一种具有环形流道的双端面机械密封装置的制作方法

本发明涉及油田开采领域，尤其涉及一种具有环形流道的双端面机械密封装置。

背景技术：

在海底采出的原油需要通过增压泵举升到地面，泵内介质与海水间存在6MPa左右的压差，需要可靠的机械密封隔绝泵内介质与海水，对于更换费用昂贵的海工装备不会考虑更换其中个别损坏的零部件，因此，保证机械密封的长时间稳定运行既可降低生产成本，也可保证生产的安全稳定。海底开采出的原油具有含沙量高，压力高等特点，机械密封的密封环长时间的持续摩擦会产生大量的热量，密封环及密封环座会受热变形，导致密封环上的配合着力点不一，加重密封环上的某些区域的磨损，导致密封失效，此外，原油中的沙等固体颗粒会进入到密封端面中，导致密封环的磨蚀，降低密封环的使用寿命，使密封失效。对于水下双螺杆泵用机械密封而言，在水下连续运行过程中一旦失效，双螺杆泵整体设备都要被舍弃，因此在保证密封效果的前提下，提高机械密封的寿命，可以有效提高设备的运行时间，大大节省生产经费。现有的机械密封结构是通过密封液与外部液体循环带走密封环上的热量，但在海底，这种方式实现困难且成本高昂；采用在密封环外加橡胶环隔绝固体颗粒来防止固体颗粒入侵，但当要举升的原油压力达到6MPa时，由于橡胶硬度低，因此橡胶会在压力的作用下紧贴于密封环上，影响动静环之间的相对转动。

技术实现要素：

本发明旨在解决上述问题，提供了一种具有环形流道的双端面机械密封装置，它在静环座内加装弯曲流道装置，使海水中的固体颗粒随环流而流动，可阻止固体颗粒进入泵内，加快了热量交换速度，其采用的技术方案如下：

一种具有环形流道的双端面机械密封装置，包括外壳、连接环、封盖、静环座、静环、动环、弯曲流道装置、动环座、动环座支撑、弹簧、辅助密封圈、轴套，所述轴套与转轴过盈配合，所述动环座支撑上设有第三螺纹孔，所述动环座支撑通过螺钉固定在轴套上，所述动环安装在动环座上，所述动环座通过弹簧与动环座支撑连接，所述动环座套在轴套上，所述辅助密封圈置于动环座和轴套之间的缝隙内，所述动环的右端与静环的左端紧密贴合，所述静环安装在静环座上，所述静环座夹在连接环和封盖之间，所述弯曲流道装置置于静环座内，所述封盖上设有第一固定销孔，所述封盖与静环座紧密贴合并通过销连接，所述弯曲流道装置上圆周分布有十个第一通孔，所述封盖、静环座、弯曲流道装置之间围成环状空间，所述封盖、弯曲流道装置、轴套之间围成环形沟槽，所述封盖、静环座与连接环紧密贴合，所述封盖通过螺钉固定在连接环上，所述连接环与外壳紧密贴合。

优选的，所述外壳为圆筒状，所述外壳上设有第一螺纹孔，所述外壳的两端分别设有八个螺纹孔，所述外壳与连接环通过螺钉连接。

优选的，所述连接环为圆环状，所述连接环的内环处设有圆环突起，所述连接环上均匀分布八个第二螺纹孔。

优选的，所述封盖内侧均匀分布有八个矩形突起，所述矩形突起与弯曲流道装置相接触并压紧弯曲流道装置。

优选的，所述静环座包括固定槽、静环座主体、第一辅助密封圈沟槽、第一轴孔、静环座内部空间、第二辅助密封圈沟槽、第二固定销孔、第二通孔，所述静环座主体上开有环状固定槽和八个圆周布置的扇形第二通孔，所述静环安装在固定槽内，所述静环座主体上开有第一辅助密封圈沟槽和第二辅助密封圈沟槽，所述第二辅助密封圈沟槽与固定槽相通，所述静环座主体的中心开有第一轴孔，所述第二通孔一端与固定槽连通，另一端与静环座内部空间连通，所述静环座主体上设有第二固定销孔，所述第二固定销孔与第一固定销孔相通。

优选的，所述弯曲流道装置包括静叶轮、动叶轮，所述静叶轮与动叶轮之间形成宽度为1mm的弯曲流道，所述静叶轮卡在静环座上，所述静叶轮的右端与封盖紧密贴合，所述动叶轮与轴套通过键连接。

