CN203892241U - 一种用于高温油泵的波纹管机械密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于高温油泵的波纹管机械密封装置，其特征在于：包括轴套、外压盖、内压盖、第一密封组件及第二密封组件，其中：所述的轴套套设在泵轴上，上述外压盖及内压盖套设在轴套的外部，外压盖及内压盖的内径壁面与轴套的外径壁面之间形成密封腔体；上述第一密封组件及第二密封组件依次由介质侧至大气侧设置在上述密封腔体内，形成双密封端面；上述内压盖的内径面与泵轴外径面的连接处设有导流套，该导流套的内径面为迷宫齿，该迷宫齿与泵轴外径面形成迷宫接触面，以便阻止大量介质进入密封腔，导流套的外端延伸至第一密封端面处。本实用新型具有耐高温、高压的特点，特别是密封端面耐热变形、密封的耐磨损性强、耐腐蚀高，密封组件的机械强度高，可适用于300℃以上的高温油泵工作环境。

Description

一种用于高温油泵的波纹管机械密封装置

技术领域

本实用新型涉及机械密封装置，特别指一种用于高温油泵的波纹管机械密封装置。

背景技术

在石油炼化行业，高温油泵是指输送介质温度大于或等于自燃点的离心油泵，其泵送介质一般为热油、热载体、油浆、渣油、塔底油等，其介质特点是易燃易爆、部分介质含有毒有害挥发物。在常减压蒸馏、催化裂化、加氢裂化在、焦化等装置中，高温油泵必不可少。这类泵工况特点为：温度200~400℃、密封腔压力<4.0MPa、泵转速<3600 Rpm、易结焦，结碳，高温热油易燃易爆。其密封的特点为耐高温、高压，但是，随着介质温度的增高，密封端面热变形、密封的磨损、腐蚀会加大，材料的机械强度会降低。若密封系统选择不当或系统工作不正常，易产生端面气化、结焦、密封面过早磨损等现象，最终为密封泄漏埋下安全隐患。

高温热油泵种类很多，由于历史原因，各个泵制造厂所执行的标准有所差异，比较早期的热油泵很多采用填料密封，密封腔体尺寸很狭窄。后随着密封技术的进步，密封腔体为适应密封安装设计，其尺寸有所加大。再后来，随着石化项目的改扩建，对环境、安全有了较高的要求，泵制造厂商逐步与国际行业标准接轨，特别是近年来已采用《API 610》规范，已经考虑到密封设置、布置对密封腔体的要求，对密封的选型或改造提供了硬件支持。

近年来炼油企业发生了多起高温油泵密封泄漏导致的着火事故，给装置安全运行带来严重影响。机械密封是最脆弱、最易出故障的部件。据调查在石化工业用泵的维修中，机械密封的维修工作量几乎占动设备维修总量的40％，离心泵的维修费用中约50％源自密封失效。尽管各密封供应商对密封进行了不同程度的改进，但受制于焊接金属波纹管技术不过硬、高温高压密封的设计细节考虑不周等因素，部分关键设备改造后的密封效果并不理想，即就是干气密封在300～400℃内的热油泵应用中还不成熟。如何优化用于高温高压的密封，是目前密封设备的一个技术难点。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种用于高温油泵的波纹管机械密封装置。

本实用新型采取的技术方案如下，一种用于高温油泵的波纹管机械密封装置，其特征在于：包括轴套、外压盖、内压盖、第一密封组件及第二密封组件，其中：所述的轴套套设在泵轴上，上述外压盖及内压盖套设在轴套的外部，外压盖及内压盖的内径壁面与轴套的外径壁面之间形成密封腔体；上述第一密封组件及第二密封组件依次由介质侧至大气侧设置在上述密封腔体内，形成双密封端面；上述内压盖的内径面与泵轴外径面的连接处设有导流套，该导流套的内径面为迷宫齿，该迷宫齿与泵轴外径面形成迷宫接触面，以便阻止大量介质进入密封腔，导流套的外端延伸至第一密封端面处。

优选地，所述的轴套的外端套有固定环，两者通过第一传动销限位，上述固定环的外径面与外压盖的内径面之间设有节流环，节流环的内径面与固定环的外径面之间形成节流效应，固定环的外端设有驱动环，以便轴向定位固定环；轴套的内端为凸环结构，该凸环的外径面上开有至少二个螺旋槽，上述第一密封组件与第二密封组件分别设置在凸环的内侧及外侧。

