[发明专利]一种接触式机械密封静环总成以及装配方法

说明书

技术领域

本发明属于机械密封技术领域，具体涉及一种适用于特殊工况（例如高压、高转速、高温、大轴径等）的接触式机械密封静环总成、以及该静环总成的装配方法。

背景技术

机械密封在石油、化工、航空等领域被广泛应用，主要用于这些领域的离心泵轴端密封。机械密封一般可以分为非接触式和接触式两种密封形式。近些年非接触式机械密封发展迅速，但由于密封端面为非接触，造成相对较大的泄漏量，所以，一些要求较高的场合依然需要使用接触式机械密封，并且接触式机械密封的应用范围很广。

用于特殊工况（例如高压、高转速、高温、大轴径等）的接触式机械密封，运行过程中，由于动、静环密封端面之间相互磨擦，产生大量的摩擦热，致使密封端面温升，产生较大的热应力，易引起密封端面热变形，甚至出现密封端面径向裂纹及材料粘接转移，造成磨损加剧及泄漏量增大等后果；动、静环密封端面处于混合摩擦状态，密封端面间含少量流体，在高温下易发生汽化，有时伴随有较大的汽鸣声，并有可能导致密封环碎裂；另外，密封端面间产生的过度热量，易引起O型橡胶圈硬化和开裂。上述问题都易造成密封失效，降低密封寿命。

动、静环密封端面之间大部分的摩擦生成热，通过热传导的方式传到动、静环中，动环和静环材质的热传导率越大，动、静环密封端面产生的热量传导越快；并配合冲洗液冲洗动、静环的外壁面，以起到降温效果。

发明内容

本发明提供一种接触式机械密封静环总成，利用热管原理，提高静环的传热效率，有效降低密封端面温度，减小密封端面的热应力及热变形，提高密封的稳定性以延长密封寿命。

为达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种接触式机械密封静环总成，包括静环本体和位于所述静环本体后端的端盖，所述静环本体的前端面为密封端面，所述静环本体上至少设置有一个后端开口的腔体，所述端盖用于密封所述腔体，所述腔体内设置有毛细芯材料和冷凝剂。

当所述静环总成工作时，所述密封端面处产生大量的摩擦热；所述腔体前端靠近所述密封端面的所述冷凝剂吸热被汽化为气态，使得所述腔体前端的气压增大，此时气态的所述冷凝剂向所述腔体内气压低的区域流动、并被冷凝为液态附着在所述毛细芯材料上，之后所述毛细芯材料将液态的所述冷凝剂向所述腔体的前端输送。

进一步的，所述端盖上开设有与所述静环本体的后端面相匹配的环形槽口，在所述槽口上缠绕有环氧基树脂或者喷涂有镍基合金。

进一步的，所述静环本体的圆周方向均布有多个扇环形的所述腔体。

进一步的，所述静环本体上开设有与所述腔体相连通的注入孔，所述冷凝剂通过所述注入孔注入。

进一步的，所述静环本体上设置有用于密封所述注入孔的堵头。

进一步的，所述腔体的前端面与所述密封端面之间的距离为0.8～1.2mm。

进一步的，在所述腔体的前端面和外径面上设置所述毛细芯材料，设置在前端面和外径面上的毛细芯材料是连续的。

进一步的，所述毛细芯材料为尼龙纤维或耐纶纤维。

进一步的，所述端盖通过焊接或过盈配合安装在静环本体后端面上。

进一步的，在所述静环总成制造过程中，对所述腔体内做抽真空处理，使得所述腔体内的压力所对应的冷凝剂的沸点介于所述静环总成正常工作状态下所述腔体内的最高温度和最低温度之间。

进一步的，所述静环本体的外侧包括靠近所述密封端面的承凸台和用于固定的固定台；当所述静环总成工作时，用于降低所述密封端面温度的冲洗液流经所述承凸台的外侧面；所述承凸台的外侧面上开设有若干凹槽。

进一步的，相邻的两个所述凹槽中心之间的距离为0.8~1.1mm。

进一步的，贴近所述密封端面的所述凹槽的中心与所述密封端面之间的距离为1～2mm。

进一步的，所述承凸台的外侧面上开设置有若干大小相等、错位分布的球面形的所述凹槽。

进一步的，所述球面型凹槽的深度与直径的比为0.12～0.15。所述球面型凹槽的深度为0.12~0.15mm。

进一步的，所述球面型凹槽的直径为0.8~1.1mm。

进一步的，所述承凸台的外侧面上间隔设置有环形的所述凹槽。

进一步的，所述承凸台的外侧面上开设置有若干大小相等、错位分布的三角形的所述凹槽。

基于上述的接触式机械密封静环总成，本发明还提供一种上述的接触式机械密封静环总成的装配方法，包括下述步骤：