[发明专利]泵以及密封系统

说明书

泵具备：旋转轴(1)；叶轮(3)，其固定于旋转轴(1)；壳体(2)，其收容叶轮(3)；双重机械密封件(20)；密封室(25)，其收容双重机械密封件(20)；储油部(30)，其储存油；油供给管线(26)，其使储油部(30)与密封室(25)连通；第一油泵(31)，其对从储油部(30)供给的油进行加压并向密封室(25)输送；第二油泵(42)，其与第一油泵(31)并排配置；油出口管线(27)，其与密封室(25)连接；以及压力保持机构，其保持密封室(25)内的油的压力。

技术领域

本发明涉及具备有机械密封件的泵，特别是涉及具备有用于防止包含挥发性可燃成分、硫化氢等有害成分的流体泄漏的密封系统的泵。

背景技术

在精制石油、天然气等化石燃料时，需要将二氧化碳(CO₂)、硫磺(S)等杂质去除。硫磺在精制过程中被作为硫化氢(H₂S)回收的情况较多，存在在精制过程中使用的泵所处理的流体中包含较多该硫化氢的情况。硫化氢的毒性极高，在一旦泄漏到大气中的情况下，对人体带来严重的伤害，因此在处理硫化氢的泵中，对泵的设计需要给予万全的准备，以使硫化氢决不会向外部泄漏。

机械密封件是将泵的旋转轴贯通壳体的部位进行密封的重要的部件。机械密封件是使安装于旋转轴的旋转环和安装于壳体侧的固定环一边被适度的表面压力按压、一边滑动，来防止流体向泵的外部泄漏的装置。若旋转环和固定环在干燥状态下滑动，则滑动面因发热而在短期间损伤并无法维持密封功能，因此需要向滑动面以冷却和润滑为目的供给适量的液体。将这称为冲洗，并将向滑动面供给的液体称为冲洗液。将向机械密封件供给冲洗液的配管和设备/仪器的组合称为密封系统或者密封方案。根据泵的构造、处理的流体的种类存在各种密封系统。在泵操作液不具有毒性、起火性等有害性的情况下，能够将自身液体即泵操作液作为冲洗液供给。将这称为自冲洗。

在专利文献1中公开有如下构造，即：使被泵加压后的具有毒性、可燃性的液体通过旋转轴与静止部件的间隙，进入设置于内侧密封件与外侧密封件之间的隔间，与另外供给至隔间的流体(空气、蒸气)混合，并从密封室输送至泵外的再生系统。

由于使被泵加压后的具有毒性、可燃性的液体流入隔间内，因此供给至隔间的流体(空气、蒸气)变得比泵内的压力低，但与外部空气相比具有较高的压力。因此进入到隔间的具有毒性、可燃性的液体有可能通过外侧密封件而向外部流出。

在专利文献2中公开有如下密封构造，即：向设置于内侧的油膜密封件与外侧的油膜密封件之间的空间供给密封用的油，并在既不组装于固定侧也不组装于旋转侧的密封圈与固定侧以及旋转侧之间的间隙生成油膜。从油膜密封件压出的油与压缩机或者泵所加压的流体接触，并在之后被回收而再次被使用。即，在压缩机或者泵所加压的流体包含毒性或者可燃性流体的情况下，油在被毒性、可燃性流体污染的状态下使用。该油也向外侧的油膜密封件流动，因此存在被毒性、可燃性流体污染的油成为介质而将毒性、可燃性流体带出到外部空气的危险性。

在专利文献3中公开有对泵处理的泵液本身进行加压并向密封机构供给，且将其作为密封机构的防泄漏液体使用的技术。在泵停止时施加于密封机构的压力是与泵的排出压相当的压力，也作用于密封机构的外部空气侧的滑动圈和对置圈的滑动面。即，在泵液包含毒性、可燃性流体的情况下，有可能在外部空气的紧邻处存在危险的液体并向外部泄漏。

在泵操作液包含有害成分的情况下，有可能在有害液体从滑动面的间隙泄漏时向外部漏出，因而无法采用自冲洗。因此，为了防止有害液体从机械密封件的滑动面向外部漏出，采用将泵内侧的机械密封件与外部空气侧的机械密封件背对背(背面相对)排列的双重机械密封件。在该双重机械密封件中，需要向泵内侧的机械密封件与外部空气侧的机械密封件之间，以泵内部压力即比泵操作液的压力高的压力供给无害的冲洗液。为了如此操作，需要通过某加压单元加压冲洗液。在加压单元中使用冲洗液加压泵的方式、使用储能器的方式等已被实用化。这些冲洗方案已被API682规格化。