优选地，所述的第一密封组件包括第一静环组件及第一动环，其中：上述第一动环通过第二转动销连接在上述轴套凸环的内端面上，两者的连接面之间设置第二柔性石墨圈，第一动环的内端面设有一个斜面，该斜面与凸环内径面之间设有挡环以限位；上述第一静环组件包括第一波纹管组件、第一静环及第一基环，第一波纹管组件的外端设有第一静环，内端连接第一基环，第一静环的外端面与第一动环的内端面接触形成第一密封端面，第一基环的内端面与内压盖的内圈台阶面嵌合，两连接面之间设有第一柔性石墨圈。

优选地，所述的第一波纹管组件包括第一波纹管、第一静环座及过渡环，其中：上述第一波纹管由至少二个子母片焊接而成，第一波纹管的内端焊接有第一凸片组；上述第一静环座与过渡环分别焊接在第一波纹管的外端及内端；上述子母片由二个叠加后的凸波片与二个叠加后的凹波片焊接而成，第一凸片组由至少二个凸波片焊接而成。

优选地，所述的第二密封组件包括第二静环组件及第二动环，其中：上述第二动环的内端面嵌入轴套凸环的外端面内，通过第三转动销限位，第二动环与凸环连接处设有第第三柔性石墨圈；上述第二静环组件包括第二波纹管组件及第二静环，第二波纹管组件的外端嵌入外压盖内圈台阶面内，通过第四转动销限位，内端面内嵌有第二静环，第二静环的内端面与第二动环的外端面贴紧，形成第二密封端面，第二静环的内圈套有Z形衬环，以支撑第二静环。

优选地，所述的第二波纹管组件包括第二波纹管、第二基环及第二静环座，其中：上述第二波纹管由至少二个子母片焊接而成，第二波纹管的外端焊接有第二凸片组；上述第二基环与第二静环座分别焊接在第二波纹管的内端及外端，第二基环的外端面嵌入外压盖内圈台阶面内，通过第四转动销限位，第二基环与外压盖的连接处设有第四柔性石墨圈第二静环座的内端面嵌合有第二静环。

优选地，所述的轴套凸环外套设有折流套，折流套的外端嵌入内压盖的内圈凹槽内，通过第五转动销连接在外压盖上，折流套的内端为筒体，该筒体套在螺旋槽外部，其内径面与螺旋槽之间形成泵送效应，以泵送密封液，筒体的端面伸入至第一密封端面处。

优选地，所述的外压盖上开有密封液入口，该密封液入口与密封腔连通；所述的内压盖上开有密封液出口，该密封液出口连通至密封腔内折流套的外径面与内压盖的内径面之间的空间；密封液经密封液入口进入密封腔内，冲洗和冷却第二密封端面，后经螺旋槽与折流套形成的泵送效应导入第一密封端面处，最后经密封液出口排出。

优选地，所述的外压盖开有排液口，该排液口连通第二密封端面与节流环之间的空间，以排出该空间内多余的液体。

优选地，所述的内压盖与泵体连接部分的外径面上开有环形槽，该环形槽底开有至少二个通孔，该通孔连通第二密封端面与接触面之间的空间；所述内压盖上还开有外冲洗口，外冲洗口与上述环形槽连通，冲洗液经外冲洗口导入环形槽内，经通孔进入导流套与第一静环组件之间，沿导流套的外壁流至第一密封端面处，进行冲洗和冷却，沿导流套的内壁流至迷宫接触面处，经迷宫接触面导出至介质端。

本实用新型的有益效果在于： 

a、本实用新型提供的一种用于高温油泵的焊接金属波纹管机械密封装置，主要包括外压盖、内压盖及轴套，第一静环组件连接于外压盖上、一对动环装配于轴套大端两侧动环孔中，第二静环组件连接于内压盖，折流套大端被夹于内外压盖的止口处，轴套大端外圆设有多头螺旋槽，与折流套内径圆对应；导流套大端外圆位于内压盖介质侧第二内径处，小端延伸至第一密封端面的内径附近；固定环位于轴套左端外圆上，驱动环压紧轴套内孔中的第五柔性石墨圈；驱动环的驱动螺钉落入泵轴的环形沟槽内可耐很大轴向力；再加上其余辅助密封圈、紧固件及安装板等组成一套集装式双端面焊接金属波纹管机械密封装置。所述静环组件为焊接金属波纹管弹力补偿组件。密封液通过外部的加压，密封系统可选API PLAN 53B+32，即系统为加压双端面密封装置的拟制密封提供密封液（又称阻封液或隔离液），隔离液压力高于介质压力，循环由上述密封腔内置的泵送装置实现，系统压力由囊式蓄能器提供，再加外部冲洗（如蜡油、重柴油）。

