |
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2011
- 2011-08-18 CN CN2011203004082U patent/CN202280841U/zh not_active Expired - Lifetime
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