[实用新型]一种适用于变压环境的液体机械密封装置

说明书

一种适用于变压环境的液体机械密封装置，包括动环、静环、弹力元件、排液管、直动型溢流阀、多级次调压滑阀和多级次压盖，调压滑阀包括活塞、弹性体密封圈、金属波纹管和调压溢流环；活塞在调压溢流环上沿轴向滑动，弹性体密封圈分内外两个圈分别安装在活塞环的径向内外侧；所述调压溢流环上加工有多级次的调压溢流孔，所述的调压溢流孔连通着两个相邻介质腔体，其开启受活塞端面力、金属波纹管弹力和内外弹性体密封圈摩擦力三者代数和大小的控制；多级次调压滑阀和其对应的压盖从左至右依次顺序安装，并使用螺栓与机器壳体连接压紧密封。

技术领域

本实用新型涉及液体机械密封装置设计领域，具体涉及一种适用于变压环境的液体机械密封装置，特别适用于海洋与江河环境下各类潜航器旋转设备的轴端用机械密封装置。

背景技术

在江河、湖泊及海洋等水域环境中，潜航器的压力并不是恒定不变的，每下潜100m，压力就增加1MPa，所以水域环境中水压随潜航器潜深不断变化也是该环境中的一大特点。对于现有的液体密封装置而言，其弹性元件提供的弹簧力和机械密封的平衡比是固定的，随着潜航器在下潜和上浮的过程中，随着装备外压的不断变化，机械密封在运行过程中将面临端面比压急剧变化、液膜易破裂和稳定性变差等问题，从而影响机械密封使用的性能和寿命。

国内学者顾永泉(机械密封的失效模式与临界平衡比的计算.中国石油大学学报:自然科学版,1996(6):51-54)和陈文毅(泵用机械密封平衡比的研究.排灌机械工程学报,1993(2):3-5)的研究表明，密封端面闭合力与平衡比和介质压力有关，端面闭合力不仅随着密封介质压力增大而增加，而且随着平衡比增大而增加。而国内外涉及变压机械密封的专利很少，中国全国船舶标准化技术委员会于1988年专门制定了相关专业标准《船用泵轴的变压力机械密封》，但是该份标准中所涉及的变压力机械密封主要由主密封(单端面、内装、平衡型)和应急密封(填料混合组装压盖型)两部分组成，这里涉及的主密封实际上仍然是普通机械密封，对变压的适应能力是非常有限的，必将面临上述问题而无法避免变压带来的麻烦。此外，在主密封无法避免上述问题产生失效的情况下，应急密封是混合组装压盖型填料密封，在长时间运行状态下无法避免与转轴之间的磨损、径向间隙增大、泄漏上升等问题，因此安全可靠性低。特别是对下潜深度较大的潜航器如潜艇、深潜器，作为普通机械密封的主密封，则必将面临更严重的端面液膜破裂、端面液膜汽化、端面快速磨损等问题，而在运行状态调整填料密封必将带来更大泄漏的潜在威胁，是一种无法适应深潜需求的变压力机械密封，迫切需要改进。

因此，针对海洋等水域环境中压力随深度不断变化这一挑战，实用新型一种通过实时改变机械密封的平衡比或/和闭合力，以提高机械密封在水域压力波动环境下的端面液膜稳定性，解决困扰有关海工装备艉轴密封无法适应海洋环境的问题，具有重要的实际意义。

发明内容

本实用新型要克服现有的机械密封结构对海工装备或潜航器在海洋或江河等水域环境下变深潜航适应性较差的问题，提供一种适用于水域环境下变深半自适应液体机械密封装置，该机械密封系统结构随着介质压力变化，其平衡比或/和闭合力发生相应的变化，从而增加机械密封适应环境的能力，提高机械密封的性能和使用寿命。

本实用新型的技术方案是：

一种适用于变压环境的液体机械密封装置，包括静环12、动环13，其特征在于：还包括设置在静环12背部的多级次的调压装置，所述的调压装置包括弹力元件1、排液管2、直动型溢流阀3、调压滑阀6和压盖4；所述的调压滑阀6包括金属波纹管5、活塞9、外侧弹性体密封圈8、内侧弹性体密封圈10和调压溢流环7，金属波纹管5和活塞9沿垂直于静环12的端面的轴向布置；所述活塞9的左端面是承受密封介质液压的承压面，所述活塞9在调压溢流环7上沿轴向滑动，所述内侧弹性体密封圈10、外侧弹性体密封圈8分别安装在活塞环的径向内外侧，所述金属波纹管5的一端焊接在活塞9上，另一端焊接在压盖4上；第一级次的活塞9的左端面直接连通静环12、动环13之间的机械密封端面间液膜的密封介质，次级活塞9的左端面连通一个由调压滑阀6、调压溢流环7右端面及压盖4包围而成的密封介质腔室；