其有益效果为：1、本实用新型的波纹管组件为焊接金属波纹管采用静止式安装。目的：可适应高速超过3600rpm、密封端面平均线速度超过23m/s的工况条件，在安装时只需一次弯曲，就能自动调节适应泵轴与密封腔体的不同心，密封面的跟随性良好，减少了密封件本身的跳动，使密封面端面比压、液膜稳定，从而延长了密封寿命；2、采用热处理后的双层波片焊接的金属波纹管作为弹力补偿组件，可以抗高温至425℃，压力至4.2Mpa。波纹管本身为平衡型密封，省去了滑动密封圈，又可提供推紧密封面的弹力，弹力补偿组件与其它构件一起组成单独的密封室，将波纹管内外径处流体隔离开来。3、双端面密封结构紧凑，不占用太多轴向空间。4、密封液（又称阻封液或隔离液）由外压盖密封液入口进入密封腔内，首先对第二密封组件的第二密封端面冷却，折流套内经与轴套大端外径的螺旋槽有较小间隙，当泵轴旋转时形成泵送效应抽送密封液，密封液被导入至第一密封端面附近，再第一密封端面，再由折流套的小端外径沿密封液出口回到外部换热器冷却管冷却，实现密封隔离液自循环，能有效带走密封端面摩擦热，防止密封端面液膜闪蒸或干摩擦，减少密封端面处结焦结碳的几率，提高密封性能。5、隔离液压力高于介质侧压力，可以完全隔离介质渗入密封系统内，只能是少量密封液损失到介质侧，绝对安全可靠。

b、一种优选方式，所述内压盖伸入泵密封腔体的部分，其末端外径第一台阶处垫有第六柔性石墨圈，第一垫环靠紧第六柔性石墨圈的内侧，最后由第一卡簧为其限位；内压盖伸入泵密封腔体部分的外径面上开有环形槽，环形槽底开有若干通孔连通迷宫接触端面与第一密封端面之间的空间。其有益效果为：1、第六柔性石墨圈遇高温时径向膨胀，形成内压盖与泵体内孔的第二静密封，与环形槽组成一空间；阻止大部分冲洗液直接进入腔体介质侧，同时阻止大量介质串入该空间。2、所述外部冲洗液（PLAN 32）由内压盖的冲洗口进入上述环形槽，经通孔到达迷宫接触端面与第一密封端面之间的空间，首先对该部分密封腔进行降温，再沿导流套外径抵达第一密封端面的内经附近，对密封端面冷却润滑。3、减少密封端面处结焦结碳的几率。

c、一种优选方式，所述导流套内径有迷宫齿，与泵轴形成迷宫效应。

其有益效果为：1、阻止大量介质涌入第一密封端面的内径侧；2、经过迷宫接触面后的冲洗液压力稍高于密封腔内的压力，将热油介质顶回密封腔，随后进入叶轮侧注入介质里；3、同时导流套与泵轴形成的迷宫还可以放缓冲洗液注入迷宫接触端面与第一密封端面之间的空间的流速，不仅可以降低密封腔体温度，改善密封构件对高温的影响，有效冷却密封端面，提高带走热介质传导热，还可以节约成本。（注：冲洗液一般为可与介质相容的生产工艺过程中的蜡油或重柴油产品，若不节流，会浪费大量冲洗液，降低生产效率）。

d、一种优选方式，所述轴套内端面的内台阶环形槽内放置有第七柔性石墨圈，第七柔性石墨圈的右侧设有第二垫圈，由第二卡簧将其限制在轴套环形槽和泵轴形成的空间里。其有益效果为：1、第七柔性石墨圈遇热膨胀，可以初步形成轴套与泵轴之间的第一静密封，减少热油进入轴套与轴的缝隙带来的直接热传导；2、减少热油进入轴套与轴的缝隙产生结焦不利于密封拆卸的情况。

e、一种优选方式，所述静环组件的波纹管的子母片为双层（4片）焊接，由两片叠放的凹波片与两片叠放的凸波片先沿内径边缘内焊成子母片，组焊波纹管时，在波纹管与静环座间还有一凸片组，该凸片组为两片叠放凸波片的先沿内边缘焊接，再夹在已焊好的波纹管与环座之间再进行外焊。其有益效果为：1、热处理波纹管芯时需压并，可以避免波片波形与静环座硬接触产生挤伤，产生一个缓冲区域；2、柔和波纹管时避免来回拉伸及压并过程中机械碰撞损坏波纹管；3、一般波纹管波片与厚壁构件母材焊接时，因厚度差异太大，散热不均，焊球易形成应力，为较为脆弱的环节。增加一对叠放的波片，可以增大波纹管与两端厚壁件焊缝（焊菇）熔宽熔深，增强焊缝强度，抵抗高压；4、有利于保持波片原始设计波形，弹力保持线性关系。