优选的，所述静叶轮包括左部、中部、右部，所述左部包括凸起、第二轴孔、第一连接体、第四螺纹孔、左部主体、左部凸台，第三辅助密封圈沟槽，所述左部主体上设有八个圆周排列的扇形凸起，所述凸起插入静环座上的第二通孔中，所述凸起的厚度与第二通孔的深度相同，所述凸起的四周涂有橡胶，所述凸起的左端面与静环贴合，所述左部主体的外圆周面上固定有两个相对布置的第一连接体，所述第一连接体上设有第四螺纹孔，所述左部主体的右端设有左部凸台，所述左部凸台上设有第三辅助密封圈沟槽，所述左部主体的中心开有第二轴孔，所述中部包括第二连接体、第五螺纹孔、中部主体、中部第一凹槽、中部第二凹槽，所述中部主体的外圆周面上固定有两个相对布置的第二连接体，所述第二连接体上设有第五螺纹孔，所述中部主体的左端开有中部第一凹槽，右端开有中部第二凹槽，所述右部包括第三轴孔、第三连接体、第六螺纹孔、右部主体、右部凸台、第四辅助密封圈沟槽，所述右部主体的外圆周面上固定有两个相对布置的第三连接体，所述第三连接体上设有第六螺纹孔，所述右部主体的左端设有右部凸台，所述右部凸台上开有第四辅助密封圈沟槽，所述右部主体的中心开有第三轴孔，所述左部凸台插入中部第一凹槽内，所述右部凸台插入中部第二凹槽内。

优选的，所述动叶轮包括左叶轮、中叶轮、右叶轮，所述左叶轮、中叶轮结构相同，所述左叶轮包括第一叶轮、第一叶轮凸台、第一叶轮键槽、第一叶轮孔，所述第一叶轮固连在第一叶轮凸台上，所述第一叶轮凸台上开有第一叶轮键槽和第一叶轮孔，所述第一叶轮键槽和第一叶轮孔相通，所述右叶轮包括第二叶轮、第二叶轮凸台、第二叶轮键槽、第二叶轮孔、螺旋叶片，所述第二叶轮固连在第二叶轮凸台上，所述第二叶轮凸台上开有第二叶轮键槽和第二叶轮孔，所述第二叶轮键槽和第二叶轮孔相通，所述第二叶轮的两端上均固定有六片螺旋叶片，所述左叶轮、中叶轮、右叶轮与轴套均通过键连接，所述左叶轮的右端面与中叶轮的左端面贴合，所述右叶轮的左端面与中叶轮的右端面贴合，所述螺旋叶片的厚度为0.5mm，所述螺旋叶片采用后弯曲的方式，其前端与第二叶轮凸台圆周相切，后端点和前端点的连线与切线的夹角为30度。

本发明具有如下优点：

(1)静环座采用筒状结构，并开有八个圆周布置的扇形通孔，内部安装弯曲流道装置，弯曲流道装置上的八个凸起可以嵌入静环座的八个通孔内，使弯曲流道装置与静环接触并带走静环上的摩擦热量。

(2)弯曲流道装置包括动叶轮与静叶轮，动叶轮与静叶轮的结合使弯曲流道装置内部的流道弯曲，加大了弯曲流道装置内部与海水的接触面积，加快热量传递速度，此外，弯曲流道可阻挡海水中的固体颗粒，动叶轮上靠近环形沟槽的右叶轮上设有螺旋叶片，弯曲流道装置上开有数个通孔，右叶轮随转轴转动过程中，螺旋叶片会推动海水流动，使海水在环形沟槽、弯由曲流道装置、环状空间形成环流，环流可以加快热量交换，并使固体颗粒随环流而流动，阻止颗粒进入泵内。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1：本发明的整体剖视图；

