一种用于高温易汽化介质的机械密封装置的制作方法

本发明属于机械密封技术领域，具体涉及一种用于高温易汽化介质的机械密封装置。

背景技术：

流体最基本的物理性能是粘度和汽化压力，随流体的种类和温度的不同，其润滑性相差较大，这是因为其粘度影响机械密封摩擦端面的摩擦系数。常温水一般密封性能良好，机械密封有相当长的无故障使用寿命，但随着温度的升高，水的粘度和汽化压力急剧下降，当温度达到一定高度时流体变成气液混合状态。在全液相或全气相介质中，密封的滑动端面能获得良好的润滑，而在气液混合相介质中，在机械密封的滑动端面难以维持稳定的流体膜，液膜减薄，液膜承载能力降低，机械密封端面在不稳定的似气相状态下工作，在较高载荷下，介质受热汽化而转变为固体摩擦，密封面间会产生干摩擦，使端面间的液膜闪蒸爆裂，导致端面开启，喷雾泄露，致使机械密封常常非正常失效。低粘度易气化流体用机械密封的设计需考虑的问题很多，除需要选择适宜的密封材料，运用合适的密封液系统外，密封端面及结构设计的合理性也起很重要的作用。

技术实现要素：

本发明提供了一种在高温易汽化、介质润滑性差的苛刻工况下仍然能够正常使用的机械密封。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于高温易汽化介质的机械密封装置，包括机械密封，所述机械密封包括动环组件和静环组件，动环组件的动环和静环组件的静环的密封面紧密贴合形成摩擦副，所述摩擦副的其中一个所述密封面靠近外圆处开设有月牙形流体动压槽，所述密封面的中部开设有橄榄形凹槽，橄榄形凹槽为中间宽两端窄式结构，另一个所述密封面设置为光滑平面。

所述用于高温易汽化介质的机械密封装置为单端面集装式机械密封装置或双端面集装式机械密封装置。

所述单端面集装式机械密封装置包括机械密封，所述机械密封的动环组件套设在轴套外表面上，轴套套设在泵轴上，所述机械密封的静环组件安装于压盖内孔，所述压盖背部内孔里设置有节流衬套，所述压盖与泵盖背部通过螺栓固定安装，泵盖与压盖组成密封腔，所述机械密封位于密封腔内，所述压盖上开设有急冷口和排液口。

所述双端面集装式机械密封装置由内侧机械密封和外侧机械密封两套机械密封组成，所述内侧机械密封和外侧机械密封的动环组件均套设在轴套外表面上，轴套套设在泵轴上，所述内侧机械密封的静环组件安装于内侧压盖内孔，所述内侧压盖固定安装在泵盖背部，且内侧压盖和泵盖组成内侧密封腔，所述内侧机械密封位于内侧密封腔内，所述内侧压盖背部设置有外侧压盖，且外侧压盖和内侧压盖组成外侧密封腔，所述外侧机械密封位于外侧密封腔内。

本发明的有益效果：

1、摩擦副外沿的月牙形流体动压槽与中部的橄榄形凹槽相结合，可强化密封端面液膜，改善密封面润滑状态，抑制液膜相变，产生流体动压效应；

2、机械密封旋转，橄榄形凹槽中间宽两端狭窄，进入橄榄形凹槽内的汽化介质由中间宽阔地带进入狭窄的橄榄槽末端，可对其形成挤压作用，促使其液化的同时因橄榄形凹槽内压力升高还可对紧密贴合的密封面产生开启力，从而防止其因介质汽化无润滑液而干磨损坏；

3、橄榄形凹槽两侧形状相同，因此设计时可不考虑设备旋向问题，适用性强；

4、采用单端面机械密封时，机械密封尾部加节流衬套、压盖设急冷口和排液口，急冷口可通冷却液或蒸汽，从背部给机械密封降温，泄露介质可通过排液口引导至安全地带排放，防止高温水泄露伤人；

5、本发明结构简单，与原有机械密封相比成本增加有限，效果却很明显；

6、除高温热水外该种机械密封适用于所有高温易汽化、介质润滑性差的苛刻工况。

附图说明

图1为本发明实施例1单端面用于高温易汽化介质的机械密封装置结构示意图；

图2为本发明实施例2双端面用于高温易汽化介质的机械密封装置结构示意图；

图3为本发明用于高温易汽化介质的机械密封装置中机械密封结构示意图；

图4为本发明用于高温易汽化介质的机械密封装置中机械密封摩擦副端面结构示意图；

1-泵盖，2-泵轴，3-轴套，4-机械密封，401-静环，402-动环，5-节流衬套，6-压盖，7-密封腔，8-急冷口，9-排液口，10-内侧机械密封，11-外侧机械密封，12-内侧压盖，13-内侧密封腔，14-外侧压盖，15-外侧密封腔，16-月牙形流体动压槽，17-橄榄形凹槽，18-摩擦副，19-密封面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