f、一种优选方式，所述第二静环组件将一个Z形衬环零对零配合至第二静环的内径处，Z形衬环最小内部分在第二静环密封端面侧，再将第二静环镶嵌到第二静环座的孔中。其有益效果为：因本密封方案为加压双端面密封装置的拟制密封提供阻封液，压力由囊式蓄能器提供（PLAN 53B），隔离液压力高于介质侧压力0.1-0.2Mpa，就造成第二静环与大气侧压差大，第二静环端面会产生变形，影响密封端面的平面度，进而破坏液膜的稳定性，密封易过早失效。先加装一个Z形衬环零对零配合至第二静环内径处，经实践证明可以有效克服高压差产生的密封端面变形，提高密封寿命。

g、一种优选方式，所述静环座经过特殊设计，静环座与静环过盈宽度H2，静环座空刀槽宽度K1，深度H4；静环座外径有一环形槽与镶嵌环内孔径向厚度为H3；静环座端面外圆有一矩形凸缘，轴向宽度H1，与静环座外径环形槽径向厚度H5。其有益效果为：K1=1.2H2与H4=0.6H3尺寸组合，可以有效消除镶嵌的过盈应力对静环密封端面平面度的影响，主要是防止镶嵌处形成喇叭口；H1=H2；H5=0.6H3，可以提高环座镶嵌处外壁抗压强度，防止高的压力及高温条件下环座变形使密封端面倾斜形成凹面。

h、一种优选方式，所述外压盖外大气测端面设有一端面环形槽，安装板内端凸环嵌入该端面环形槽内，安装板内径端面插入固定环的环形槽内，由第一螺栓固定在外压盖端面环形槽的螺纹里。其有益效果为：1、将整套密封组装成集装式密封；2、可以精确控制零部件安装精度，特别是外压盖与轴的同心度。

附图说明

图1为本实用新型的剖视图。

图2是本实用新型的装配结构示意图。

图3是本实用新型第一静环组件的结构示意图。

图4是本实用新型第二静环组件的结构示意图。

图5是本实用新型第一静环座或第二静环座的结构示意图。

图6是本实用新型的立体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步描述：

如图1至图6所示，本实用新型采取的技术方案如下，一种用于高温油泵的波纹管机械密封装置，其特征在于：包括轴套6、外压盖5A、内压盖5B、第一密封组件及第二密封组件，其中：所述的轴套6套设在泵轴01上，上述外压盖5A及内压盖5B套设在轴套6的外部，外压盖5A及内压盖5B的内径壁面与轴套6的外径壁面之间形成密封腔体；上述第一密封组件及第二密封组件依次由介质侧至大气侧设置在上述密封腔体内，形成双密封端面；上述内压盖5B的内径面与泵轴01外径面的连接处设有导流套5D，该导流套5D的内径面为迷宫齿，该迷宫齿与泵轴01外径面形成迷宫接触面，以便阻止大量介质进入密封腔，导流套5D的外端延伸至第一密封端面处。进一步，上述各部分组成一套集装式双端面焊接金属波纹管机械密封装置。密封系统可选API PLAN 53B+32，即系统为加压双端面密封装置的拟制密封提供阻封液，压力由囊式蓄能器提供，再加外部冲洗（如蜡油、重柴油）。

优选地，所述的轴套6的外端套有固定环6A，两者通过第一传动销9A限位，上述固定环6A的外径面与外压盖5A的内径面之间设有节流环5C，节流环5C的内径面与固定环6A的外径面之间形成节流接触端面，固定环6A的外端设有驱动环7，以便轴向定位固定环6A；轴套6的内端为凸环结构，该凸环的外径面上开有至少二个螺旋槽6F，上述第一密封组件与第二密封组件分别设置在凸环的内侧及外侧。

优选地，所述的第一密封组件包括第一静环组件1及第一动环21，其中：上述第一动环21通过第二转动销4D连接在上述轴套6凸环的内端面上，两者的连接面之间设置第二柔性石墨圈2A1，第一动环21的内端面设有一个斜面，该斜面与凸环内径面之间设有挡环2B以限位；上述第一静环组件1包括第一波纹管组件1A、第一静环1B及第一基环1C，第一波纹管组件1A的外端设有第一静环1B，内端连接第一基环1C，第一静环1B的外端面与第一动环21的内端面接触形成第一密封端面，第一基环1C的内端面与内压盖5B的内圈台阶面嵌合，两连接面之间设有第一柔性石墨圈1D。进一步，第一静环组件1为波纹管弹力补偿组件，静止式安装在内压盖5B封液侧第3内经孔中，由若干第一螺钉9J、弹垫9K紧固，第一柔性石墨1D与第一基环1C形成第一静环组件1与内压盖5B密封的静密封，第一静环组件1背对介质侧；第一动环21通过第一柔性石墨垫2A1装配于轴套6介质侧第一内孔中，由第二传动销4D驱动，由弹性的挡环2B防止动环21移位，组成第一密封组件。

