专利名称：单列交错流体动压槽上游泵送机械密封的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型的单列交错流体动压槽上游泵送机械密封，属于流体密封技术特别是机械密封技术领域。其主要是通过在密封动环或静环上开设一列长短交错且与一环形沟槽相连通的流体动压槽，来实现该非接触式机械密封具有良好的瞬间开启能力和及时排除固体颗粒能力的。
目前，在石油化工和石油工程中广泛使用着各种类型的机械密封，但由于它们存在有不同的缺陷和不足，使得现场使用的效果不尽人意。如US4212475所公开的一种具有单列螺旋槽的流体动静压结合型非接触式机械密封，是依靠螺旋槽的泵入效应来实现密封端面非接触的，主要用作离心压缩机的干气机械密封。但在高速旋转条件下，该密封很容易把隔离气体中的固体颗粒吸入密封端面之间而产生磨粒磨损，导致密封的早期失效。而US4290611是发明了一种亦具有单列螺旋槽的可实现高压上游泵送非接触式机械密封，是借助位于低压侧的流体动压槽将低压隔离液体泵送至高压侧而实现被密封流体的无泄漏，适用作输送液体的泵用轴封。与专利US4212475一样，该密封极易把隔离液体中的固体颗粒泵入密封端面之间而造成密封的磨损失效。在专利96216242.6中介绍了一种具有双密封坝的单列流体动压槽型非接触式机械密封，指出其具有较高的流体膜刚度和防固体颗粒能力，但一旦固体颗粒进入密封端面之间或形成，便不能及时排除，仍不可避免地产生磨粒磨损。专利00239203.8中介绍了一种新型的单列流体动压槽型非接触式机械密封，与前面已有的各种流体润滑非接触式机械密封相比，该新型机械密封具有优良的密封性能、更佳的工作稳定性和可靠性、良好的防固体颗粒性能和开停车功能、隔离流体的消耗量更小及使用范围更广等优点，但需要隔离流体辅助系统，使密封系统相对复杂，其使用范围受到一定的限制。
本实用新型的目的就在于避免上述现有技术的不足之处而提供了一种新型的单列交错流体动压槽上游泵送机械密封。它主要是针对现有的流体动压非接触式机械密封(如以上几例)存在的如因泵入固体颗粒而易发生磨粒磨损、启动性能差、开发出的具有理想的排除固体颗粒功能、良好的开启性能、出色的工作稳定性和可靠性的新型无泄漏上游泵送非接触式机械密封。
附
图1即为本实用新型专利的带缓冲液辅助系统密封结构示意图。
附图2即为本实用新型专利开设流体动压槽的密封动环示意图。
附图3为本实用新型专利的密封摩擦副横向剖面结构示意图。
附图4为本实用新型专利的不带缓冲液辅助系统密封结构示意图。
附图的图面说明如下1---轴(或轴套) 2---弹簧座 3---弹簧 4---助密封圈 5---密封动环6---密封箱 7---密封静环 8---辅助密封圈 9---压盖10---油封 11---油封盖12---长动压槽 13---短动压槽14---导流槽 15---密封坝本实用新型主要是通过在密封动环或静环上开设一列长短交错且与一环形沟槽相连通的流体动压槽，来实现该非接触式机械密封具有良好的瞬间开启能力和及时排除固体颗粒能力的。它主要由密封动环(5)、密封静环(7)等构成，其特征在于在密封动环(5)的端面开设一列特殊形式的流体动压短槽(13)，其动压槽的内径Dc1大于静环(7)的内径di，而静环(7)的内径di大于动环(5)的内径Di，从而在直径Dc1与直径di之间形成了一个密封坝，动压短槽(13)的外径Dc2小于静环(7)的外径do，而静环(7)的外径do小于动环(5)的外径Do，其中，在动压短槽(13)之间开设出数个间隔排列的动压长槽(12)，一直延伸到密封动环(5)的外径，即与高压侧相连通；同时，在动压槽的顶部开设一条环形沟槽，环形沟槽的径向宽度为(Dc-Dc2)/2，其深度h2≥动压槽的深度h1。
为了更好地实现本实用新型的上述目的，本实用新型的设计者是将动环端面上的流体动压槽型线设计成可以是螺旋线、圆弧线或直线。其动压短槽(13)的数量是动压长槽(12)数量的整数倍。其流体动压槽可以开在动环的端面上，也可以开在静环的端面上。
