[发明专利]动静压组合式端面密封装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转设备的端面密封装置，适用于包括各型压缩机、反应釜、泵等流体机械的旋转轴，特别是大型立式设备的旋转轴的端面密封。

背景技术

现代企业对旋转设备，如包括各型压缩机、反应釜、泵等流体机械，特别是大型立式设备，如核电站中要求密封寿命长、可靠性高的主泵等重要泵和/或设备的使用周期要求不断增长，对可靠性要求也逐步提高。因此对这些设备中易损部件之一的密封件也提出了更高的要求。为此，近年来技术要求较高的流体静密封和流体动密封技术应运而生。

目前已有报道和/或使用的各种流体静密封技术，虽然具有能保持较大的密封间隙，对加工精度要求相对较低等优点，但其对流体压力有特殊的要求，只能在某一压力范围内才能建立适用的流体静压效应，而且在起动时由于密封端面的紧密贴合，特别是在处于静止状态或起动瞬间(端面间隙为0)，其动、静环的贴合端面间有很大的粘附力。众所周知，其动、静环密封端面的光洁度很高，是粗糙度不低于0.2～0.4微米、平面度不大于0.0009毫米的平面。因此其贴合时将产生巨大的粘附力，而且还与真实接触面成正相关，特别是对立式旋转轴密封，还需要考虑静环组件的自重影响。这些因素都使盘车和起动需要很大的附加力矩以克服启动阻力，有时就会对设备，特别是对密封端面造成一定的损害。

另一方面，作为目前公知的流体动密封技术，由于其要求有很小的液膜间隙，因此对加工精度要求很严，流体通过该间隙时也会产生较大的温升，会出现使端面变形、液膜气化等问题，导致了密封性能的不稳定。

为进一步延长端面密封结构的使用寿命，提高可靠性，这些问题都有待进一步解决。

发明内容

针对上述情况，本发明将提供一种能突破传统单一动压密封和静压密封形式，即动静压组合方式的新的端面密封装置，可以满意地解决目前单一形式静压密封和动压密封存在的上述问题，实现了动静压密封作用和优势的合理互补。

本发明的动静压组合式端面密封装置，是在包括有可固连于密封部位静止部分的静环结构和可以随旋转体单元转动的动环结构的基本结构基础上，在所说的静环结构和动环结构相对的密封端面上，以相对应的方式分别由外向内设置为三个依次邻接排布的同心圆环形的端面密封区域：径向外侧的端面密封区域为在其两侧的对应部位间能形成向外侧开口的收敛型间隙结构的静压密封环区；中间的环形端面密封区域为在动环结构或静环结构的端平面上设置有流体动压浅槽的动压密封环区；位于内侧的端面环形密封区域为圆环平面的密封坝环形区。其中，在所说的动压密封环区中设置的流体动压浅槽，可以采用目前动压密封技术中已有报道和/或使用的在端面上设置的如常用的螺旋槽，以及如圆弧槽、直线槽、T型槽等其它形式的流体动压浅槽，槽深一般≤0.3mm。

通常，上述密封环装置外侧邻接的是流体的高压区，内侧为低压区，以使密封流体能进入密封端面。本发明上述结构密封装置中的动、静环密封端面中外侧的该锥面密封环区，可有利于高压区的密封流体进入密封端面中。与其相邻的动压密封环区中设置的流体动压浅槽，则可以相应的减小动、静环静止状态下其端面间紧密贴合所形成的粘附力，而且该流体动压浅槽也能引导高压流体更进一步顺利地流向低压侧的密封端面。进入浅槽区后的该密封流体，不仅能产生正常的静压效应使动、静环分离，当环旋转时浅槽中流体产生的动压力也能使动、静环分离，即能产生流体动、静压力的联合作用，大大地增加了使动、静环分离的开启力，将动、静环端面间的固体摩擦改变为流体摩擦，并使动、静环的密封端面在正常工作状态能保持所希望的液膜厚度。试验表明，在起动初期动、静环分离间隙很小时，动压的作用可占30％以上，当达到正常间隙时仍为以静压密封环区的静压力起主导作用。而在间隙波动时，其中密封流体的动、静压作用也能很好地互补而提高了密封可靠性。