优选地，所述的第一波纹管组件1A包括第一波纹管A3、第一静环座A1及过渡环A4，其中：上述第一波纹管A3由至少二个子母片焊接而成，第一波纹管A3的内端焊接有第一凸片组A2；上述第一静环座A1与过渡环A4分别焊接在第一波纹管A3的外端及内端；上述子母片由二个叠加后的凸波片与二个叠加后的凹波片焊接而成，第一凸片组A2由至少二个凸波片焊接而成。

优选地，所述的第二密封组件包括第二静环组件3及第二动环22，其中：上述第二动环22的内端面嵌入轴套6凸环的外端面内，通过第三转动销4C限位，第二动环22与凸环连接处设有第第三柔性石墨圈2A2；上述第二静环组件3包括第二波纹管组件3A及第二静环3B，第二波纹管组件3A的外端嵌入外压盖5A内圈台阶面内，通过第四转动销4A限位，内端面内嵌有第二静环3B，第二静环3B的内端面与第二动环22的外端面贴紧，形成第二密封端面，第二静环3B的内圈套有Z形衬环3D，以支撑第二静环3B。

优选地，所述的第二波纹管组件3A包括第二波纹管33、第二基环34及第二静环座31，其中：上述第二波纹管33由至少二个子母片焊接而成，第二波纹管33的外端焊接有第二凸片组32；上述第二基环34与第二静环座31分别焊接在第二波纹管33的内端及外端，第二基环34的外端面嵌入外压盖5A内圈台阶面内，通过第四转动销4A限位，第二基环34与外压盖5A的连接处设有第四柔性石墨圈3C，第二静环座31的内端面嵌合有第二静环3B。

优选地，所述的轴套6凸环外套设有折流套8，折流套8的外端嵌入内压盖5B的内圈凹槽内，通过第五转动销4B连接在外压盖5A上，折流套8的内端为筒体，该筒体套在螺旋槽6F外部，其内径面与螺旋槽6F之间形成泵送效应，以泵送密封液，筒体的端面伸入至第一密封端面处。进一步，轴套6介质侧内台阶环形径孔放置有第七柔性石墨圈6C，右侧为第二垫圈6D，由第二卡簧6E将第七柔性石墨圈6C与第二垫圈6D限制在轴套6环形孔和泵轴01形成的空间里，作用：第七柔性石墨圈6C遇热膨胀，可以初步形成轴套6与泵轴01之间的静密封；轴套6大气侧端部也有一内环形孔，配有第五柔性石墨圈6B，驱动环7小端伸入上述环形孔内，与第五柔性石墨圈6B抵接，固定环6A位于轴套6左端外圆上，由若干第一传动销9A锁紧在轴套6外圆沉孔里，将轴套6与固定环6A组成一体；驱动环7由传动螺钉9B锁紧在泵轴01浅环形槽部位，再由若干螺栓9C、第三垫圈9D将固定环6A拉紧，从而压紧第五柔性石墨圈6B，形成轴套6与泵轴01之间的静密封。

优选地，所述的外压盖5A上开有密封液入口02，该密封液入口02与密封腔连通；所述的内压盖5B上开有密封液出口03，该密封液出口03连通至密封腔内折流套8的外径面与内压盖5B的内径面之间的空间；密封液经密封液入口02进入密封腔内，冲洗和冷却第二密封端面，后经螺旋槽6F与折流套8形成的泵送效应导入第二密封端面处，最后经密封液出口03排出。进一步，内压盖5B与外压盖5A的止口处夹着折流套8大端，密封液（又称阻封液或隔离液）由外压盖5A密封液入口02进入双端面密封腔体，首先对第二密封组件形成的第二密封端面冷却，折流套8内经与轴套6大端外径的螺旋槽有较小间隙，当泵轴01旋转时形成泵送效应抽送密封液，再冷却第一密封端面，再由折流套8的小端外径沿密封液出口03回到外部换热器冷却管冷却；折流套8为松配合，由防第五转销4B防转。

