[发明专利]一种动静耦合密封控制方法及其装置

说明书

本发明提供一种动静耦合密封控制方法及其装置，在泵上安装动静耦合密封装置，所述动静耦合密封装置包括静态动密封环和静态静密封环组成的静态密封装置，动态动密封环和动态静密封环组成的动态密封装置。采用动静耦合方式，在泵正常运转工况下的动密封和泵停机工况下的的静密封。当泵在运转中，转子上作用着轴向力，该力将拉动转子轴向移动。本发明利用转子轴向力提供的预紧力，通过平衡孔和口环，控制预紧力大小，实现静态密封环和动态密封环的闭合和分离，本发明针对泵正常运转工况和停机工况给出优化的设计参数，提高本密封装置的密封性能。本发明具有实用性强，方法简单，精度较高等优点。

技术领域

本发明属于泵的密封领域，特别是一种动静耦合密封控制方法及其装置。

背景技术

起密封作用的零部件称为密封件或密封装置，简称密封。密封装置的主要功能有：一、防止机器内部的液体或者气体从两零件的结合面间泄露出去，二、防止外部的杂质、灰尘侵入，保持机械零件正常工作的必要环境。密封性能的程度直接关系到一个机器的工作质量和使用寿命，选用合理的密封装置很有必要。有些场合，密封性能的可靠程度尤为重要，比如飞机或航天器上的密封，毒气，毒液储罐，易燃、易爆气体储罐等的密封。

目前多数密封件已标准化、系列化，一般可根据工作条件和使用要求加以选用。密封的形式多种多样，作用和原理各不相同，如非接触式动密封，可以用在转速比较高的场合，但密封的可靠程度有限，接触式动密封密封可靠，但由于有摩擦磨损的存在，不宜用在旋转速度较高的场合。对于有一定的压力和转速较高的轴的密封要选用机械密封等。

但对于特定的场合，系列化的密封装置并不能满足要求，密封效果差，为此本发明提供一种动静耦合密封控制方法及其装置，可以应用于某些特殊的化工泵密封。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种动静耦合密封控制方法及其装置。本发明设计的动静耦合密封装置可以应用于某些特殊的化工泵密封装置。利用动态密封环和静态密封环耦合的方式，将泵运转时由于轴向不平衡而产生的轴向力作为预紧力，针对泵正常运转工况和停机工况给出优化的设计参数，有效地提高了泵的密封性能。

一种动静耦合密封控制方法，包括以下步骤：

在泵上安装动静耦合密封装置，所述动静耦合密封装置包括安装在轴套的套管部且靠近叶轮后盖板的静态动密封环与靠近静态动密封环并固定于压盖内腔中的静态静密封环所组成的静态密封装置，以及固定于轴套末端上的动态动密封环与靠近动态动密封环并固定于压盖内腔中的动态静密封环所组成的动态密封装置；所述静态密封装置和动态密封装置根据泵的工况分离与闭合，在泵正常运转工况下进行动密封，在泵停机工况下进行静密封；

所述动静耦合密封装置的分离与闭合是由对泵叶轮轴向力T的控制下作用的，通过泵的平衡孔、动口环和静口环配合调整预紧力F，当泵达到正常运转工况时，满足下列关系式：

当泵处于停机工况时，满足下列关系式：

F＝T＝0 式二

所述泵的叶轮出口直径R₂，叶轮动口环径向半径R_m，泄漏量q，叶轮有效轮毂半径R_h，比转速n_s与泵设计工况点性能参数之间适合以下关系：

式一、式二和式三中，

F—预紧力，N，其数值的±表示方向，+指向叶轮吸入口，-则相反方向；

T—叶轮轴向力，N，其数值的±表示方向，+指向叶轮吸入口，-则相反方向；

R_m—叶轮动口环径向半径，m；

R_h—叶轮有效轮毂半径，m；