[發明專利]一種適應高溫介質的非接觸式機械密封

在審

• 申請號: 202210574338.2
• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN114838132A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 陳匯龍;陳英健;侯婉;衛澤鵬;程謙
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F16J15/34
• 分類號: F16J15/34;F16J15/324;F16J15/3284;F16J15/3268
• 代理公司: 南京智造力知識產權代理有限公司 32382
• 代理人: 馮燕平

本發明提供一種適應高溫介質的非接觸式機械密封，包括彈性部件、動環座、左動環片、靜環、右動環片、波箔片、支撐環、壓板、軸、定位環、冷卻水出口、密封腔蓋、密封端蓋和冷卻水進口；定位環、彈性部件和動環座依次安裝在軸上，左動環片與支撐環分別安裝于動環座兩端，波箔片兩側分別與右動環片、支撐環的圓環端內側接觸，靜環與密封腔蓋連接，靜環內側與支撐環之間設有微通道，左動環片靠近靜環一側上設有微凹腔，右動環片靠近靜環一側上設有泵送槽，冷卻水出口設在密封腔蓋上，冷卻水進口設在密封端蓋上。本發明的密封裝置能夠有效抑制密封端面液膜汽化、具有端面變形自適應性、能有效阻止介質泄漏，具有對高溫工況的適應能力和運行可靠性。

技術領域

本發明屬于流體工程機械密封領域，尤其涉及一種適應高溫介質的非接觸式機械密封。

背景技術

機械密封作為流體輸送旋轉設備廣泛采用的關鍵密封部件，其可靠性和使用壽命至關重要，尤其是隨著這類設備不斷向高工況應用領域發展，對機械密封性能的要求越來越高，比如在航空航天和石油化工等領域往往要求機械密封具備良好的高溫工況適應能力。高溫密封介質極易造成密封潤滑膜汽化、端面變形等問題，從而導致潤滑失效、密封失穩甚至損壞，因此，提高高溫工況下機械密封性能穩定性、可靠性是備受關注和研究的課題。

為了改善機械密封端面潤滑條件，提高機械密封的使用壽命和控制泄漏量，非接觸式機械密封已成為備受關注的發展新方向，比如上游泵送機械密封等，這類密封能夠通過密封端面泵送槽微造型而產生動壓效應，提升潤滑膜壓力，使密封端面處于流體潤滑狀態，同時減少甚至阻止介質泄漏，但面對高溫密封介質時，同樣存在潤滑膜易汽化、端面變形等問題。目前，針對高溫密封介質的問題，主要采用以下方案：一是采用雙端面密封或串聯密封，現有技術中具有隔離、冷卻結構的泵用雙端面密封，通過結構設計使密封腔容積增大，以容納更多的隔離液，同時利用動環座的旋轉促進隔離介質的流動，提高冷卻效果，但是結構復雜、構件多，維修和保養不便，且為了防止泄漏，對外加隔離液的壓力、流量和介質特性的要求較高，密封的運行狀況對隔離液參數波動敏感，很難確保不發生泄漏包括內漏或外漏；現有技術中有通過一個非接觸式密封與一個接觸式密封串聯以實現高溫油泵的密封，降低了密封封油消耗，省去了冷卻水，但是由于是串聯兩個不同的密封，因此整個裝置在軸向方向需要很大的空間，實際安裝十分不便，且主密封仍然無法完全避免熱變形和泄漏問題，對封油的品質、物性也會有較高要求。二是在密封腔腔體外圍增設冷卻夾套，現有技術中有通過兩個相互連通的冷卻介質循環系統，對密封腔中高溫密封介質進行冷卻，以降低高溫帶來的汽化等問題，但是該密封冷卻循環系統較復雜，密封腔外部尺寸增大需占用較大空間，冷卻介質只對密封腔介質冷卻，無法解決密封端面摩擦溫升可能導致的汽化問題，且仍存在密封介質進入冷卻系統后向外界泄漏的可能。另一現有技術在密封靠近高溫側構建幾個類似迷宮密封的隔熱槽，使得高溫流體進入隔熱槽以達到隔熱作用，同時在密封另一側開設冷卻液通孔對密封進行冷卻，但是由于隔熱槽空間有限，當隔熱槽被高溫流體充滿之后其效果會下降，并且該密封的泄漏量不能得到保證。

綜上所述，現有用于密封高溫介質的機械密封裝置要么缺乏應對端面液膜汽化的能力，仍存在密封介質進入冷卻系統后向外界泄漏的可能，密封的穩定運行無法得到有效保證；要么采用復雜的密封結構及要求較高的隔離液或采用密封腔冷卻夾套及相應冷卻系統，帶來裝置整體復雜化、占據空間大、密封性能的影響因素增多、成本升高且沒有兼顧端面摩擦溫升問題，未能完全解決液膜汽化等問題。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出了一種適應高溫介質的非接觸式機械密封，能夠有效抑制端面液膜汽化、具有端面變形自適應性、能有效阻止介質泄漏。

本發明的技術方案是：一種適應高溫介質的非接觸式機械密封，包括彈性部件、動環座、左動環片、靜環、右動環片、波箔片、支撐環、壓板、軸、定位環、冷卻水出口、密封腔蓋、密封端蓋和冷卻水進口；

所述定位環、彈性部件和動環座依次安裝在軸上；

所述彈性部件一側與定位環連接，另一側與動環座的一側連接；