优选地，所述的外压盖5A开有排液口04，该排液口04连通第二密封端面与节流环之间的空间，以排出该空间内收集的液体。进一步，关于外压盖5B：导流套5D大端外径与内压盖5B介质侧内孔配合，导流套5D内径有迷宫齿，与泵轴01形成迷宫效应，阻止大量介质涌入密封测，导流套5D左侧有一外伸的筒体，伸到第一密封端面内经附近；内压盖5B进入泵密封腔体07部分，其外径有一环形槽，与装配于内压盖5B末端的第六柔性石墨圈5F、第一垫圈5G、第一卡簧5H、泵密封腔体07内孔组成一可以容纳冲洗液的空间，环形槽有若干通孔5B2与导流套5D小端外径和第一密封端面内经部分组成的空间相连通。第六柔性石墨圈5F与高温时径向膨胀，形成内压盖5B与泵密封腔体07内孔的静密封，阻止大部分冲洗液直接进入腔体介质侧，外部冲洗液由内压盖5B的冲洗口进入上述空间及通孔5B2，沿导流套5D外径抵达第一密封端面内经附近，对第一密封端面冷却。（解释：经过迷宫后的冲洗液压力稍高于介质侧密封腔体压力，将介质顶回泵密封腔体，随后进入叶轮侧注入介质里；同时导流套5D与泵轴01形成的迷宫还可以放缓冲洗液注入泵密封腔体07的流速，不仅可以有效冷却第一密封端面、降低泵密封腔体07侧温度、提高带走热介质传导热，还可以节约成本）冲洗液一般为蜡油或重柴油。外压盖5A大气侧与固定环6A外径圆之间有固定式的节流环5C，由第三卡簧9E限位。防止隔离液外泄或密封失效泄漏。外压盖5A大气测端面还有一端面环形槽，刚好容纳安装板9G的圆筒部分，安装板9G内端插入固定环6A的环形槽，由螺钉9F固定在外压盖5A端面环形槽的螺纹里，将整套密封组装成集装式密封。作用：可以精确控制零部件安装精度，特别是外压盖5A与泵轴01的同心度。

优选地，所述的内压盖5B与泵体06连接部分的外径面上开有环形槽5B1，该环形槽5B1底开有至少二个通孔5B2，该通孔5B2连通第二密封端面与接触面之间的空间；所述内压盖5B上还开有外冲洗口05，外冲洗口05与上述环形槽5B1连通，冲洗液经外冲洗口05导入环形槽5B1内，经通孔5B2进入导流套5D与第一静环组件1之间，沿导流套5D的外壁流至第一密封端面处，进行冲洗和冷却，沿导流套5D的内壁流至迷宫接触面处，经迷宫接触面导出至介质端。

进一步，参考图1与图3，第一静环组件1的构成：由两片叠放的凹波片与两片叠放的凸波片先沿内径边缘内焊成子母片，再将若干子母片沿外边缘焊接组成第一波纹管A3，再将第一波纹管A3、第一凸片组A2、第一静环座A1、过渡环A4沿外径边缘焊接组成波纹管组件1A，压并波纹管组件1A，热处理后再柔和（通常为将两端固定，拉伸与压并波纹管组件1A，又称“柔和” ，目的为稳定波芯高度，消除应力），再与第一基环1C组焊，镶嵌第一静环1B组成第一静环组件1，再与内压盖5B通过第一螺钉9J连接，防止内径流体反压。优选地，第一凸片组A2为两片凸片先沿内边缘焊接，再与第一静环座A1、第一波纹管A3外焊。目的：1、热处理波纹管组件1A时需压并，可以避免波纹管组件的波片波形与基环、静环座硬接触产生挤伤；2、柔和波纹管组件1A时避免来回拉伸及压并过程中机械碰撞损坏波纹管组件1A；3、增大波纹管组件1A与两端厚壁件焊缝（焊菇）熔宽熔深，增强焊缝强度，抵抗高压；4、有利于保持波片原始设计波形，弹力保持线性关系。

