專利名稱：離心泵用螺旋槽非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械密封技術(shù)領(lǐng)域，確切地說它是螺旋槽非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)在離心泵類(Pumps)轉(zhuǎn)軸上的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
作為流體機(jī)械的離心泵類的轉(zhuǎn)軸密封通常采用軟填料密封(Soft Packings)、浮環(huán)密封(Floating Ring Seals)及機(jī)械密封(Mechanical Seals)。它們除了不可避免的泄漏外，還由于磨擦磨損常常導(dǎo)致其密封功能的失效(70％的泵停機(jī)維修是密封故障引起的)，即使運(yùn)行正常情況下也消耗著很大的能量(如軟填料密封的功耗約為泵功率的5％)。上個(gè)世紀(jì)末出現(xiàn)了螺旋槽非接觸端面機(jī)械密封，其端面結(jié)構(gòu)由兩部分組成一是一組螺旋溝槽(Spiral Groove)，它被一組螺旋脊臺(tái)(Spiral Ridge)均勻間隔；二是與槽臺(tái)相連的環(huán)行密封壩(Seal Dam)。在運(yùn)行時(shí)它們產(chǎn)生兩個(gè)力學(xué)效應(yīng)流體動(dòng)壓效應(yīng)和逆流泵汲效應(yīng)(Up-Stream Pumping)，前者形成非接觸、后者造成負(fù)泄漏(即將流體從低壓側(cè)泵送到高壓側(cè))。專利US Pat.3804 424、CN 2236047公開了一種螺旋槽端面密封結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是將螺旋槽非接觸逆流泵機(jī)械密封系統(tǒng)應(yīng)用于離心泵類的轉(zhuǎn)軸上并提供該密封裝置。離心泵用螺旋槽非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)由非接觸無泄漏機(jī)械密封、非接觸輔轉(zhuǎn)軸助密封及緩沖流體支持系統(tǒng)及泵軸與泵體組成，將螺旋槽非接觸逆流泵機(jī)械密封裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)安裝在離心泵的轉(zhuǎn)軸上、而將螺旋槽非接觸逆流泵機(jī)械密封裝置的浮動(dòng)環(huán)安裝在泵體上，形成非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)；密封腔通過密封支持系統(tǒng)為其提供壓力低于泵工作腔的負(fù)泄漏的緩沖流體(如油、水等中性介質(zhì)，須與泵流程介質(zhì)相容)；另于外側(cè)加裝螺旋泵柱面非接觸輔助密封，其轉(zhuǎn)動(dòng)件裝于泵軸上、而靜止件裝于泵體上，以對(duì)大氣環(huán)境側(cè)密封中性的緩沖流體；螺旋槽機(jī)械密封裝置的其中之一的密封環(huán)體的端面上設(shè)有一定徑向?qū)挾鹊沫h(huán)形密封壩及與其相連并沿徑向向內(nèi)(或/和向外)延伸、且延周向分布的數(shù)個(gè)具有一定深度(0.001～1mm)的螺旋槽以及間隔等量的螺旋脊；螺旋槽也可是魚刺(人字)形螺旋槽、Y形螺旋槽、L形螺旋槽和圓弧槽、直斜線槽以及三維的V形螺旋槽等；各類螺旋(及圓、直)槽與密封壩的排列形式也可是螺旋(及圓、直)槽(和其脊)位于密封環(huán)體端面的外徑邊、而密封壩相應(yīng)位于端面的內(nèi)徑邊；各類螺旋槽的旋向也可是逆時(shí)針的；各類螺旋槽也可設(shè)在浮動(dòng)環(huán)上；密封支持系統(tǒng)提供的緩沖流體也可是壓力高于泵工作腔的中性氣體，如N2、CO2、純凈空氣及水蒸汽(與流程介質(zhì)相容)等，此時(shí)螺旋槽非接觸逆流泵密封將轉(zhuǎn)化為氣體潤(rùn)滑非接觸順流泵機(jī)械密封；輔助轉(zhuǎn)軸密封也可是柱面碳環(huán)密封、浮環(huán)密封和機(jī)械密封以及螺旋槽非接觸機(jī)械密封等；螺旋槽機(jī)械密封裝置可是單級(jí)排列、兩級(jí)或三級(jí)串聯(lián)排列；離心泵軸1也可是立式的。
本發(fā)明的要點(diǎn)在于它的結(jié)構(gòu)及工作原理。其工作原理是，根據(jù)流體動(dòng)力潤(rùn)滑原理，上述的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)4相對(duì)浮動(dòng)環(huán)5的轉(zhuǎn)速足夠時(shí)，具有粘性的緩沖流體在環(huán)體端面10上有利的楔形螺旋槽12的作用下，便產(chǎn)生動(dòng)壓開啟力和剪切泵汲流動(dòng)，從而使機(jī)械密封達(dá)到非接觸和負(fù)泄漏的理想狀態(tài)。所述的螺旋槽的加工可采用機(jī)械或非機(jī)械加工方法。離心泵用螺旋槽非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有可以形成機(jī)械密封的非接觸運(yùn)行、即在其工作中無摩擦磨損，且保持密封無泄漏(即負(fù)泄漏)，使高參數(shù)離心泵類(如原油/液化天然氣輸送泵、含有泥沙的地表水輸送泵、核冷卻劑循環(huán)主泵以及化工流程中危險(xiǎn)介質(zhì)輸送泵等)運(yùn)行安全可靠、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的II-II剖視圖。