下面将结合附图和实施例来详述本实用新型的结构特点。
在实际设计和制造中，本实用新型的设计者按照附图2的设计要求设计和制造出本实用新型所述的单列交错流体动压槽上游泵送机械密封，即带有新型动压槽的密封动环，然后将其装配在常规的机械密封装置上，并按常规操作使用即可。该新型密封的工作原理是这样实现的在静止状态下，带有一定压力的被密封流体经动压长槽(12)和环形导流槽(14)进入与之连通的所有动压短槽(13)，而位于下游的密封坝(15)能防止进入密封端面之间的被密封流体继续向内径侧流动而产生泄漏。当密封瞬间起动时，流体动压槽(包括长短动压槽)把槽内的流体迅速向高压侧泵送，并形成具有一定刚度的流体膜及时把两密封面分开，从而阻止高压侧的被密封流体向低压侧的泄漏。而且，一旦外界固体颗粒进入密封面之间，动压短槽能够及时地把固体颗粒推向环形沟槽部位，进而通过与之连通的动压长槽把固体颗粒迅速排除至高压侧，有效避免了密封端面之间的磨粒磨损。附图4所示的结构为不带缓冲液辅助系统的上游泵送机械密封结构示意图。该密封结构一般用于被密封介质的危险性较低的场合。
与现有技术相比，本实用新型具有以下突出的优点
(1)型单列交错流体动压槽上游泵送机械密封可实现被密封流体的无泄漏，具有优良的密封功能，基本消除了对环境的污染。可适用于输送各种易燃、易爆、巨毒、昂贵等工艺流体的离心泵、离心压缩机、搅拌设备及其它旋转机械类轴封。
(2)具有良好的排除固体颗粒功能。可以避免把被密封流体中的固体颗粒泵送至密封端面之间造成磨粒磨损，因此，该密封可用于输送含有一定固体颗粒工艺流体的旋转机械类轴封。
(3)具有良好的瞬间启动性能，在静止状态下隔离流体直接注入密封面之间，瞬间启动时能迅速形成流体膜并把两密封面分离开来，消除了密封面之间瞬间的固体摩擦。故该密封亦适用作频繁开停的旋转机械类轴封。
该单列交错流体动压槽上游泵送机械密封具有优良的密封性能、无环境污染、摩擦功耗低、使用寿命长、良好的排除固体颗粒性能和开停车功能、使用范围广等优点，其成功的开发应用不仅可以提高我国机械密封技术水平，又能大大提高现行运行设备运行的稳定性和可靠性，节能降耗、降低环境污染程度和相应的环保投入，产生的经济效益和社会效益是相当可观的。
权利要求1.单列交错流体动压槽上游泵送机械密封，它主要是由密封动环(5)、密封静环(7)构成，其特征在于在密封动环(5)的端面开设一列特殊形式的流体动压短槽(13)，其动压槽的内径Dc1大于静环(7)的内径di，而静环(7)的内径di大于动环(5)的内径Di，从而在直径Dc1与直径di之间形成了一个密封坝(15)，动压短槽(13)的外径Dc2小于静环(7)的外径do，而静环(7)的外径do小于动环(5)的外径Do，其中，在动压短槽(13)之间开设出数个间隔排列的动压长槽(12)，一直延伸到密封动环(5)的外径，即与高压侧相连通；同时，在动压槽的顶部开设一条环形沟槽。
2.根据权利要求1所述的单列交错流体动压槽上游泵送机械密封，其特征在于所述的动环端面上的流体动压槽型线可以是螺旋线、圆弧线或直线。
3.根据权利要求1所述的单列交错流体动压槽上游泵送机械密封，其特征在于所述的动压短槽(13)的数量是动压长槽(12)数量的整数倍。
4.根据权利要求1所述的单列交错流体动压槽上游泵送机械密封，其特征在于所述的流体动压槽可以开在动环的端面上，也可以开在静环的端面上。
专利摘要一种新型的单列交错流体动压槽上游泵送机械密封，它主要是通过在密封动环或静环上开设一列长短交错且与一环形沟槽相连通的流体动压槽，从而改变了常规机械密封动环或静环的断面结构，并实现该非接触式机械密封具有良好的瞬间开启能力和及时排除固体颗粒能力的。
文档编号F16J15/40GK2534428SQ0127956
公开日2003年2月5日 申请日期2001年12月27日 优先权日2001年12月27日
发明者郝木明, 胡丹梅 申请人:中国石油天然气股份有限公司, 石油大学(华东)