图2：本发明的弯曲流道装置处剖视图；

图3：本发明的静环座剖视图；

图4：本发明的静叶轮剖视图；

图5：本发明图4的左视图；

图6：本发明图4的右视图；

图7：本发明图6的A-A剖视图；

图8：本发明的静叶轮左部剖视图；

图9：本发明的静叶轮中部剖视图；

图10：本发明的静叶轮右部剖视图；

图11：本发明的左叶轮侧视结构示意图；

图12：本发明的左叶轮正视结构示意图；

图13：本发明的右叶轮侧视结构示意图。

符号说明：

1、外壳，101、第一螺纹孔，2、连接环，201、第二螺纹孔，3、封盖，4、静环座，5、第一固定销孔，6、静环，7、动环，8、弯曲流道装置，81、静叶轮，82、动叶轮，83、第一通孔，9、固定槽，10、动环座，11、动环座支撑，12、第三螺纹孔，13、弹簧，14、辅助密封圈，15、轴套，16、环状空间，17、环形沟槽，18、静环座主体，19、第一辅助密封圈沟槽，20、第一轴孔，21、静环座内部空间，22、第二辅助密封圈沟槽，23、第二固定销孔，24、第二通孔，25、凸起，261、第二轴孔，262、第三轴孔，271、第一连接体，272、第二连接体，273、第三连接体，281、第四螺纹孔，282、第五螺纹孔，283、第六螺纹孔，29、左部主体，291、左部凸台，292、第三辅助密封圈沟槽，30、中部主体，301、中部第一凹槽，302、中部第二凹槽，31、右部主体，311、右部凸台，312、第四辅助密封圈沟槽，321、第一叶轮，322、第二叶轮，331、第一叶轮凸台，332、第二叶轮凸台，341、第一叶轮键槽，342、第二叶轮键槽，351、第一叶轮孔，352、第二叶轮孔，36、螺旋叶片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：

如图1-13所示，本发明一种具有环形流道的双端面机械密封装置，包括外壳1、连接环2、封盖3、静环座4、静环6、动环7、弯曲流道装置8、动环座10、动环座支撑11、弹簧13、辅助密封圈14、轴套15，所述轴套15与转轴过盈配合，所述动环座支撑11上设有第三螺纹孔12，所述动环座支撑11通过螺钉固定在轴套15上，所述动环7安装在动环座10上，所述动环座10通过弹簧13与动环座支撑11连接，所述动环座10套在轴套15上，所述辅助密封圈14置于动环座10和轴套15之间的缝隙内，所述动环7的右端与静环6的左端紧密贴合，所述静环6安装在静环座4上，所述静环座4夹在连接环2和封盖3之间，所述弯曲流道装置8置于静环座4内，所述封盖3上设有第一固定销孔5，所述封盖3与静环座4紧密贴合并通过销连接，所述弯曲流道装置8上圆周分布有十个第一通孔83，所述封盖3、静环座4、弯曲流道装置8之间围成环状空间16，所述封盖3、弯曲流道装置8、轴套15之间围成环形沟槽17，所述封盖3、静环座4与连接环2紧密贴合，所述封盖3通过螺钉固定在连接环2上，所述连接环2与外壳1紧密贴合。

优选的，所述外壳1为圆筒状，用于内部零部件的支撑，保护内部零部件，所述外壳1上设有第一螺纹孔101，所述第一螺纹孔101作为密封液的注液口，注入密封液以后通过拧入螺钉来封堵第一螺纹孔101，所述外壳1的两端分别设有八个螺纹孔，所述外壳1与连接环2通过螺钉连接。

优选的，所述连接环2为圆环状，所述连接环2的内环处设有圆环突起，所述连接环2上均匀分布八个第二螺纹孔201。

优选的，所述封盖3内侧均匀分布有八个矩形突起，所述矩形突起与弯曲流道装置8相接触并压紧弯曲流道装置8。

优选的，所述静环座4包括固定槽9、静环座主体18、第一辅助密封圈沟槽19、第一轴孔20、静环座内部空间21、第二辅助密封圈沟槽22、第二固定销孔23、第二通孔24，所述静环座主体18上开有环状固定槽9和八个圆周布置的扇形第二通孔24，所述静环6安装在固定槽9内，所述静环座主体18上开有第一辅助密封圈沟槽19和第二辅助密封圈沟槽22，所述第二辅助密封圈沟槽22与固定槽9相通，所述静环座主体18的中心开有第一轴孔20，转轴从第一轴孔20穿过，所述第二通孔24一端与固定槽9连通，另一端与静环座内部空间21连通，所述静环座主体18上设有第二固定销孔23，所述第二固定销孔23与第一固定销孔5相通。

优选的，所述弯曲流道装置8包括静叶轮81、动叶轮82，所述静叶轮81与动叶轮82之间形成宽度为1mm的弯曲流道，所述静叶轮81卡在静环座4上，所述静叶轮81的右端与封盖3紧密贴合，所述动叶轮82与轴套15通过键连接，可随轴套15一起转动。

