[實用新型]密封端面間局部膜厚可調控型機械密封裝置

有效

• 申請號: 201921424221.6
• 申請日: 2019-08-29
• 公開（公告）號: CN210686993U
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 彭旭東;金杰;孟祥鎧;趙文靜
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: F16J15/34
• 分類號: F16J15/34
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

密封端面間局部膜厚可調控型機械密封裝置，包括定位環、動環、動環座、靜環、靜環座、密封端蓋；定位環將靜環壓實在靜環座上，動環的端面與靜環的端面軸向配合，動環安裝在動環座上并隨軸旋轉，動環與動環座之間裝有頂推彈簧；靜環安裝在靜環座上，靜環座安裝在密封端蓋上；靜環內設置有儲油腔，儲油腔是開口于靜環背面的盲孔，儲油腔的頂端靠近靜環的端面；靜環座內設有活塞腔，活塞腔是開口于靜環座與靜環的貼合面的盲孔，活塞腔與儲油腔對接成平行于軸向的統一腔體；統一腔體內設有雙頭活塞，雙頭活塞一端位于儲油腔內，另一端位于活塞腔內，雙頭活塞沿統一腔體軸向移動以改變儲油腔內壓力，活塞腔通過穿過靜環座和密封端蓋的進氣通道連通調壓閥，以調節活塞腔內壓力。

技術領域

本實用新型涉及軸端機械密封裝置，特別適合需要對密封端面流體膜厚和流體膜剛度進行在線調節的機械密封應用場合。

背景技術

在諸如反應堆冷卻劑主泵等關鍵透平機械中，機械密封發揮著至關重要的作用。機械密封長壽命和高可靠性的關鍵是持續全膜潤滑，既不能過度泄漏，又不能為了追求過低的泄漏率而使端面間缺少潤滑。當出現泄漏率過高或端面間缺少潤滑時，會導致密封裝置中溫度和壓力的變化，密封可靠性下降，甚至失效。當密封失效后只能通過關閉反應堆冷卻劑泵來維修密封，而關閉反應堆冷卻劑泵而造成的經濟損失是巨大的。

由于泄漏過度或缺乏潤滑都是因為動靜環端面間的流體膜厚發生變化造成的，而密封穩定性差則是因為端面間流體膜剛度小甚至出現負剛度造成，因此通過控制端面間的膜厚大小及其沿徑向的分布是調控泄漏率，確保密封穩定運行的重要有效手段之一。為了在不需要關閉反應堆冷卻劑泵或其他關鍵透平機械的前提下，解決密封過度泄漏或缺乏潤滑的問題，一些學者進行了相關的研究并得到了一定的解決辦法，Salant(Salant R F,Payne J W,Johnson W R,et al. Simulation of a hydraulically controllablereactor coolant pump seal[J].Tribology International,2018.)通過使用液壓驅動的密封件來改變密封端面間的膜厚，但是其裝置比較復雜，實現實用化的路途還很長；Etsion等人(Etsion I,Palmor Z,Harari N. Feasibility study of a controlled mechanicalseal.Lubr.Eng. 1991；47:621–5.)和Zou等人(Zou M,Green I.Clearance control of amechanical face seal.Tribol Trans 1999；42:535–40.)的研究認為可以通過對密封閉合力的調控，從而調節端面間的流體膜厚，進而來調控泄漏率大小。

本實用新型的提出，就是為了解決上述機械密封泄漏率和流體膜剛度難以有效調控及已有調節技術與裝置復雜且實用性不高的迫切問題。

發明內容

針對現有的機械密封裝置泄漏率和流體膜剛度難以調控的問題，本實用新型提供一種通過調節密封端面變形進而調控端面間局部膜厚，實現泄漏率和流體膜剛度調控的可調控型機械密封裝置。該裝置通過改變靜環內置活塞上的流體壓力，使靜環端面發生不同程度的局部變形，在端面間形成沿徑向方向的收斂狀流體膜厚，最終實現調控泄漏率，增大液膜剛度，提高機械密封運行穩定性的目的。

本實用新型的技術方案是：