本實(shí)用新型涉及深冷低溫泵用機(jī)械密封裝置，具體涉及-196℃低溫離心泵機(jī)械密封裝置。

背景技術(shù)：

深冷低溫離心泵是空分、石化、冶金、清潔能源等行業(yè)輸送液態(tài)氣體的極低溫設(shè)備。

法國法孚(fives)公司是成立于1959年的專業(yè)低溫設(shè)備制造公司。改革開放以來，國內(nèi)的不少中、外資空分企業(yè)，進(jìn)口了該公司的離心泵，用于液化空氣傳輸、地面裝卸和運(yùn)輸槽車上。

法孚(fives)離心泵機(jī)械密封結(jié)構(gòu)如圖1所示，從圖可知，這是典型的靜止型補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的機(jī)械密封。設(shè)計(jì)原則是工作時(shí)，降低靜環(huán)組件對(duì)入泵液化氣體形成的攪拌熱。

靜環(huán)組件由件①300型不銹鋼靜環(huán)座+鎳合金焊接波紋管+[300型不銹鋼環(huán)座+碳石墨(靜環(huán))鑲嵌]。

從圖2所示：件①座外徑凸臺(tái)，螺旋壓緊套(300型不銹鋼)，靜環(huán)組件與青銅泵頭之間用銅墊密封，靠軸向力壓緊。靜環(huán)鑲嵌在300型不銹鋼的靜環(huán)座上。

機(jī)封動(dòng)環(huán)為銅+純碳石墨，鑲嵌組合而成，裝于泵軸，動(dòng)環(huán)非密封面?zhèn)榷嗣嬗脡禾卓勘幂S端機(jī)械力壓緊限位于泵軸臺(tái)階并傳遞工作扭矩。動(dòng)環(huán)、泵軸臺(tái)階用調(diào)整銅墊密封，調(diào)整銅墊(靜密封)長度，讓動(dòng)環(huán)、靜環(huán)密封面貼合并讓波紋管壓縮提供靜態(tài)時(shí)的閉合力。

工作時(shí)，動(dòng)環(huán)與軸同步高速旋轉(zhuǎn)，密封面間摩擦熱和旋轉(zhuǎn)件產(chǎn)生的攪拌熱，被水平入泵的液態(tài)氣體帶出，泵內(nèi)液體維持平衡的工溫飽和蒸汽壓，并在整個(gè)工作期間保持這種熱平衡；

法孚離心泵cryomecnll中機(jī)械密封的設(shè)計(jì)缺陷：

1、存在不安全性

從圖1結(jié)構(gòu)可知，其靜環(huán)組件中的焊接金屬波紋管用薄片焊接而成，是機(jī)封中金屬材料強(qiáng)度最薄弱的部分，承擔(dān)了機(jī)械密封工作時(shí)的全部扭矩。這類泵轉(zhuǎn)速在4000～7000轉(zhuǎn)/分，考慮低溫狀態(tài)下金屬脆化趨勢(shì)，這類泵用接觸型機(jī)械密封屬于高pv值機(jī)械密封。液態(tài)氣體粘度極小，不存在潤滑性，工作時(shí)高速流動(dòng)的液體與波紋管發(fā)生摩擦，磨損并降低著波片厚度，使波紋管承受載荷的能力減弱，一旦破裂，逸出的液化氣體，尤其是液氧、lng或液化碳?xì)浠衔?，?huì)造成危險(xiǎn)的安全事故和環(huán)境污染。

2、安裝時(shí)，由于壓緊套，靜環(huán)組件分離，裝配誤差大，靜環(huán)組件與泵軸的同軸精度無法保證。

3、密封環(huán)材料選材陳舊

由于液態(tài)氣體沒有潤滑性，密封環(huán)(動(dòng)環(huán)、靜環(huán)材料)必須選擇低溫環(huán)境下具有優(yōu)良自潤性的材料。圖示結(jié)構(gòu)的密封碳石墨對(duì)純碳石墨，是api682標(biāo)準(zhǔn)中機(jī)械密封面配對(duì)材料沒有的，api682標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械密封工作溫度下限-40℃，遠(yuǎn)高于液化氣體(-196℃～-130℃)的溫度。所以，該標(biāo)準(zhǔn)選材不適用于cryomecnll低溫離心泵。但密封面配對(duì)原則應(yīng)該遵循。cryomecnll原進(jìn)口密封面材料有違這個(gè)原則。