本实施例用于高温易汽化介质的机械密封装置为单端面集装式机械密封装置。

如图1、图3和图4所示，一种用于高温易汽化介质的机械密封装置，包括机械密封4，所述机械密封4包括动环组件和静环组件，机械密封动环组件的动环402与静环组件的静环401的密封面紧密贴合形成摩擦副18，所述摩擦副18的其中一个所述密封面19靠近外圆处开设有月牙形流体动压槽16，所述密封面19的中部开设有橄榄形凹槽17，橄榄形凹槽17为中间宽两端窄式结构，另一个所述密封面19设置为光滑平面，当机械密封4高速旋转时，介质由橄榄形凹槽17中间宽处流向橄榄尖端部分，随着橄榄形凹槽17截面积的变窄，流经橄榄形凹槽17的汽化介质受到挤压，迫使其升压凝结的同时上升的压力加大了两密封面19的间隙，防止了因介质汽化，紧密相贴的两密封面19间因无液膜发生干磨而损坏，由于橄榄形凹槽17两端均为平滑收缩至一点的结构，因此无论机械密封4旋向为哪个方向均可正常使用。

所述用于高温易汽化介质的机械密封装置为单端面集装式机械密封装置，所述单端面集装式机械密封装置包括机械密封4，所述机械密封4的动环组件套设在轴套3外表面上，轴套3套设在泵轴2上，所述机械密封4静环组件安装于压盖6内孔，所述压盖6背部内孔里设置有节流衬套5，所述压盖6与泵盖1背部通过螺栓固定安装，泵盖1与压盖6组成密封腔7，所述机械密封4位于密封腔7内，所述压盖6上开设有急冷口8和排液口9。

泵端密封腔7压力高于外界大气压，高温易汽化介质先进入月牙形流体动压槽16，月牙形流体动压槽16对其外圆附近的介质进行搅动，促进密封腔7内介质流动及热量传递，引导介质进入密封面间隙，强化液膜，并排走因摩擦副18摩擦生热，摩擦副18周围介质受热汽化而产生的气体，然后介质沿摩擦副18外圆流向内孔再沿轴套3流向外界，该种情况下介质由高温高压端流向低温低压端，汽化的介质遇冷重新凝结成水滴，水滴流经橄榄形凹槽17时储存在橄榄形凹槽17内再次形成液膜，以弥补因高温水汽化造成的摩擦副18间液膜减薄对密封面19造成的损害，机械密封4中节流衬套5、急冷口8和排液口9的设置，防止了机械密封4失效后高温水泄露伤人，同时急冷口8可通冷却液或蒸汽给摩擦副18降温，密封一旦泄露高温介质由排液口9导流到安全地带进行排放或收集。

实施例2

本实施例用于高温易汽化介质的机械密封装置为双端面集装式机械密封装置。

如图2、图3和图4所示，一种用于高温易汽化介质的机械密封装置，包括机械密封4，机械密封4包括动环组件和静环组件，机械密封4静环组件的静环401与动环组件的动环402的密封面紧密贴合形成摩擦副18，所述摩擦副18的其中一个所述密封面19靠近外圆处开设有月牙形流体动压槽16，所述密封面19的中部开设有橄榄形凹槽17，橄榄形凹槽17为中间宽两端窄式结构，另一个所述密封面19设置为光滑平面。

所述用于高温易汽化介质的机械密封装置为双端面集装式机械密封装置，所述双端面集装式机械密封装置由内侧机械密封10和外侧机械密封11两套机械密封组成，内侧机械密封10和外侧机械密封11的动环组件均套设在轴套3外表面上，轴套3套设在泵轴2上，所述内侧机械密封10静环组件安装于内侧压盖12内孔，所述内侧压盖12固定安装在泵盖1背部，且内侧压盖12和泵盖1组成内侧密封腔13，所述内侧机械密封10位于内侧密封腔13内，所述内侧压盖12背部设置有外侧压盖14，且外侧压盖14和内侧压盖12组成外侧密封腔15，所述外侧机械密封11位于外侧密封腔15内。

双端面集装式机械密封装置有两种情况：

一种是外侧密封腔15通常压介质做封液，泵端内侧密封腔13压力高于外侧密封腔15，高温易汽化介质沿摩擦副18外圆流向内孔再沿轴套3流向外侧密封腔15，介质由高温高压端流向低温低压端，汽化的介质遇冷重新凝结成水滴，水滴流经橄榄形凹槽17时储存在橄榄形凹槽17内再次形成液膜，以弥补因高温水汽化造成的摩擦副18间液膜减薄对密封面造成的损害，泄露的高温易汽化介质流入外侧密封腔15内，当泄漏量超出正常值时连接于外侧密封腔15的储液罐内液位超过监测点，液位开关发出报警信号；

另一种是外侧密封腔15通高压介质做封液，此时泵端内侧密封腔13压力低于外侧密封腔15，因外侧密封腔15封液为经过冷却加压的低温高压封液，低温封液沿内侧机械密封10摩擦副18端面间隙流向内侧密封腔13，水滴流经橄榄形凹槽17时储存在橄榄形凹槽17内，一方面阻挡内侧密封腔13高温汽化介质流到外侧密封腔15，另一方面还可给因介质汽化造成密封面19干摩擦的机封提供润滑，当泄露量超出正常值时连接于外侧密封腔15的储液罐内液位低于监测点，液位开关发出报警信号。