[发明专利]平衡膜-阻隔体协同型密封系统

说明书

本发明涉及一种密封系统，特别涉及一种平衡膜-阻隔体协同型密封系统。

有些机器工作时，机壳壁面被运动部件所贯穿，这时若机壳内外存在压力差，就会有流体工质经过贯穿部分的间隙进出机壳。这个传质过程常会对机器或外界产生有害的作用。现有密封技术采用：（1）在间隙部分放入填料的填料密封，（2）设计平面贴合的端面保证间隙最小的机械密封，（3）增加浮动环提高波动阻力的浮动密封，（4）把间隙设计成多次曲折形状的迷宫密封。所有这些密封技术都无一例外地在运动部件与机壳间的间隙处采取密封措施，提高流动阻力，因此无法使上述传质过程完全中止，特别是长时间积累的漏泄量仍是可观的。当这种漏泄会给机器或外界带来严重的有害影响时，目前尚无可靠的密封技术对付。

有些情况下，机壳内外压力差不是机器正常工作的必要条件，仅仅由于与机器工作无关的其它原因，机壳内外产生了一定的压差。

本发明的目的是在这类有运动部件贯穿的密封系统中，通过使机壳内外压力随时平衡而使传质过程中止，保证漏泄量减至微小程度。

本发明一反过去在机壳漏泄间隙处采用单方面治理达到堵漏的传统做法，而是配合传统密封措施，另外在机壳的其余部分上附加一个结构即平衡膜，利用它与常规阻隔体密封协同作用来保证机壳内外压力始终平衡，由此达到减少泄漏至最小量。

本发明的结构原理如附图所示，其中1是阻隔体密封，2是机器，3是机壳，4是固体填充物，5是化学吸附剂，6是剩余空间，7是柔性平衡膜，8是可变容积。

这种协同型密封系统适用于初始状态下机壳3内外压力平衡的情形时，机器2在工作时机壳3内外压力产生了波动，从而在阻隔体密封1处形成压力差，在此压力差作用下，机壳3内外流体发生交流，即产生了传质过程，如果在此传质过程中，包含在机壳3内部或外部的流体中具有某些有害物质，它们会使机器或者外界环境发生危害，这时就可通过在机壳3的壁面上加设由柔性不透质（气或液）的膜匣即柔性平衡膜7形成一个附加的可变容积8，如果外界压力升高或机壳3内压力下降，柔性平衡膜7在内外压差作用下使可变容积减小，根据物理学的波义耳定律，机壳3内的压力便提高到与外界压力相同的地步，如果外界压力减小或机壳内压力升高，柔性平衡膜7在内处压力差作用下使可变容积增大，依据波义耳定律，机壳3内的压力立即减小到与外界压力相同，这样就保证了整个工作过程中机壳3内外的压力始终平衡，从而在传统的阻隔体密封1处无法形成压力差，确保外界与机壳3内不发生传质过程，有害物质也就不会出入机壳3。

上面在阐明这种协同型密封系统原理时用到了波义耳定律，这是指机壳3内外的工质是气体而言，若同是液体，这种结构也一样有效，但平衡膜这时传递了流体静压力，根据流体力学原理，静压在流体介质中是均匀传递的，亦即巴斯噶原理，平衡膜的结构与材料保证了内外压应力之差是十分微小的，因而密封效果是一样有效的。

当机壳3内外的工质为气体时，为了减小可变容积8，应当在机壳3内放入尽量多的固体填充物4以求尽量减小机壳3内的剩余空间6，因为按照波义耳定律，可变容积8的大小取决于内外压力差的波动最大范围和机壳3内初始剩余空间的大小。

当机器2可能受到外界有害物质侵入时，尚可在机壳3内放置少量化学吸附剂5，以吸附外界可能侵入的微量有害物质。

当外界可能受到机内排出的有害物质时，则可在外界加设过滤器（图中未画入）。

本发明的特有内容集中在柔性平衡膜7所包围成的可变容积8的作用上，由它协同传统密封保证高品质的密封指标。

本发明利用物理学简单的原理，提出结构简单、作用可靠的系统方案，与现有密封技术相比，主要特点如下：

1、漏泄量极低，特别是长时间积累漏泄量是现有密封技术无法相比的;

2、结构简单易行;

3、作用安全可靠;

4、有很好的节能效果，平衡膜的运动几乎是无摩擦的;

5、通用性强，利用本发明的原理与结构方案可解决不同对象的密封与安全要求;

6、实施技术要求一般，并无特殊的材料或工艺要求;

7、无易耗磨蚀部件的添加，保证了密封系统的寿命较长;

8、不管被密封工质的气体还是液体，都有同样可靠的功能。