圖3為本發(fā)明的魚刺(人字)形螺旋槽結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明的Y形螺旋槽結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明的L形螺旋槽結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明的圓弧螺旋槽結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為本發(fā)明的直線螺旋槽結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為本發(fā)明的三維V形螺旋槽結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為圖2中螺旋槽的螺旋(及圓、直)槽(和其脊)與密封壩分別位于密封環(huán)體端面的外徑邊與內(nèi)徑邊的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10為圖1的局部視圖(螺旋泵柱面非接觸密封)。
具體實(shí)施例方式離心泵用螺旋槽非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)由非接觸無泄漏機(jī)械密封、非接觸輔轉(zhuǎn)軸助密封及緩沖流體支持系統(tǒng)及泵軸與泵體組成，將螺旋槽非接觸逆流泵機(jī)械密封裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)4安裝在離心泵類的轉(zhuǎn)軸1上、而將螺旋槽非接觸逆流泵機(jī)械密封裝置的浮動(dòng)環(huán)5安裝在泵體14上(見圖1)，形成非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)；密封腔9通過密封支持系統(tǒng)8為其提供壓力低于泵工作腔2的負(fù)泄漏的緩沖流體(如油、水等中性介質(zhì)，須與泵流程介質(zhì)相容)；另于外側(cè)加裝螺旋泵柱面非接觸輔助密封，其轉(zhuǎn)動(dòng)件6裝于泵軸1上、而靜止件7裝于泵體14上，以對(duì)大氣環(huán)境側(cè)3密封中性的緩沖流體；螺旋槽機(jī)械密封裝置的其中之一的密封環(huán)體的端面10上設(shè)有一定徑向?qū)挾鹊沫h(huán)形密封壩11及與其相連并沿徑向向內(nèi)(或/和向外)延伸、且延周向分布的數(shù)個(gè)具有一定深度(0.001～1mm)的螺旋槽12以及間隔等量的螺旋脊13(見圖2)；螺旋槽12也可是魚刺(人字)形螺旋槽(見圖3)、Y形螺旋槽(見圖4)、L形螺旋槽(見圖5)和圓弧槽(見圖6)、直斜線槽(見圖7)以及三維的V形螺旋槽(見圖8)等；各類螺旋(及圓、直)槽與密封壩的排列形式也可是螺旋(及圓、直)槽(和其脊)位于密封環(huán)體端面的外徑邊、而密封壩相應(yīng)位于端面的內(nèi)徑邊(見圖9)；各類螺旋槽的旋向也可是逆時(shí)針的；各類螺旋槽也可設(shè)在浮動(dòng)環(huán)上；密封支持系統(tǒng)提供的緩沖流體也可是壓力高于泵工作腔的中性氣體，如N2、CO2、純凈空氣及水蒸汽(與流程介質(zhì)相容)等，此時(shí)螺旋槽非接觸逆流泵密封將轉(zhuǎn)化為氣體潤(rùn)滑非接觸順流泵機(jī)械密封；螺旋泵柱面非接觸輔助轉(zhuǎn)軸密封(見圖10)也可是柱面碳環(huán)密封、浮環(huán)密封和機(jī)械密封以及螺旋槽非接觸機(jī)械密封等；螺旋槽機(jī)械密封裝置可是單級(jí)排列、兩級(jí)或三級(jí)串聯(lián)排列；離心泵軸1也可是立式的。
權(quán)利要求
1.一種離心泵用螺旋槽非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)由非接觸無泄漏機(jī)械密封、非接觸輔轉(zhuǎn)軸助密封及緩沖流體支持系統(tǒng)及泵軸與泵體組成，其特征在于將螺旋槽非接觸逆流泵機(jī)械密封裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)4安裝在離心泵的轉(zhuǎn)軸1上、而將螺旋槽非接觸逆流泵機(jī)械密封裝置的浮動(dòng)環(huán)5安裝在泵體14上，形成非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心泵用螺旋槽非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)，其特征在于密封腔9通過密封支持系統(tǒng)8為其提供壓力低于泵工作腔2的負(fù)泄漏的緩沖流體(如油、水等中性介質(zhì)，須與泵流程介質(zhì)相容)；另于外側(cè)加裝螺旋泵柱面非接觸輔助密封，其轉(zhuǎn)動(dòng)件6裝于泵軸1上、而靜止件7裝于泵體14上，以對(duì)大氣環(huán)境側(cè)3密封中性的緩沖流體。
