專利名稱：單列流體動壓槽上游泵送機(jī)械密封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型的單列流體動壓槽上游泵送機(jī)械密封，屬于流體密封技術(shù)特別是機(jī)械密封技術(shù)領(lǐng)域，是一種新型的流體動靜壓潤滑(包括液體潤滑和氣體潤滑)非接觸式機(jī)械密封裝置。它主要是通過在密封動環(huán)或靜環(huán)上開設(shè)單列的特殊槽型的流體動壓槽和在動壓槽的中部開設(shè)環(huán)形溝槽以形成上、下游泵送段動壓槽，從而達(dá)到流體潤滑非接觸式機(jī)械密封。
目前，在石油化工和石油工程中廣泛使用著各種類型的機(jī)械密封，但由于它們都具有不同的缺陷和不足，使得使用單位不甚滿意。如①.US4212475公開了一種具有單列螺旋槽的流體動靜壓結(jié)合型非接觸式機(jī)械密封，是依靠螺旋槽的泵入效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)密封端面非接觸的，主要用作離心壓縮機(jī)的干氣機(jī)械密封。但在高速旋轉(zhuǎn)條件下，該密封很容易把隔離氣體中的固體顆粒吸入密封端面之間而產(chǎn)生磨粒磨損，導(dǎo)致密封的早期失效；而且，此密封的隔離氣體消耗量很大，經(jīng)濟(jì)效益不甚理想。②.US4290611發(fā)明了一種亦具有單列螺旋槽的可實(shí)現(xiàn)高壓上游泵送非接觸式機(jī)械密封，是借助位于低壓側(cè)的流體動壓槽將低壓隔離液體泵送至高壓側(cè)而實(shí)現(xiàn)被密封流體的無泄漏，適用作輸送液體的泵用軸封。與專利US4212475一樣，該密封極易把隔離液體中的固體顆粒泵入密封端面之間而造成密封的磨損失效；另外，該密封為防止隔離液體向大氣側(cè)泄漏而造成大量的物質(zhì)損失，一般應(yīng)在其外側(cè)增設(shè)輔助密封。③.US4407509公開了一種在密封端面上具有高低表面的多葉片型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械用無泄漏非接觸式機(jī)械密封，是借助高速旋轉(zhuǎn)葉片下流體的粘性剪切效應(yīng)把從高壓側(cè)流向低壓側(cè)的被密封流體反輸回高壓側(cè)的，理論上可實(shí)現(xiàn)被密封流體的宏觀零泄漏，但實(shí)際上難以消除被密封介質(zhì)的微觀凈泄漏。
本實(shí)用新型的目的就在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種單列流體動壓槽上游泵送機(jī)械密封。它是針對現(xiàn)有技術(shù)中的流體動壓非接觸式機(jī)械密封所存在的如因泵入固體顆粒而易發(fā)生磨粒磨損、隔離流體消耗量大、難以實(shí)現(xiàn)被密封介質(zhì)的絕對無泄漏等缺陷，開發(fā)出的具有理想的防固體顆粒功能、低隔離流體消耗量、良好的開啟性能、出色的工作穩(wěn)定性和可靠性的新型無泄漏上游泵送非接觸式機(jī)械密封。它主要是由主要由密封靜環(huán)、密封動環(huán)、輔助密封圈若干、彈性元件、防轉(zhuǎn)銷、旋轉(zhuǎn)軸套、定位螺釘、密封箱、壓蓋等構(gòu)成，其主要的技術(shù)特點(diǎn)是在密封動環(huán)或靜環(huán)的端面開設(shè)特殊槽型的流體動壓槽，其傾斜方向與動環(huán)的旋轉(zhuǎn)方向相反，動壓槽的內(nèi)徑大于靜環(huán)的內(nèi)徑，動壓槽的外徑小于靜環(huán)的外徑，從而形成了帶有雙密封壩的流體動壓槽端面；在動壓槽的中間靠近動壓槽的內(nèi)徑部位開設(shè)一環(huán)形溝槽，并把動壓槽分為上游動壓槽段和下游動壓槽段；在密封靜環(huán)與動環(huán)上環(huán)形溝槽相對應(yīng)的直徑處開設(shè)多個(gè)沿周向均布的通孔，通孔直徑一般大于或等于環(huán)形溝槽的寬度。
附


圖1即為本實(shí)用新型在動環(huán)開設(shè)單列動壓槽的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2即為本實(shí)用新型為開設(shè)了單列動壓槽的密封動環(huán)示意圖。
附圖3即為本實(shí)用新型在靜環(huán)開設(shè)單列動壓槽的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖4即為本實(shí)用新型為開設(shè)了單列動壓槽的密封靜環(huán)示意圖。
附圖5即為本實(shí)用新型動、靜摩擦副的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖的圖面說明如下1---密封靜環(huán) 2---密封動環(huán) 3---輔助密封圈 4---防轉(zhuǎn)銷5---旋轉(zhuǎn)軸 6---輔助密封圈 7---軸套 8---密封箱
