具有多套机械密封的耐高压冲洗系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种离心栗的轴封冲洗系统。特别是涉及一种多级多套顺装机械密的串联而形成逐级压力递减的具有多套机械密封的耐高压冲洗系统。
【背景技术】
[0002]在离心栗和转子栗轴封系统的API682标准附录D中标准密封52、53冲洗方案系统内部循环流体的压力各有不同，如图1和图2所示是52冲洗方案的现有技术，两套面向背配置机械密封之间的液体是不带压力且可以循环流动的缓冲液。其中，
[0003]图1和图2是现有技术2CW-CW带有缓冲液的集装双接触式湿密封，是不带压力(与大气相通)且可以循环流动的缓冲液冲洗系统原理简图(图1)和内部结构细节示意图(图2)，它的作用主要是对介质端机械密封摩擦副进行冷却。2004版的API682标准里第115页‘ A.4对密封选择程序表7-表9的说明’中第117页‘ A.4.11方案52 ’内容:
[0004]方案52或布置2不加压双封系统用于不允许出现向大气侧泄漏的工况。方案52系统由双密封注入其中缓冲流体组成。在密封储罐内装有缓冲流体，密封罐的出口与排气装置相通，从而保持缓冲流体的压力接近大气压力。内侧密封泄漏的结果是介质泄漏到缓冲液中。实际上总会有一定的泄漏发生。
[0005]方案52在蒸汽压高于缓冲流体压力的非聚合洁净介质中使用时效果最好。这类介质在密封罐中会发生闪蒸，蒸汽逸出到排气装置。如果介质的蒸汽压力低于缓冲流体或密封储罐压力，泄漏出来的流体将保持液态并会污染缓冲流体。
[0006]如果内侧密封泄漏不能及时发现，则大量工艺流体将取代缓冲流体，使两个密封之间完全充满介质。在这种情况下，外侧密封泄漏会导致介质逸出大气。
[0007]方案52不宜用于脏的或易聚合介质。在这种情况下应考虑选用方案53。
[0008]图3和图4是53冲洗方案的3CW-FB配置，两套机械密封之间带有高于栗腔物料的压力并且可以循环流动的阻隔液的面向背集装双接触式湿密封冲洗系统原理简图(图3)和内部结构细节示意图(图4)，该系统有两个作用，一个作用是对介质端机械密封摩擦副进行冷却，另一个作用是一旦介质端机械密封泄漏，泄漏的方向一定是阻隔液泄漏到栗腔的物料里，绝不会是物料泄漏到阻隔液里继而泄漏到大气端机械密封之外的大气里去污染环境。2004版的API682标准里第115页‘A.4对密封选择程序表7-表9的说明’中第117页‘A.4.12方案53a、53b、53c’ 内容:
[0009]方案53或布置3加压双封系统用于不允许向大气侧泄漏的工况。方案53a系统由双封及注入其中的阻塞流体组成。阻塞流体在密封储罐内，该储罐的压力高于栗密封腔的压力约1.5巴(23psi)。内侧密封泄漏的结果是阻塞流体漏入介质中，在实际应用中，总会发生一定的泄漏。如果密封腔压力变化明显或大于500psig，利用差压调节器使外密封压力大于栗密封腔压力20-25psi，可减小外密封应力。
[0010]方案53b也是加压双封，它与方案53a不同的是利用气胆式蓄压器产生的压力来维持密封的循环。
[0011]方案53c也是加压双封，它是采用活塞式蓄压器使压力维持的密封腔压力之上。
[0012]与方案52相比，方案53更多的是用在脏的、具有磨蚀性或易聚合介质中。在这样的环境中，若选用方案52，可能会损害密封端面或给缓冲流体系统带来问题。方案53的两个缺点必须考虑:第一，实际使用时总会有一定的阻塞流体漏入介质中。通常，这种泄漏是微小的，其泄漏量可通过观察密封罐液位来监测。因此介质必须能容许阻塞流体对其产生少量的污染。第二，方案53系统依赖于密封罐的合适压力。如果密封罐压力下降，系统将开始出现类似于方案52或不加压双封的工作状况，无法实现完全密封。特别是随着时间的推移，内侧密封的泄漏方向将发生反向，阻塞流体被工艺流体污染，继而发生问题，包括可能出现的密封失效。
[0013]无论是选择单端面或是双端面机械密封，也无论是采用API682标准中的任何冲洗方案，离心栗的总压力都是由一套机械密封单独完成。无非有下面三种情况:
[0014]1、单端面机械密封:高压物料端与低压大气端只有唯一的一套机械密封来阻隔(API682中的布置I)，所以只有这套机械密封来承担整个离心栗的总压力差。
[0015]2、采用API682标准里52冲洗方案:由于两套机械密封(如图2，介质端机械密封和大气端机械密封)之间缓冲流体是无压的(与大气相通)，所以只有单套的介质端机械密封来承担整个离心栗的总压力差(API682中的布置2)。
[0016]3、采用API682标准里53冲洗方案:由于两套机械密封(如图4，介质端机械密封和大气端机械密封)之间阻隔流体的压力高于高压端栗腔物料的压力(API682中的布置3)，所以介质端机械密封所承受的是阻隔流体与高压端栗腔物料之间的压力差；由于阻隔流体的压力高于栗腔物料的压力，而且高压的阻隔流体与低压的大气之间仅仅有一套大气端机械密封来阻隔，所以这一套机械密封承担着比整个离心栗的总压力更大的压力差。
