[發明專利]自適應密封型式的機械密封裝置

有效

• 申請號: 201310212789.2
• 申請日: 2013-06-01
• 公開（公告）號: CN103256391B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 張君凱;周國豐;黃澤沛;王超;王旭;薛曉攀;李龍;曹廷發;吳希曦;李志山;黃美
• 申請（專利權）人: 四川日機密封件股份有限公司;中廣核研究院有限公司
• 主分類號: F16J15/34
• 分類號: F16J15/34
• 代理公司: 成都立信專利事務所有限公司51100
• 代理人: 濮家蔚

技術領域

本發明設涉及一種機械密封裝置的結構，特別是一種具有自動適應壓力變化改變密封型式的機械密封結構，即隨密封壓力由低變高，密封型式可由常用型式的彈簧靜止式的接觸式機械密封，自行轉化為流體靜壓式機械密封，能更好的承受高壓，保證密封不受損壞。

背景技術

在現代工業應用中，特別是在輸送高溫、高壓或有毒流體設備中，已更多地采用了由靜止密封環和旋轉密封環實現的端面機械密封系統。該機械密封的基本結構，包括有在旋轉軸外側以軸向相對方式設有靜止密封環和旋轉密封環，其相對的軸向端面為密封面。其中的靜止密封環經防轉結構和沿圓周間隔設置的彈簧定位設置在固定結構上，旋轉密封環經傳動結構與旋轉軸軸套傳動連接。該密封結構可以根據需要用于靜止式的接觸式機械密封，或用于流體靜壓式機械密封等不同情況。在某些工業應用中由于對密封的性能要求很高，而密封壓力的波動范圍相當大，且一旦密封破壞，將造成災難性的影響。例如在密封正常工作的時候，密封腔內壓力較低，但特殊工況下，密封需要承受高壓。如果選用常規的接觸式機械密封結構很難保證正常工作，而單獨選用靜壓式密封的話，無法保證低壓情況下端面打開，造成端面斜面傾角磨損，最終導致密封參數與設計不符，無法保證密封正常運行。

發明內容

????針對上述情況，本發明提供了一種具有自適應密封型式功能的機械密封裝置，能隨密封壓力由低變高，使密封型式由常用型式的彈簧靜止式的接觸式機械密封，自行轉化為流體靜壓式機械密封，以更好地承受高壓，保證密封不受損壞。

????本發明的自適應密封型式的機械密封裝置，是在常規端面機械密封結構的基礎上進行的改進。即，在旋轉軸外側以軸向相對方式設有靜止密封環和旋轉密封環，其相對的軸向端面為密封面，靜止密封環經防轉結構和沿圓周間隔設置的彈簧定位設置在靜環座或密封端蓋等固定結構上；旋轉密封環經傳動銷等傳動結構與旋轉軸套傳動連接。其中，在旋轉密封環與軸套之間設置有向密封端面方向具有軸向彈性推力的彈性結構。

上述結構中，所說的彈性結構優選為環狀的彈性板。特別是，在所說環狀彈性板形式的彈性結構上設有軸向貫通的壓力平衡孔，以利在高壓下平衡其軸向兩側的壓力。

所說的用于定位設置靜止密封環的固定結構，優選為密封端蓋部件。

進一步，在所說的用于定位設置靜止密封環的固定結構上，在其與靜止密封環滑動配合部位的表面被覆有耐磨材料層，如采用噴涂、噴焊等方式在表面噴涂硬質合金、Cr₃C₂等目前常用的高硬度耐磨材料被覆層。

在所說定位設置靜止密封環的密封端蓋固定結構與靜止密封環的滑動配合部位處，通常都設有如O形橡膠密封圈等形式的環狀密封件，更優選的是在該環狀密封件與密封端蓋固定結構間同時還設有摩擦系數小于該環狀密封件摩擦系數的支撐環，如工程塑料等材料的支撐環等，由O形密封圈等環狀密封件與工程塑料等形式的支撐環共同構成靜止密封環的浮動密封。

由于O形橡膠密封圈等常用密封件具有一定的預壓縮量，其直接與金屬材料密封端蓋等固定結構接觸滑動，因有摩擦系數較大而易損壞。在所說的固定結構的該接觸滑動配合部位間設有具有更低摩擦系數（如低于常用的橡膠密封圈）材料的支撐環（如工程塑料等材料），和/或在該固定結構與支撐環的滑動接觸部位表面被覆有上述的硬質合金等高硬度材料，都將有利于保證靜止密封環具有較高的浮動性能，并增強固定結構與靜止密封環浮動密封處的耐磨性。

本發明上述結構形式密封裝置的基本工作過程和原理是，在密封壓力低于某預定值時（由旋轉密封環與軸套間的彈性結構力計算），在介質壓力、密封端面的液膜反力及彈性結構作用力的共同作用下，旋轉密封環的端面變形尚不足以使其與靜止密封環間的密封端面打開，因而仍維持密封端面處于貼合狀態，此時密封型式即為一般多彈簧、靜止式的接觸式機械密封；當密封壓力增高到一定程度，密封端面的變形即產生一種由外向內、呈徑向收斂型的錐形間隙。此時液膜即產生流體靜壓效應，密封型式也就由接觸式逐漸轉化為非接觸式。隨著密封壓力的進一步增高，旋轉密封環端面的變形也導致了彈性結構的變形的增大。當旋轉密封環密封端面的錐形傾斜變形增大到使彈性結構的變形與旋轉密封環相抵時，可以抑制旋轉密封環的進一步傾斜變形，從而達到對密封面的收斂間隙進行控制。采用設有平衡孔的彈性板等形式彈性結構時，平衡孔可以使該彈性板兩側形成通路，從而使其軸向兩側的壓力保持平衡，有利于防止形成封閉的局部高壓空間，保證密封正常工作。