9---輔助密封圈 10---壓蓋 11---輔助密封圈 12---定位環(huán)13---卡環(huán) 14---定位螺釘 15---彈性原件 16---輔助密封圈17---動壓槽 18---環(huán)形溝槽 19---通孔 20---上密封壩21---下密封壩為了更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的上述目的，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)者是將流體動壓槽(17)的槽型設(shè)計(jì)成可以是螺旋線、圓弧線、直線或其它曲線；對在密封靜環(huán)(1)上所開設(shè)的多個(gè)通孔(19)的直徑da要求等于動環(huán)(2)環(huán)形溝槽(18)的平均直徑(即da=(Da1+Da2)/2)，其通孔(19)的直徑d一般大于或等于環(huán)形溝槽(18)的寬度；對環(huán)形溝槽(18)的徑向?qū)挾纫笮∮诨虻扔?Da2-Da1)/2，深度h2大于或等于動壓槽的深度h1，內(nèi)徑Da1大于動壓槽(17)的內(nèi)徑Dg1，外徑Da2小于動壓槽(17)的外徑Dg2，通常，環(huán)形溝槽(18)靠近動壓槽(17)的內(nèi)徑Dg1。
下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例來詳敘本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在實(shí)際設(shè)計(jì)和制造中，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)者是這樣實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)機(jī)械要求的在密封動環(huán)端面開設(shè)一列特殊形式的流體動壓槽(17)，其傾斜方向與動環(huán)(2)的旋轉(zhuǎn)方向相反，動壓槽(17)的內(nèi)徑Dg1大于靜環(huán)(1)的內(nèi)徑d1，動壓槽(17)的外徑Dg2小于靜環(huán)(1)的外徑d2，從而形成了帶有雙密封壩的流體動壓槽端面，上游密封壩(20)徑向?qū)挾葹镾2=(d2-Dg2)/2)，下游密封壩(21)的寬度為S1=(Da1-d1)/2。同時(shí)，在動壓槽(17)的中間某個(gè)位置開設(shè)一環(huán)形溝槽(18)，把流體動壓槽(17)分為兩部分，上游泵送段動壓槽和下游泵送段動壓槽，兩者的泵送方向是一致的；環(huán)形溝槽(18)的徑向?qū)挾萐≤2毫米，深度h2≥動壓槽(17)的深度h1，內(nèi)徑Da1大于動壓槽(17)的內(nèi)徑Dg1，外徑Da2小于動壓槽(17)的外徑Dg2。在圖3所示的密封靜環(huán)(1)直徑da處開設(shè)n個(gè)沿周向均布的通孔(19)，直徑da等于動環(huán)(2)環(huán)形溝槽(18)的平均直徑(即da=(Da1+Da2)/2)，通孔(19)的直徑d一般大于或等于環(huán)形溝槽(18)的寬度S。在設(shè)計(jì)好上述動、靜環(huán)的流體動壓槽(17)后，再按照附
圖1所示的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝。這樣，該機(jī)械密封可按如下原理進(jìn)行工作在工作條件下，帶有一定壓力(高于或低于被密封流體的壓力)的中性隔離流體經(jīng)注入孔進(jìn)入密封靜環(huán)(1)的背部，由密封靜環(huán)(1)上的數(shù)個(gè)通孔引入動靜環(huán)(1)端面之間，并在與靜環(huán)(1)通孔(19)相對應(yīng)的環(huán)形溝槽(18)部位形成一穩(wěn)定的流體隔離膜；同時(shí)，上游泵送段(即(Dg2-Da2)/2部分)流體動壓槽(17)把隔離流體向高壓側(cè)泵送，從而阻止高壓側(cè)的被密封流體向低壓側(cè)的泄漏，而下游泵送段(即(Da1-Dg1)/2部分)的流體動壓槽(17)把隔離流體向環(huán)形溝槽(18)部位泵送，從而減少甚至消除了隔離流體向大氣側(cè)的泄漏，減少了物質(zhì)和能量損失；而且，下游泵送段流體動壓槽(17)還能防止隔離流體中的固體顆粒進(jìn)入下游密封壩(21)而保證其停車密封的作用。上游密封壩(20)主要起停車密封和隔離流體節(jié)流作用，而下游密封壩(21)主要起停車密封和防固體顆粒作用。
如若在密封靜環(huán)(1)的端面開設(shè)流體動壓槽(17)，則應(yīng)與密封動環(huán)(2)端面上開設(shè)的流體動壓槽(17)的旋轉(zhuǎn)方向相反，而作用與在密封動環(huán)(2)端面開設(shè)流體動壓槽(17)的作用完全相同，只是密封材料有可能與在動環(huán)端面開設(shè)流體動壓槽(17)時(shí)的靜環(huán)材料不同與現(xiàn)有技術(shù)中的流體動壓非接觸式機(jī)械密封相比，本實(shí)用新型具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)1．該單列流體動壓槽上游泵送機(jī)械密封可實(shí)現(xiàn)被密封流體的微觀無泄漏，具有優(yōu)良的密封功能，徹底消除了對環(huán)境的污染?？蛇m用于輸送各種易燃、易爆、巨毒、昂貴等工藝流體的離心泵、離心壓縮機(jī)、攪拌設(shè)備及其它旋轉(zhuǎn)機(jī)械類軸封。