[0017]上述的这些问题始终制约着离心栗承受不住高压，因为在现有技术中机械密封是离心栗里所有部件最薄弱的环节，如果不改进机械密封的承压能力，栗壳做得再厚，其它零件的强度做得再高也是无济于事，一旦离心栗里的物料压力超过了单套机械密封的承压能力，该离心栗马上就泄漏，离心栗要是泄漏了就无法正常工作，甚至于造成停产。
【发明内容】
[0018]本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够大大提高离心栗承受压力的能力的具有多套机械密封的耐高压冲洗系统。
[0019]本发明所采用的技术方案是:一种具有多套机械密封的耐高压冲洗系统，包括有由栗壳、设置在栗壳内的叶轮和一端连接所述叶轮的栗轴构成的离心栗，所述栗轴的另一端通过设置在所述栗壳出轴孔上的高压端机械密封伸出栗壳，端头通过联轴器连接用于驱动叶轮旋转的电机，所述栗轴连接联轴器的这端通过设置在轴承座上的轴承定位，并且所述栗轴的外部套有轴套，所述轴套通过轴套密封圈与所述的栗轴固定连接，所述的轴套在位于所述栗壳和轴承之间的外部通过由第一至第N个密封压盖首尾密封相连形成有第一至第N个缓冲液腔体，每一个密封压盖高压侧的轴孔处都设置有一组与所述的轴套密封连接的机械密封，每一个密封压盖的进液口通过一个进液管路对应连接一个内部装有缓冲液的蓄压器的出液口，每一个密封压盖的出液口通过一个出液管路对应连接所述蓄压器的进液口，靠近栗壳的这个密封压盖的底部与所述栗壳密封连接。
[0020]所述N个缓冲液腔体中的压力由邻近轴承的压力最低的第N缓冲液腔体到临近栗壳的压力最高的第I缓冲液腔体为依次增加。
[0021 ]所述N个缓冲液腔体中每相邻两个缓冲液腔体之间的压差为:
[0022]P邻=P物+N
[0023]P邻:相邻两个蓄压器之间的压力差，也是每一套机械密封所承受的压力差。
[0024]所述的每一个密封压盖高压侧的机械密封中的静环与动环构成一对摩擦副，其中，所述的静环与所对应的密封压盖固定连接，所述的动环与所述的轴套固定连接。
[0025]所述栗壳内的介质压力小于与栗壳相邻的第一缓冲液腔体内缓冲液的压力。
[0026]所述栗壳内的介质压力大于与栗壳相邻的第一缓冲液腔体内缓冲液的压力。
[0027]所述N为大于2的整数。
[0028]本发明的具有多套机械密封的耐高压冲洗系统，可以大幅度提高现在离心栗耐高压的能力。具有如下效果:
[0029]1、有效降低机械密封摩擦副的PV值(P是密封腔压力，V是机械密封动、静环之间的相对线速度，PV值是两者的乘积，其值越高使用寿命就越低，是衡量机械密封使用寿命的重要指标)。
[0030]2、API682中52和53冲洗方案中的蓄压器等元件都是国际标准的基本配置，所以不用改变任何现有技术装备，仅仅按照本发明调整蓄压器的压力就能让现有离心栗的耐压承载力提高一倍。
[0031]3、从理论上讲，只要栗轴足够长，也就是说有足够的空间能够布置足够多数量的机械密封，那么，无论物料的压力有多高，我们只要增加机械密封的数量就可以满足化工工艺高压物料的要求。
[0032]4、可以把轴承箱作为某一密封腔(如图5)，不但使得轴承箱一腔两用，而且还能有效地缩短支撑点与受力点的距离。
[0033]5、所采用的蓄压器是标准件，所以便于实现。
[0034]6、结构简单，占用空间小，便于操作，生产成本低。
[0035]7、有了本发明，从此轴封的冲洗系统就多了一个以前从没有过的降低压力差的功會K。
[0036]8、有了本发明就有了设计、制造高压离心栗的手段，同时也有了人为通过降低PV值来提高机械密封使用寿命的有效手段。
[0037]9、应用本发明可以在提高离心栗的耐高压能力和延长机械密封使用寿命的同时只要在高压物料的介质端进行变化能够达到API682标准里的布置2和布置3的目的。
[0038]10、只要在高压物料的介质端进行变化就能做到API682标准里的每一种定位。
【附图说明】
[0039]图1是现有技术52标准冲洗方案结构示意图；
[0040]图2是现有技术52标准冲洗方案的内部结构[0041 ]图3是现有技术53标准冲洗方案结构示意图；
[0042]图4是现有技术53标准冲洗方案的内部结构示意图；
[0043]图5是本发明的耐高压冲洗方案结构示意图；
[0044]图6:是本发明的耐高压冲洗方案的内部结构示意图。
[0045]图中
[0046]A:高压物料端处的压力位置B:大气低压端处的压力位置
[0047]1:栗轴2:轴套
[0048]31?3N:第一密封压盖?第N密封压盖4:高压端机械密封
[0049]5:机械密封6:叶轮
[0050]7:栗壳8:轴承座
[0051]9:联轴器10:电机
[0052]11:轴承121?12N:第一缓冲液腔体?第N缓冲液腔体
[0053]13:出液管路14:进液管路
[0054]15:蓄压器
【具体实施方式】
[005