[发明专利]一种改进的机械端面密封装置及其方法

说明书

总体上讲，本发明是涉及一种机械端面密封装置及其方法，特别是涉及到用于密封有毒的或腐蚀性流体的双端面机械密封装置及其方法。

机械端面密封装置很早就被用来密封轴箱与穿过该轴箱的相对转动轴之间的空间。这类密封装置通常包括一个主环，该环一般有一个平面的径向密封面，且安装并固定在轴箱内。该主环可以通过一个二次密封装置(如O型密封圈)安装在轴箱上。另外，该密封装置还包括一个配合环，安装在轴上且随之转动。与主环相同，配合环也有一个一般为平面的径向密封表面。配合环的径向密封表面与主环布置呈相对关系，且这两个径向表面受到偏置力作用呈密封接合。这种类型的密封装置在赛迪(J·Sedy)公布的美国专利No.4,212,475号中有所介绍，并已转让给作为本发明的同一受让人。

众所周知的结构已有很多，无论是应用一个单独的密封装置，或是在特殊的应用场合将多个机械端面密封装置一起使用。对于大多数的密封用途，包括泵、压缩机、搅拌机等类似设备。当密封对环境无害的流体时，使用单独的密封装置就足够了。但是，近来日趋严格的有关污染和有毒排放的要求形成了规章，呼吁有毒流体向环境的“零排放”。这样，在密封行业领域就提出需要有能解决有毒流体排放问题的密封装置。接近或满足零排放标准的一些可能的解决方案现已有人提出了。这些方案在密封设计上分为两大类，一种是“湿式”双体密封装置，另一种是磁力驱动泵形式。

“湿式”密封装置的一个例子可在颁给赛迪(J·Sedy)的美国专利No.4,290,611号中找到，它也转让给了本发明的共同受让人。该专利介绍了“双体密封”装置并给出图示(如图1所示)，该装置是利用了两个沿传动轴背靠背地布置的机械端面密封装置。这两个密封装置在其之间形成一个空腔，空腔中有润滑缓冲流体连续循环，用于对密封环进行冷却。该缓冲流体(通常是油)的压力一般比所密封的工艺流体的压力高0.34-1.36大气压(5-20磅/吋²)。据介绍，这种密封装置最理想的是密封腐蚀性流体，因为采用了无腐蚀性的缓冲流体，而使密封装置的金属零件与工艺流体隔离了。

4,290,611号专利所述的密封装置在某些特定场合中使用效果良好，但它不能用在所密封的工艺流体是气体或虽是液体但不允许有被缓冲流体所污染的场合。一般来说，油是常用的缓冲流体，但许多工艺流体能与油起反应，或工艺流体内不希望遭到油的污染。

美国专利US-4,212,475号公开了一种自对中螺旋槽端面密封装置，它在密封面上设置了许多螺旋槽，但也没有解决前述问题。

最近，磁力驱动泵已经被开发出来，它具有“零排放”的能力，但非常昂贵。对于这种类型的应用，轴只终止在轴箱壁处而不穿透轴箱，这样就取消了需使轴从中穿出的开口。泵送流体的叶轮封闭在轴箱的腔内，且与第一组磁体相连接。叶轮由布置在腔外的第二组磁体驱动。布置在外面的磁体在一台外部电机的作用下旋转，进而使封闭在轴箱腔内的与叶轮相连的磁体面旋转。由于轴箱是完全封闭的，且没有轴孔，所以在正常操作条件下不会发生流体透过轴箱而泄漏的情况。

同传统的机械端面密封装置相比，磁力驱动泵比较复杂和昂贵。传动叶轮的磁体需要有特殊的结构和特殊的轴承，以使磁体和联结叶轮的叶轮轴保持呈一条直线。另外，磁力驱动泵需要有冷却液流带走由于磁换和摩擦所产生的废热。

因此，本发明的目的在于提供一种价格低廉、结构简单、且具有“零排放”能力、和为满足日益规范化的环境对有毒流体排放的条例规定的密封装置及其方法，以供一般情况下使用。

根据本发明的防止轴箱内处于压力下的工艺流体沿旋转轴透过轴箱壁而泄漏的密封装置，上述密封装置包括：

一个第一旋转机械端密面封体，该密封体包括一个用于密封与轴箱联结处的固定密封环和一个用于密封与轴联结处的转动密封环，所述各环均有径向表面，它们包括一个环形、一般为径向伸展的密封面，与所述径向表面的其余表面隔开，而与所述密封环之另一个的面呈相对转动、相互配合的密封关系，所述密封环中的一个可相对另一个作轴向移动；

所述第一端面密封体的可相对转动的密封环，有一个所述密封面的第一圆周暴露在轴箱内所密封的工艺流体中，以及一个所述密封面的第二圆周暴露于所述中间腔中；