3.一種如權(quán)利要求1所述的離心泵用螺旋槽非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)，其特征在于所述的螺旋槽機(jī)械密封裝置的其中之一的密封環(huán)體的端面10上設(shè)有一定徑向?qū)挾鹊沫h(huán)形密封壩11及與其相連并沿徑向向內(nèi)(或/和向外)延伸、且延周向分布的數(shù)個(gè)具有一定深度(0.001～1mm)的螺旋槽12以及間隔等量的螺旋脊13。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離心泵用螺旋槽非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)，其特征在于所述的螺旋槽12也可是魚刺(人字)形螺旋槽、Y形螺旋槽、L形螺旋槽和圓弧槽、直斜線槽以及三維的V形螺旋槽等。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離心泵用螺旋槽非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)，其特征在于所述的各類螺旋(及圓、直)槽與密封壩的排列形式也可是螺旋(及圓、直)槽(和其脊)位于密封環(huán)體端面的外徑邊、而密封壩相應(yīng)位于端面的內(nèi)徑邊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的離心泵用螺旋槽非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)，其特征在于所述的各類螺旋槽的旋向也可是逆時(shí)針的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的離心泵用螺旋槽非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)，其特征在于所述的各類螺旋槽也可設(shè)在浮動(dòng)環(huán)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離心泵用螺旋槽非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)，其特征在于所述的密封支持系統(tǒng)提供的緩沖流體也可是壓力高于泵工作腔的中性氣體，如N2、CO2、純凈空氣及水蒸汽(與流程介質(zhì)相容)等，此時(shí)螺旋槽非接觸逆流泵密封將轉(zhuǎn)化為氣體潤(rùn)滑非接觸順流泵機(jī)械密封。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離心泵用螺旋槽非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)，其特征在于所述的輔助轉(zhuǎn)軸密封也可是柱面碳環(huán)密封、浮環(huán)密封和機(jī)械密封以及螺旋槽非接觸機(jī)械密封等。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心泵用螺旋槽非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)，其特征在于所述的螺旋槽機(jī)械密封裝置可是單級(jí)排列、兩級(jí)或三級(jí)串聯(lián)排列。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心泵用螺旋槽非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)，其特征在于所述的離心泵軸1也可是立式的。
全文摘要
一種應(yīng)用于機(jī)械密封技術(shù)領(lǐng)域中的離心泵用螺旋槽非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)。將螺旋槽非接觸逆流泵機(jī)械密封裝置安裝在離心泵類的轉(zhuǎn)軸上、形成非接觸無泄漏機(jī)械密封系統(tǒng)，同時(shí)密封腔通過密封支持系統(tǒng)為其提供壓力低于泵工作腔的負(fù)泄漏的緩沖流體(當(dāng)其為壓力高于泵工作腔的氣體時(shí)，螺旋槽非接觸逆流泵密封將轉(zhuǎn)化為氣體潤(rùn)滑非接觸順流泵機(jī)械密封)，另于外側(cè)加裝螺旋泵柱面非接觸輔助密封、以對(duì)大氣環(huán)境側(cè)密封中性的緩沖流體。該系統(tǒng)具有可以形成機(jī)械密封的非接觸運(yùn)行、即在其工作中無摩擦磨損，且保持密封無泄漏，使高參數(shù)離心泵類運(yùn)行安全可靠、壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)F04D29/08GK1492152SQ0313419
公開日2004年4月28日 申請(qǐng)日期2003年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月1日
發(fā)明者徐萬福 申請(qǐng)人:徐萬福