进一步，参考图1与图4，第二静环组件2的构成：由两片叠放的凹波片与两片叠放的凸波片先沿内径边缘内焊成子母片，再将若干子母片沿外边缘焊接组成波纹管33，将两片凸片先沿内边缘焊接组成第二凸片组32，再将其与第二基环34、第二静环座31沿外径边缘组焊成波纹管组件3A；压并波纹管组件3A，热处理后再柔和；最后将一个Z形衬环3D零对零配合至第二静环3B内径处，再将第二静环3B镶嵌到第二静环座31孔中，组成静环组件3。优选地，第二凸片组32为两片凸片先沿内边缘焊接，再与第二静环座31、第二基环34外焊，目的：与前述第一静环组件1相同。优选地，第二静环组件3通过第四转动销4A防转而未用螺钉连接于外压盖5A上，因为隔离液压力与大气侧压差大，不会被抽出移位，也可节省轴向空间。优选地，将一个Z形衬环零对零配合至静环3B内径处，再将静环3B镶嵌到静环座31孔中。目的：因本密封方案为加压双端面密封装置的拟制密封提供阻封液，压力由囊式蓄能器提供（PLAN 53B），隔离液压力高于介质侧压力0.1-0.2Mpa，就造成与大气侧压差大，第二静环3B端面会产生变形，影响第二密封端面的平面度，进而破坏液膜的稳定性，密封易过早失效。先加装一个Z形衬环3D零对零配合至第二静环3B内径处，经实践证明可以有效克服高压差产生的密封端面变形，提高密封寿命。优选地，采用热处理后的双层波片焊接的金属波纹管作为弹力补偿组件，可以抗高温至425℃，压力至4.2Mpa。波纹管本身为平衡型密封，省去了滑动密封圈，又可提供推紧密封面的弹力，弹力补偿组件与其它构件一起组成单独的密封室，将波纹管内外径处流体隔离开来。优选地，焊接金属波纹管采用静止式安装。目的：可适应高速超过3600rpm、密封端面平均线速度超过23m/s的工况条件，在安装时只需一次弯曲，就能自动调节适应泵轴与密封腔体的不同心，密封面的跟随性良好，减少了密封件本身的跳动，使密封面端面比压、液膜稳定，从而延长了密封寿命。

进一步，参考图5，所述静环座经过特殊设计，静环座与静环过盈宽度H2，静环座空刀槽宽度K1，深度H4；静环座外径有一环形槽与镶嵌环内孔径向厚度为H3；静环座端面外圆有一矩形凸缘，轴向宽度H1，与静环座外径环形槽径向厚度H5。其中，K1=1.2H2与H4=0.6H3尺寸组合，可以有效消除镶嵌的过盈应力对静环密封端面平面度的影响，主要是防止镶嵌处形成喇叭口；H1=H2；H5=0.6H3，可以提高环座镶嵌处外壁抗压强度，防止高的压力及高温条件下环座变形使密封端面倾斜形成凹面。

进一步，所述波纹管材料为INCONEL 718，动环为碳化硅，静环为耐高温型浸锑石墨；内压盖5B与外压盖5A之间通过第四螺钉9H连接，两者之间设有第一密封圈5E1；内压盖5B与泵体06的连接面之间设有第二密封圈5E2.

本实用新型的实施例只是介绍其具体实施方式，不在于限制其保护范围。本行业的技术人员在本实施例的启发下可以作出某些修改，故凡依照本实用新型专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本实用新型专利权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种用于高温油泵的波纹管机械密封装置，其特征在于：包括轴套（6）、外压盖（5A）、内压盖（5B）、第一密封组件及第二密封组件，其中：所述的轴套（6）套设在泵轴（01）上，上述外压盖（5A）及内压盖（5B）套设在轴套（6）的外部，外压盖（5A）及内压盖（5B）的内径壁面与轴套（6）的外径壁面之间形成密封腔体；上述第一密封组件及第二密封组件依次由介质侧至大气侧设置在上述密封腔体内，形成双密封端面；上述内压盖（5B）的内径面与泵轴（01）外径面的连接处设有导流套（5D），该导流套（5D）的内径面为迷宫齿，该迷宫齿与泵轴（01）外径面形成迷宫接触面，以便阻止大量介质进入密封腔，导流套（5D）的外端延伸至第一密封端面处。

2.根据权利要求1所述的一种用于高温油泵的波纹管机械密封装置，其特征在于：所述的轴套（6）的外端套有固定环（6A），两者通过第一传动销（9A）限位，上述固定环（6A）的外径面与外压盖（5A）的内径面之间设有节流环（5C），节流环（5C）的内径面与固定环（6A）的外径面之间形成节流接触端面，固定环（6A）的外端设有驱动环（7），以便轴向定位固定环（6A）；轴套（6）的内端为凸环结构，该凸环的外径面上开有至少二个螺旋槽（6F），上述第一密封组件与第二密封组件分别设置在凸环的内侧及外侧。

3.根据权利要求2所述的一种用于高温油泵的波纹管机械密封装置，其特征在于：所述的第一密封组件包括第一静环组件（1）及第一动环（21），其中：上述第一动环（21）通过第二转动销（4D）连接在上述轴套（6）凸环的内端面上，两者的连接面之间设置第二柔性石墨圈（2A1），第一动环（21）的内端面设有一个斜面，该斜面与凸环内径面之间设有挡环（2B）以限位；上述第一静环组件（1）包括第一波纹管组件（1A）、第一静环（1B）及第一基环（1C），第一波纹管组件（1A）的外端设有第一静环（1B），内端连接第一基环（1C），第一静环（1B）的外端面与第一动环（21）的内端面接触形成第一密封端面，第一基环（1C）的内端面与内压盖（5B）的内圈台阶面嵌合，两连接面之间设有第一柔性石墨圈（1D）。

