[发明专利]一种在密封端面上开槽的高压机械密封

说明书

技术领域

本发明涉及流体机械的机械密封装置，特指一种在密封端面上开槽的高压机械密封，特别是入口为高压的化工循环泵、反渗透海水淡化用高压进水提升泵、高温高压锅炉给水泵等泵用的高压机械密封装置。

背景技术

在离心泵等旋转的流体机械机械中，为防止具有一定压力和温度的被输送介质泄漏，机械密封是常用装置。在离心泵中只需密封进口压力，通常，离心泵的进口压力都不会太高，普通的机械密封即可满足要求。但对于入口为高压的化工循环泵、反渗透海水淡化用高压进水提升泵、高温高压锅炉给水泵等，密封技术一直是个难题，常采用的办法有串联多级密封、全液膜机械密封。

串联多级密封结构太复杂，且轴向尺寸加大。

中国发明专利申请88109152.9公开的一种全液膜机械密封装置，该专利申请的是：在传统的机械密封的动环和静环密封面上设置环形动压发生槽道，槽道内充有液态工质，当机械设备运转时，随着动密封环的转速逐渐升高，槽道内的液态工质压力也不断升高，并向静密封环和动密封环两个密封端面之间扩散，形成具有一定压力的液体膜。从已公开的文件中可见该专利申请没有考虑机械密封端面间液膜相变直径大小问题，当液膜相变直径靠近端面外缘时，密封端面很难形成有效的液膜；摩擦端面处在边界润滑条件下工作，其许用PV值很低，反映到实际使用过程中，就是密封端面磨损或烧损。而当相变半径过小，小于端面内缘半径时，是全液膜密封，端面间是充满一层液体膜，特点是摩擦系数低，泄露流体为液体，但泄漏量较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种在密封端面上开槽的高压机械密封，包括密封动、静环，其特征在于：所开槽沿动密封环或者静密封环端面周相外圆分布，开槽数量、槽深可视密封压力、介质温度情况而定，一般来说所开槽数3＜n＜18，其深度h，0＜h＜b，b为环体厚度。考虑到相变直径的大小，应使相变直径尽量靠近端面内缘，以利于形成端面间液膜，同时又不会有太大的泄漏。通过在密封面上开动力槽，密封端面上就会形成一个相对的高压区域。该液膜的压力分布是从密封端面外缘呈线性递减直到进入动力槽。介质在经过动力槽时流体压力保持不变，然后再从动力槽处呈线性递减直到密封面内缘面。它能使机械密封端面产生动压效应，强化端面液膜的形成，改善密封端面的润滑条件，抑制液膜的相变。所开槽最好沿密封环端面周相外圆均匀分布，槽的形状可以是半圆形、矩形、月牙形、三角形、菱形或几种形状的复合槽。

本发明适用于所有液体机械密封。优点是：为机械密封提供有效的动压效应，提高机械密封本身的承受高压流体的能力，增加了密封的可靠性及使用寿命。

附图说明

图1是本发明的具体实施例剖面图  图2本发明的半圆形槽示意图

图3本发明的矩形槽示意图        图4本发明的月牙形槽示意图

图5本发明的三角形槽示意图      图6本发明的菱形槽示意图    

图7本发明的复合型槽示意图

图1中，1.旋转轴2.密封轴套3.动环传动座组件4.动环密封圈5密封圈挡圈6.动密封环7.静密封环8.静环密封圈9.静环压盖组件

具体实施方式

本发明作为高压锅炉给水泵轴端密封如图1所示，密封轴套2固定在旋转轴1上，动密封环6通过动环传动座组件3装在密封轴套2上，动环传动座组件3中包含有动密封环6的调节机构，以保证动密封环6和静密封环7的密封面具有良好的接触，动密封环6和轴套2之间由动环密封圈4保证无泄露，密封圈挡圈5是用来保证动环密封圈4的密封效果的，静密封环7固定在静环压盖组件9上，由静环密封圈8保证静密封环7和静环压盖组件9之间无泄露，在动密封环6上，开有如图2所示的半圆形槽道(8个)，高温高压液体流到密封端面上就会形成一个相对的高压区域，该液膜的压力分布是从密封端面外缘呈线性递减直到进入动力槽。介质在经过动力槽时流体压力保持不变，然后再从动力槽处呈线性递减直到密封面内缘面。它能使机械密封端面产生动压效应，强化端面液膜的形成，改善密封端面的润滑条件，抑制液膜的相变，稳定液膜的存在既能起到密封作用又能防止密封端面之间有过大的机械摩擦。经使用寿命、功耗、泄露量等指标都远远高于现有技术，已成功地应用于工业生产中。