优选的，所述静叶轮81包括左部、中部、右部，所述左部包括凸起25、第二轴孔261、第一连接体271、第四螺纹孔281、左部主体29、左部凸台291，第三辅助密封圈沟槽292，所述左部主体29上设有八个圆周排列的扇形凸起25，所述凸起25插入静环座4上的第二通孔24中，所述凸起25的厚度与第二通孔24的深度相同，所述凸起25的四周涂有橡胶，所述凸起25的左端面与静环6贴合，所述左部主体29的外圆周面上固定有两个相对布置的第一连接体271，所述第一连接体271上设有第四螺纹孔281，所述左部主体29的右端设有左部凸台291，所述左部凸台291上设有第三辅助密封圈沟槽292，所述左部主体29的中心开有第二轴孔261，转轴可从第二轴孔261穿过，所述中部包括第二连接体272、第五螺纹孔282、中部主体30、中部第一凹槽301、中部第二凹槽302，所述中部主体30的外圆周面上固定有两个相对布置的第二连接体272，所述第二连接体272上设有第五螺纹孔282，所述中部主体30的左端开有中部第一凹槽301，右端开有中部第二凹槽302，所述右部包括第三轴孔262、第三连接体273、第六螺纹孔283、右部主体31、右部凸台311、第四辅助密封圈沟槽312，所述右部主体31的外圆周面上固定有两个相对布置的第三连接体273，所述第三连接体273上设有第六螺纹孔283，所述右部主体31的左端设有右部凸台311，所述右部凸台311上开有第四辅助密封圈沟槽312，所述右部主体31的中心开有第三轴孔262，所述左部凸台291插入中部第一凹槽301内，实现静叶轮81的左部与中部的连接，所述第三辅助密封圈沟槽292内安装橡胶圈实现静叶轮81的左部与中部的密封，所述右部凸台311插入中部第二凹槽302内，实现静叶轮81的中部与右部的连接，所述第四辅助密封圈沟槽312内安装橡胶圈实现静叶轮81的中部与右部的密封，螺栓依次穿过第四螺纹孔281、第五螺纹孔282、第六螺纹孔283将静叶轮81的左部、中部、右部固定在一起。

优选的，所述动叶轮82包括左叶轮、中叶轮、右叶轮，所述左叶轮、中叶轮结构相同，所述左叶轮包括第一叶轮321、第一叶轮凸台331、第一叶轮键槽341、第一叶轮孔351，所述第一叶轮321固连在第一叶轮凸台331上，所述第一叶轮凸台331上开有第一叶轮键槽341和第一叶轮孔351，所述第一叶轮键槽341和第一叶轮孔351相通，所述右叶轮包括第二叶轮322、第二叶轮凸台332、第二叶轮键槽342、第二叶轮孔352、螺旋叶片36，所述第二叶轮322固连在第二叶轮凸台332上，所述第二叶轮凸台332上开有第二叶轮键槽342和第二叶轮孔352，所述第二叶轮键槽342和第二叶轮孔352相通，所述第二叶轮322的两端上均固定有六片螺旋叶片36，所述左叶轮、中叶轮、右叶轮与轴套15均通过键连接，所述左叶轮的右端面与中叶轮的左端面贴合，所述右叶轮的左端面与中叶轮的右端面贴合，所述螺旋叶片36的厚度为0.5mm，所述螺旋叶片36采用后弯曲的方式，其前端与第二叶轮凸台332圆周相切，后端点和前端点的连线与切线的夹角为30度。

转轴贯穿在泵内外，转轴与泵之间存在一个圆周间隙，因此首先将整个装置由左向右装入转轴，轴套15与转轴过盈配合，外壳1的外表面与泵壳孔的内表面贴合，泵壳外表面与连接环2的左端面贴合，连接环2上设有均匀分布的八个第二螺纹孔201，连接环2通过螺钉固定在泵壳上，此时连接环2左侧的零部件处于泵壳内，右侧的零部件处于泵壳外，开泵运行以后，轴套15随转轴一起转动，带动动叶轮82、动环7、动环座10、动环座支撑11、弹簧13随转轴一起转动，泵壳外的海水首先经过环形沟槽17，然后进入静叶轮81与动叶轮82之间形成的弯曲流道，动叶轮82上带有螺旋叶片36的右叶轮的旋转搅动周围海水，周围海水由弯由曲流道装置8上的第一通孔83进入环状空间16，环状空间16与泵壳外的海水相通，因此泵壳外的海水在右叶轮的带动下在环形沟槽17、弯由曲流道装置8、环状空间16形成环流，海水中的固体颗粒也随环流而动，剩余的固体颗粒会被左叶轮、中叶轮周围的弯曲流道阻挡，弯曲流道增加了装置与海水的接触面积，弯曲流道装置8的凸起25通过与静环6相接触带走静环6和动环7的摩擦热，环流使海水带走弯曲流道装置8的热量、阻止固体颗粒进入泵内。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。