4.根据权利要求3所述的一种用于高温油泵的波纹管机械密封装置，其特征在于：所述的第一波纹管组件（1A）包括第一波纹管（A3）、第一静环座（A1）及过渡环（A4），其中：上述第一波纹管（A3）由至少二个子母片焊接而成，第一波纹管（A3）的内端焊接有第一凸片组（A2）；上述第一静环座（A1）与过渡环（A4）分别焊接在第一波纹管（A3）的外端及内端；上述子母片由二个叠加后的凸波片与二个叠加后的凹波片焊接而成，第一凸片组（A2）由至少二个凸波片焊接而成。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的一种用于高温油泵的波纹管机械密封装置，其特征在于：所述的第二密封组件包括第二静环组件（3）及第二动环（22），其中：上述第二动环（22）的内端面嵌入轴套（6）凸环的外端面内，通过第三转动销（4C）限位，第二动环（22）与凸环连接处设有第第三柔性石墨圈（2A2）；上述第二静环组件（3）包括第二波纹管组件（3A）及第二静环（3B），第二波纹管组件（3A）的外端嵌入外压盖（5A）内圈台阶面内，通过第四转动销（4A）限位，内端面内嵌有第二静环（3B），第二静环（3B）的内端面与第二动环（22）的外端面贴紧，形成第二密封端面，第二静环（3B）的内圈套有Z形衬环（3D），以支撑第二静环（3B）。

6.根据权利要求5所述的一种用于高温油泵的波纹管机械密封装置，其特征在于：所述的第二波纹管组件（3A）包括第二波纹管（33）、第二基环（34）及第二静环座（31），其中：上述第二波纹管（33）由至少二个子母片焊接而成，第二波纹管（33）的外端焊接有第二凸片组（32）；上述第二基环（34）与第二静环座（31）分别焊接在第二波纹管（33）的内端及外端，第二基环（34）的外端面嵌入外压盖（5A）内圈台阶面内，通过第四转动销（4A）限位，第二基环（34）与外压盖（5A）的连接处设有第四柔性石墨圈（3C）第二静环座（31）的内端面嵌合有第二静环（3B）。

7.根据权利要求6所述的一种用于高温油泵的波纹管机械密封装置，其特征在于：所述的轴套（6）凸环外套设有折流套（8），折流套（8）的外端嵌入内压盖（5B）的内圈凹槽内，通过第五转动销（4B）连接在外压盖（5A）上，折流套（8）的内端为筒体，该筒体套在螺旋槽（6F）外部，其内径面与螺旋槽（6F）之间形成泵送效应，以泵送密封液，筒体的端面伸入至第一密封端面处。

8.根据权利要求7所述的一种用于高温油泵的波纹管机械密封装置，其特征在于：所述的外压盖（5A）上开有密封液入口（02），该密封液入口（02）与密封腔连通；所述的内压盖（5B）上开有密封液出口（03），该密封液出口（03）连通至密封腔内折流套（8）的外径面与内压盖（5B）的内径面之间的空间；密封液经密封液入口（02）进入密封腔内，冲洗和冷却第二密封端面，后经螺旋槽（6F）与折流套（8）形成的泵送效应导入第二密封端面处，最后经密封液出口（03）排出。

9.根据权利要求8所述的一种用于高温油泵的波纹管机械密封装置，其特征在于：所述的外压盖（5A）开有排液口（04），该排液口（04）连通第二密封端面与节流接触端面之间形成的空间，以排出该空间内多余的液体。

10.根据权利要求9所述的一种用于高温油泵的波纹管机械密封装置，其特征在于：所述的内压盖（5B）与泵体（06）连接部分的外径面上开有环形槽（5B1），该环形槽（5B1）底开有至少二个通孔（5B2），该通孔（5B2）连通第二密封端面与接触面之间的空间；所述内压盖（5B）上还开有外冲洗口（05），外冲洗口（05）与上述环形槽（5B1）连通，冲洗液经外冲洗口（05）导入环形槽（5B1）内，经通孔（5B2）进入导流套（5D）与第一静环组件（1）之间，沿导流套（5D）的外壁流至第一密封端面处，进行冲洗和冷却，沿导流套（5D）的内壁流至迷宫接触面处，经迷宫接触面导出至介质端。