2．具有良好的防固體顆粒功能。即可以避免把被密封流體中的固體顆粒泵送至密封端面之間造成磨粒磨損，又可以防止隔離流體中的固體顆粒劃傷下游密封壩，破壞了其停車密封功能。因此，該密封可用于輸送含固體顆粒工藝流體的旋轉(zhuǎn)機(jī)械類軸封。
3．隔離流體的消耗量相對減少，降低了機(jī)泵的運(yùn)行費(fèi)用，相應(yīng)提高了經(jīng)濟(jì)效益。
4．使用范圍大大拓寬，既可用作液體密封，又可用作氣體密封，適用于離心泵、離心壓縮機(jī)、攪拌設(shè)備及各類旋轉(zhuǎn)機(jī)械類軸封。
5．具有良好的瞬間啟動性能，在靜止?fàn)顟B(tài)下隔離流體直接注入密封面之間，瞬間啟動時(shí)能迅速形成流體膜并把兩密封面分離開來，消除了密封面之間瞬間的固體摩擦。故該密封亦適用作頻繁開停的旋轉(zhuǎn)機(jī)械類軸封。
新型單列流體動壓槽上游泵送機(jī)械密封具有優(yōu)良的密封性能、無環(huán)境污染、摩擦功耗低、使用壽命長、良好的防固體顆粒性能和開停車功能、物質(zhì)消耗少、使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，其成功的開發(fā)應(yīng)用不僅可以提高我國機(jī)械密封技術(shù)水平，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高新密封技術(shù)產(chǎn)業(yè)，又能大大提高現(xiàn)行運(yùn)行設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，節(jié)能降耗、降低環(huán)境污染程度和相應(yīng)的環(huán)保投入，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益是相當(dāng)客觀的。
權(quán)利要求1．單列流體動壓槽上游泵送機(jī)械密封，它主要是由主要由密封靜環(huán)(1)、密封動環(huán)(2)、輔助密封圈若干(3)(6)(9)(11)(16)、彈性元件(15)、防轉(zhuǎn)銷(4)、旋轉(zhuǎn)軸套(7)、定位螺釘(14)、密封箱(8)、壓蓋(10)等構(gòu)成，其特征在于在密封動環(huán)(2)或密封靜環(huán)(1)的端面開設(shè)流體動壓槽(17)，其傾斜方向與動環(huán)的旋轉(zhuǎn)方向相反，該動壓槽(17)的的內(nèi)徑大于靜環(huán)的內(nèi)徑、外徑小于靜環(huán)的外徑，從而構(gòu)成帶有雙密封壩的流體動壓槽(17)端面；同時(shí)在動壓槽(17)的中部開設(shè)一個(gè)環(huán)形的溝槽(18)，將動壓槽(17)分隔為上游泵送段動壓槽和下游泵送段動壓槽，在密封靜環(huán)(1)與密封動環(huán)(2)上的環(huán)形溝槽(18)相對應(yīng)的直徑處開設(shè)多個(gè)沿周向均勻分布的通孔(19)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的單列流體動壓槽上游泵送機(jī)械密封，其特征在于所述的流體動壓槽(17)的槽型可以是螺旋線、圓弧線、直線。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的單列流體動壓槽上游泵送機(jī)械密封，其特征在于所述的在密封靜環(huán)(1)上開設(shè)的多個(gè)通孔(19)的直徑da等于動環(huán)(2)環(huán)形溝槽(18)的平均直徑，即da=(Da1+Da2)/2，通孔(19)的直徑d一般大于或等于環(huán)形溝槽(18)的寬度。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的單列流體動壓槽上游泵送機(jī)械密封，其特征在于所述的環(huán)形溝槽(18)的徑向?qū)挾刃∮诨虻扔?Da2-Da1)/2，深度h2大于或等于動壓槽的深度h1，內(nèi)徑Da1大于動壓槽(17)的內(nèi)徑Dg1，外徑Da2小于動壓槽(17)的外徑Dg2；通常，環(huán)形溝槽(18)靠近動壓槽(17)的內(nèi)徑Dg1。
專利摘要一種新型的單列流體動壓槽上游泵送機(jī)械密封,它主要是通過在密封動環(huán)或靜環(huán)上開設(shè)單列的特殊槽型的流體動壓槽和在動壓槽的中部開設(shè)環(huán)形溝槽以形成上、下游泵送段動壓槽,從而達(dá)到流體潤滑非接觸式機(jī)械密封。
文檔編號F16J15/40GK2432391SQ0023920
公開日2001年5月30日 申請日期2000年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月13日
發(fā)明者郝木明, 胡丹梅, 葛京鵬, 楊惠霞 申請人:石油大學(xué)(華東)