CN215720842U - -196℃低温离心泵用径向双端面机械密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开‑196℃低温离心泵用径向双端面机械密封装置，包括旋转组件、静环补偿组件，旋转组件包括旋转环、铜垫片；静环补偿组件由静环、静环环座、静密封圈、金属波纹管、波纹管座、静环座、铜护套组成，所述旋转环与静环的端面贴合形成密封面，密封面上设有环形槽，静环密封面设有与环形槽相通的径向贯通槽，静环的外圆周上设有与环形槽相通的径向孔。本实用新型的端面沟槽将密封端面分隔成径向双端面机械密封；密封端面的径向贯通槽，一方面让密封介质离心力方向加速流出，起到对主密封更好的冷却导热。另一方面径向贯通槽让外侧副密封成为液膜密封，降低了工作时内侧副密封的闭合力，降低了摩擦热。

Description

-196℃低温离心泵用径向双端面机械密封装置

技术领域

本实用新型涉及-196℃低温离心泵用径向双端面机械密封装置，属于深冷低温离心泵机械密封技术领域。

背景技术

-196℃低温离心泵是输送液氧、液氮、液氩、LNG等液化气体的重要设备。

深冷低温离心泵的技术，源自欧美，其广泛使用于工业生产的历史不足百年，这类特殊的低温泵，改革开放后进入中国。国内有杭氧、新亚、三井等空分设备生产企业从仿制到自行设计生产此类泵，但与欧美产品的品质差距很大，欧美在国内低温泵的技术和市场占有上，至今仍处于绝对垄断地位。

深冷低温离心泵工作时，入泵液态气体不可避免气化，所以泵用机械密封工作于气液两相的介质。

所知的液化气体如液态的氧、氮、氩、LNG或碳氢化合物，自身无任何润滑性(类似密封面间相对运动于真空状态)，且让密封摩擦面的材料自润性降低。

实践中低温泵用机械密封工作寿命短，且造成机械密封失效的主要原因是机械密封的密封面工作时发生的“干摩擦”。这种摩擦的热量足以让密封面间希望存在的不连续的液膜汽化，饱和蒸汽压力高于密封腔内液化气体介质压力，使后者无法进入密封面。所以密封面间一旦发生干摩擦，将不可逆。密封面材料自润性降低，磨损加剧，机械密封很快失效。

实用新型内容

为了克服现有技术中的问题，本实用新型提供-196℃低温离心泵用径向双端面机械密封装置。

本实用新型解决上述技术问题所提供的技术方案是：-196℃低温离心泵用径向双端面机械密封装置，包括旋转组件、静环补偿组件，所述旋转组件包括旋转环、铜垫片，所述旋转环和铜垫片在压紧铜套轴向压紧力作用下与泵轴台阶压紧，与泵轴同步转动；所述静环补偿组件由静环、静环环座、静密封圈、金属波纹管、波纹管座、静环座、铜护套组合焊接和装配成一体，所述旋转环与静环的端面贴合形成密封面，所述静环的密封面上设有环形沟槽、与环形沟槽相通的径向贯通槽，静环的外圆周上设有与环形沟槽相通的径向孔，所述旋转环端面上设有端面环状沟槽，所述旋转环的端面环状沟槽和静环的环形沟槽在贴合面上成为环形槽。

进一步的技术方案是，所述静环上均佈有多个与环形沟槽相通的径向孔。

进一步的技术方案是，所述静环端面有多个径向贯通槽，并均布在所述静环的端面上。

进一步的技术方案是，所述静环座上设有静环座密封圈。

进一步的技术方案是，所述静环环座、波纹管座、静环座的材质均为304不锈钢。

进一步的技术方案是，所述静环材质为低温碳石墨。

进一步的技术方案是，所述金属波纹管的材质为高镍弹性合金。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型密封面对应贴合形成的环槽，将密封端面分隔成径向佈置的双端面机械密封；内侧密封密封的液态气体，因径向贯通槽离心方向加速导出，内侧密封面间的摩擦热，被迅速带出，使有较好冷却冲洗状态的内侧密封处于较为稳定可靠摩擦状态，内密封的工作寿命可期较长；外侧密封面的液膜推力可以适度减小内侧密封的闭合力，从而降低了摩擦热，让内侧密封不再容易形成“干摩擦”，从而降低了密封面的磨损。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中A的放大图；

