[实用新型]非接触式机械密封装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种非接触式机械密封装置，更具体是涉及一种以磁悬浮方式工作的非接触式机械密封装置。

背景技术

流体膜非接触式机械密封是目前常用的一种轴端密封方式，由以相对的端面为密封面同轴设置的旋转密封环和静止密封环实现密封。旋转密封环可随旋转轴转动，静止密封环与机座上的相应固定结构定位连接，通过机组运行时在流体摩擦状态下，利用密封端面间充满一层完整的流体膜使旋转环和静止环彼此分离并实现动态密封。当今非接触式机械密封研究的主要方向之一，是提升密封运行的稳定性和可靠性，延长使用寿命。传统的流体膜非接触式机械密封存在两个问题：其一是无法主动调整密封端面间隙。因受密封系统本身及外界干扰，如密封环端面划痕、轴向窜动、力（热）变形、端面磨损、压力波动、操作不当等导致工况发生波动时，由于无法对密封间隙进行主动控制，密封稳定性可能会受到影响。其二是密封间隙大小及端面间流体膜稳定性严重依赖于机组工况及介质条件，特别是机组转速。密封面间较高的相对转速有利于获得更大的流体膜承载力和刚度，但给定机组的转速往往是不可改变或只能在一定范围内变化的，这就极大限制了高性能端面流体膜的形成，导致机械密封的性能和适用范围受到了限制。例如，在反应釜等低转速机器中，过低转速状态下该端面间流体膜的开启力和刚度无法使密封面正常分离，从而导致密封失效。这些问题都是现有非接触式机械密封技术亟待进一步解决和完善的。

随着生产技术的提高，各种旋转机械正朝着高性能化方向发展。石化、原子能、电力、核工业、宇航等领域向着无污染、长周期、低能耗、高效益的方向发展，使得机械密封技术及其应用环境变得更加复杂化，对于密封的可控性、可靠性、稳定性等都会提出更高的要求。但是传统的非接触式机械密封尚难以达到上述要求，必须研究开发新型的机械密封装置以满足工业生产和特殊情况的需要。

实用新型内容

    鉴于此，本实用新型提供了一种采用磁悬浮方式的非接触式机械密封装置，可以满意地解决上述问题。

    本实用新型的非接触式机械密封装置，基本结构中同样具有可随旋转轴转动的旋转密封环和与机座的固定结构相互定位的静止密封环，旋转密封环与静止密封环同轴设置，并以其轴向相对的端面为实现密封的密封面，其中：

a. 密封环结构体分别设置于第一密封单元和第二密封单元中，第一密封单元中的密封环结构体中包括有可作轴向位移且两轴向端面均为密封面的单一密封环及铁磁材料或永磁材料结构；

b. 第二密封单元中包括有同轴设置在第一密封单元的密封环结构体轴向两端的各一个密封环结构体，各密封环结构体中以保持有密封间隙的方式各设有一个分别与第一密封单元中的密封环轴相对的密封环及相应的电磁铁结构，各电磁铁结构分别以间隙方式与第一密封单元中密封环结构体的铁磁材料或永磁材料结构轴向相对，各电磁铁结构的电磁线圈分别与通电控制结构联接；

c. 当第一和第二密封单元之一中密封环结构体的密封环为旋转密封环时，另一个密封单元中密封环结构体的密封环则为静止密封环；

d. 在各密封间隙两侧的密封环结构体或密封面中的至少一侧上，设置有用于检测该密封间隙间距的对应传感结构，各传感结构分别也与所说电磁线圈的通电控制结构联接。所说的传感结构，可以选择和采用目前任何一种可以检测位移的传感器件，包括但不限于如目前已有报道和/使用的电容式位移传感器、电涡流式传感器、激光位移传感器、CCD成像传感器等。其中可作为优选的是电容式位移传感器和电涡流式传感器。

本实用新型上述结构中所说的密封环结构体的含义，是指其既可以直接为密封环的环体结构，也可以是在密封环的基体结构上以嵌置方式固定有密封环环体的组合结构体。所说的铁磁材料，可包括但不限于目前常用的硅钢或铁镍合金等材料；所说的永磁材料，包括但不限于目前已有广泛使用的钕铁硼材料或铁氧体等磁性材料。

在本实用新型上述机械密封装置中，对所说第一密封单元中的铁磁材料结构或永磁材料结构的设置方式，可以根据需要有多种不同的选择。例如，可以使所说该第一密封单元的密封环结构体直接采用为铁磁材料或永磁材料的密封环环体，或是采用在密封环的环体中嵌置有铁磁材料或永磁材料结构体等形式。

在以嵌置方式在第一密封单元的密封环结构体中设置所说的铁磁材料或永磁材料结构体时，对铁磁材料结构或永磁材料结构的具体设置，还可以根据需要有不同的选择。例如，可以使嵌置于密封环中的铁磁材料或永磁材料的结构体，以贯通密封环环体轴向两端面方式设置，或是采用在密封环环体的轴向两端以非贯通方式分别独立设置等方式。