[发明专利]压缩机机械密封及包括该机械密封的离心压缩机

说明书

本发明涉及压缩机的机械密封及包含该机械密封的离心压缩机。

用于离心压缩机箱体和轴之间的传统机械式密封如图7，其示为传统机械式密封的剖面图。

二环形转动滑块33通过冷缩装配法安装在环形支撑件32上，每一滑块33的外端表面36构成一滑动表面，并与一与之相对的静止滑块34接触以对转动滑块33施加一定压力。转动滑块33和静止滑块34用于防止滑动区液体从离心压缩机内泄漏出来。转动滑块33的外径是一固定值。

为了确定用于冷缩装配的适当载荷，应考虑两滑块材料的硬度。滑块在其滑动表面需要具有小的摩擦。由于常用于腐蚀性气体作业，如硫化氢，故滑块必须耐腐蚀。总之，必须具有小的磨损，以使该滑块至少连续使用2-3年。

基于以上原因，硬质材料如碳化硅适合于制造上述滑块。但是，碳化硅是脆性材料，当滑块承受载荷过大时，滑块表面会产生裂纹。

另一方面，图7所示传统机械式密封的滑块33和支撑件32在冷缩装配以后，转动滑块33的外周缘在支撑件32的内伸配合部37之棱边38处被支撑。因此，收缩应力作用在转动滑块33圆周上一非常小的区域。这将在转动滑块33和支撑件32的接触面上导致应力集中，并可能在转动滑块33的外表面产生裂纹。

为了减小应力集中，应考虑将支撑件32上的配合部37的棱边38加工成如图6所示的圆角。

但是，棱边38的圆角不能防止转动滑块33沿轴线方向发生偏移。这里需要进一步考虑由离心力引起的附加径向应力。

离心压缩机在高速运转时，收缩应力将增大。当要求最大冷缩配合载荷不超过某一值时，安装时的冷缩装配载荷必须低于一适当值。

因此，所发生转动滑块33偏离轴线或滑落，是由于离心压缩机在运转或安装时，产生外部冲击力而滑块没有得到足够的支撑力的缘故。

此外，当上述滑块用于如下离心压缩机上，即转速为5000-20000rpm，轴功率为300-800kw，轴直径为100-200mm，密封压强为0.5-2MPa时，支撑部分的圆周速度变得很大，支撑件32会由于离心力而发生弯斜。转动滑块33因此而沿径向向外发生偏移，这一偏移在运转时会减小转动滑块33和支撑件32间的过盈配合量。

为解决这一问题，需要在冷缩装配时事先给定一个较大的过盈配合量。

在日本公开实用新型5-3737/1993中，描述了一由陶瓷制成的机械式密封。虽然该密封有一面板，其凸肩是陶瓷制成，但它所说明的仅仅是如何防止异物进入密封区，并没有详细说明怎样在离心压缩机上使用。

下述发明要解决的问题是提供一个能消除前述现有技术中存在问题的机械式密封，并且具有易于制造、可靠性高的特性。

此外还提供了一使用高速、高可靠性密封的离心压缩机。

解决前述问题的用于压缩机的机械式密封，包括一固定在转轴上并与之一起转动的支撑件，一由硬质材料制成的并用冷缩装配法安装在该支撑件上的环形转动滑块；一在所述转动滑块端面上施加压力的静止滑块，其中，所述转动滑块上包括至少一个圆周凹槽，该凹槽是由于其外径比转动滑块圆周上其他部分小而形成，同时前述支撑件包括一与所述圆周凹槽啮合的内伸配合部。

该配合部至少一个棱边倒成圆角更为有利。

当该机械式密封用于如下离心压缩机上，即转轴直径为100-200mm，转速为5000-20000rpm，轴功率为300-800kw，密封压强为0.5-2MPa时，所述圆周凹槽底部的外径应以小于圆周其他部分外径0.01-0.1mm为好，且(或者)前述配合部的圆棱边应有0.05-0.2mm的曲率半径为好。

在一择优结构中，前述转动滑块具有一增大了的传热面积。

所述转动滑块宜于用碳化硅制造。

本发明涉及的机械式密封具有可靠性高、结构简单的特点，因而易于制造。

离心压缩机以转速5000-20000rpm，密封压强0.52MPa，转轴外径100-200mm工作时，应采用本发明提供的机械式密封，以获得高的可靠性。

本发明的其他目的，优点和新的特点在以下结合附图详细说明以后将会很清楚。

图1为本发明所述离心压缩机的轴向剖面图。

图2为用于图1所示离心压缩机上机械式密封的轴向剖面图。

图3为本发明所述机械式密封第一种实施例主要部分的剖面图。

图4为本发明所述机械式密封第二种实施例主要部分的剖面图。

图5为本发明所述机械式密封第三种实施例主要部分的剖面图。

图6所示为支撑件配合部有圆形倒角棱边的机械式密封。