图3是实施例中静环的主视图；

图4是图3中B的放大图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1-4所示，本实用新型的-196℃低温离心泵用径向双端面机械密封装置，包括旋转组件、静环补偿组件。所述旋转组件包括旋转环1、铜垫片2，所述旋转环1和铜垫片2在压紧铜套11轴向压紧力作用下与泵轴台阶压紧，与泵轴同步转动；所述静环补偿组件由静环3、静环环座4、静密封圈5、铜内护套10、静环座8、金属波纹管6、波纹管座7组合焊接和装配成一体，所述金属波纹管6左右两端分别焊接在所述波纹管座7、静环环座4上，所述波纹管座7焊接在所述静环座8的内孔内，所述静环座8上设有静环座与涡壳间的密封圈9，所述静环3、静密封圈5依序安装于静环环座4上，所述铜内护套10压入在波纹管座7的内孔，其静环补偿组件靠静环座8的外螺纹M定定位并拧紧于涡壳内(限于但不仅限于螺纹连接方式)；所述旋转环1与静环3的端面贴合形成密封面，所述静环的贴合面上设有环形沟槽、与环形沟槽相通的径向贯通槽，静环的外圆周上设有与环形沟槽相通的径向孔，所述旋转环端面上设有端面环状沟槽，所述旋转环的端面环状沟槽和静环的环形沟槽在贴合面上成为环形槽。

在泵轴上调整铜垫片2的厚度，使静止补偿组件中的弹性元件金属波纹管6轴向压缩到设定弹力。这个弹力与介质作用于密封贴合面的合力，成为机械密封的闭合力。

本实施例中，密封面对应贴合形成直径上的环形槽，将密封端面分隔成径向佈置的双端面机械密封。

内侧密封是主密封。工作时静环外圆周上均布的径向孔将密封液化气体介质导入沟槽内。由于静环均佈有与沟槽径向外侧贯通的径向贯通槽，沟槽内的液化气体在离心力作用下加速回流入密封面外周。这样，内侧密封面间的摩擦热，被迅速带出，使有较好冷却冲洗状态的内侧密封处于较为稳定可靠摩擦状态，内密封的工作寿命可期较长。

外侧密封是副密封，由于均佈的径向贯通槽也是流体的动压槽，当液化气体介侧离心方向流动的同时，径向贯通槽流体会在均佈密封面贴合部分形成有一定刚性的液膜，液膜的膜反压力是密封面间的推开力，抵消了部分密封面的闭合力。由于径向贯通槽的径向多处分布，外侧密封的密封面部分得以较充分冷却，温升降低，液膜可以稳定存在，密封面发生“湿摩擦”。这种泄漏不影响内侧主密封的密封效果，但外侧密封面的液膜推力可以适度减小内侧密封的闭合力，从而降低了摩擦热，让内侧密封不再容易形成“干摩擦”，从而降低了密封面的磨损。

现场实践证明，这种径向双端面机械密封设计在液化气体介质压力<0.4MPa的环境中，一般均可有半年以上工作寿命。是原用进口低温泵机械密封的1.5～2倍。

在本实施例中，所述静环环座4、波纹管座7、静环座8的材质均为304不锈钢。

所述金属波纹管6的材质为高镍弹性合金，旋转环1的材质为淬火不锈钢；静环3的材质为低温碳石墨，所述静环密封圈5、静环座密封圈9均为橡胶密封圈；铜内护套10的材质为青铜。

以上所述，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (7)

1.-196℃低温离心泵用径向双端面机械密封装置，包括旋转组件、静环补偿组件，所述旋转组件包括旋转环、铜垫片；所述静环补偿组件由静环、静环环座、静密封圈、金属波纹管、波纹管座、静环座、铜护套组合焊接和装配成一体，所述旋转环与静环的端面贴合形成密封面，其特征在于，所述静环上设有环形沟槽、与环形沟槽相通的径向贯通槽，静环的外圆周上设有与环形沟槽相通的径向孔，所述旋转环端面上设有端面环状沟槽，所述旋转环的端面环状沟槽和静环的环形沟槽在贴合面上成为环形槽。

2.根据权利要求1所述的-196℃低温离心泵用径向双端面机械密封装置，其特征在于，所述静环上均佈有多个与环形沟槽相通的径向孔。

3.根据权利要求2所述的-196℃低温离心泵用径向双端面机械密封装置，其特征在于，所述静环端面有多个径向贯通槽，并均布在所述静环的端面上。

4.根据权利要求1所述的-196℃低温离心泵用径向双端面机械密封装置，其特征在于，所述静环座上设有静环座密封圈。

5.根据权利要求1所述的-196℃低温离心泵用径向双端面机械密封装置，其特征在于，所述静环环座、波纹管座、静环座的材质均为304不锈钢。

6.根据权利要求1所述的-196℃低温离心泵用径向双端面机械密封装置，其特征在于，所述金属波纹管的材质为高镍弹性合金。

7.根据权利要求1所述的-196℃低温离心泵用径向双端面机械密封装置，其特征在于，所述静环材料为低温碳石墨。

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