[发明专利]变平衡直径、弹簧全防护型双端面机械密封

说明书

本发明变平衡直径、弹簧全防护型双端面机械密封，包括轴套、压盖、介质侧机械密封、平衡套、大气侧机械密封、补偿弹簧，介质侧机械密封静环(4)右端与压盖(2)内孔左端滑动配合，平衡套(5)左端与压盖(2)内孔右端滑动配合，大气侧机械密封的静环座(61)的左端内圆面与平衡套(5)右端外圆面滑动配合，在大气侧机械密的静环座(61)的左端设置补偿弹簧(8)与平衡套(5)配合，推动介质侧机械密的封静环(4)与动环(32)贴合。其通过平衡套(5)用一套补偿弹簧(8)对双端面机械密封进行补偿，随着压力条件的变化，平衡套(5)可以转换介质侧机械密封的平衡直径位置，始终保持合理的平衡系数，保证无论封液压力高低，介质侧机械密封端面的闭合力保持稳定。

技术领域

本发明涉及的是机械密封装置，特别是一种双端面机械密封装置，是一种适用于含颗粒、纤维、浅泥浆、造酒、制糖、酸牛奶、高岭土、煤浆、高浓度浆液等介质渣浆泵用的双端面机械密封装置。

背景技术

机械密封又称端面密封，是一种防止工作流体沿旋转轴泄漏的装置，由至少一对垂直于轴线在补偿机构弹力的作用以及辅助密封的配合下保持贴和并相对滑动的端面构成。构成机械密封的基本元件有：端面密封副、弹性元件、辅助密封、传动机构。

双端面机械密封是由两对密封端面组成的机械密封。相对单端面机械密封结构复杂，需设置外供封液系统，通常在两组密封端面之间组成的密封腔通入外供封液，起“封堵”和润滑密封端面的作用。

根据外供封液压力高低，双端密封机械密封分为：封液无压型双端面机械密封和封液有压型双端面机械密封。封液无压型双端面机械密封的两对密封端面间的封液压力低于密封腔压力。封液有压型双端面机械密封的两对密封端面间的封液压力高于密封腔压力。封液无压型双端面机械密封适用易汽化、易挥发的轻烃类介质。封液有压型双端面机械密封适用于腐蚀、高温、带固体颗粒及纤维润滑性差的介质。

传统的双端面机械密封，当结构和端面设计参数确定后，只能适用一种压力方向的工况，封液或是有压或是无压，不能同时适用封液有压和无压的两种工况。其中决定性因素就是机械密封端面的平衡系数。

平衡系数是指流体压力作用在补偿环上，使之对于非补偿环趋于闭合的有效作用面积(A_e)与密封面名义接触面积（A）之比为平衡系数（K），反应了密封端面的承载能力。平衡系数的大小，表示介质压力作用到密封端面的载荷程度，平衡系数的大小与密封端面的内外直径及平衡直径有关，当密封端面确定好后，想改变平衡系数时，可以通过改变平衡直径实现。

平衡系数计算公式：

K=A_e/A

K=(D₂²-D₃²)/(D₂²-D₁²)

K：平衡系数

D₂：摩擦副外径

D₁：摩擦副内径

D₃：平衡直径

机械密封的弹性元件对密封端面产生一定的预紧力，使密封端面在启动、停车或介质压力波动时能保持良好的结合；另外，弹性元件可以克服辅助密封圈与轴之间的摩擦力，使补偿环轴向移动，以补偿端面磨损后形成的间隙。在弹簧类机械密封中，圆柱螺旋压缩弹簧使用最广，但因其节距小容易被颗粒性或纤维性的介质堵塞，影响机械密封的浮动性和追随性。