碳石墨是優(yōu)良的密封材料，但在液化氣體中，材料的自潤滑性能卻依液氧、液氮、lng……順序明顯地降低。隨著近代工業(yè)的發(fā)展，應(yīng)該選用低溫狀態(tài)下材料自潤性更優(yōu)良的新材料取代碳石墨。

鑲嵌式組合動(dòng)、靜環(huán)，是普通機(jī)械密封的常見形式，一次性，不可拆卸。這種形式在低溫液化氣體中，鑲嵌材料不同，低溫狀態(tài)下被鑲嵌的動(dòng)、靜環(huán)承受產(chǎn)生的應(yīng)力。而且這種泵常處于不連續(xù)工作狀態(tài)，密封面的磨合狀態(tài)會(huì)被溫度變化產(chǎn)生的應(yīng)力破壞，降低機(jī)械密封的工作壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型主要是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供-196℃低溫離心泵機(jī)械密封裝置。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題，所提供的技術(shù)方案是：-196℃低溫離心泵機(jī)械密封裝置，包括旋轉(zhuǎn)件、靜環(huán)組件，所述旋轉(zhuǎn)部件包括安裝于泵軸上的動(dòng)環(huán)、調(diào)整銅墊；所述靜環(huán)組件包括大間隙設(shè)在所述泵軸上的銅隔離套、波紋管座、波紋管、靜環(huán)環(huán)座、靜環(huán)與泵體定位配合的靜環(huán)座及安裝在所述靜環(huán)座上的靜密封圈。所述波紋管兩端分別焊接在波紋管座、靜環(huán)環(huán)座上，所述波紋管座外側(cè)焊接在所述靜環(huán)座上，內(nèi)孔固定有銅隔離套；所述靜環(huán)與動(dòng)環(huán)的端面貼合形成密封面。

進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述靜環(huán)環(huán)座與靜環(huán)座之間設(shè)有插入式防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(限于但不僅限于圓弧形、圓柱銷、矩形鍵等)。

進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述靜環(huán)的內(nèi)孔與靜環(huán)環(huán)座外徑之間設(shè)有靜環(huán)低溫橡膠密封圈。

進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述泵頭與靜環(huán)組件之間設(shè)有靜密封(銅墊片或低溫橡膠“o”型圈)。

進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述動(dòng)環(huán)為鎳合金環(huán)。

進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述靜環(huán)為人工超高分子pe材料或特種ptfe基材料。

進(jìn)一步的技術(shù)方案是，機(jī)械密封各個(gè)零件組合前須經(jīng)冷凍處理。

本實(shí)用新型具有以下效果：

1、靜環(huán)組件中波紋管一端焊接于靜環(huán)座上，另一端焊接于靜環(huán)環(huán)座上，靜環(huán)環(huán)座與靜環(huán)座上有防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(限于但不僅限于圓弧形、圓柱銷、矩形鍵等)，防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)承擔(dān)主要的扭矩和限制靜環(huán)徑向位移，讓波紋管主要承受介質(zhì)輸送時(shí)產(chǎn)生的密封腔工作壓力；

2、用靜環(huán)組件取代原cryomecnll泵原用機(jī)封的壓緊套+靜環(huán)組件，降低了安裝時(shí)的積累誤差，保證了靜環(huán)組件與泵軸的同軸度，有利于提高機(jī)械密封的工作壽命；

3、靜環(huán)從原來fives低溫泵機(jī)械密封的鑲嵌式改為圖示6可方便拆卸的形式，密封面磨損后更換動(dòng)環(huán)、靜環(huán)即可；這與密封面磨損后更換成套機(jī)封相比較，靜環(huán)組件金屬部分使用壽命延長，更換動(dòng)、靜環(huán)只需成套波紋管價(jià)格的1/5，極大地降低了客戶的運(yùn)行成本又充分利用了資源。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中法孚(fives)離心泵機(jī)械密封結(jié)構(gòu)圖；

圖2為圖1中a的放大圖；

圖3為圖1中b的放大圖；

圖4為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖4中a的放大圖；

圖6為圖4中b的放大圖；

圖7為實(shí)施例中靜環(huán)組件的左視圖；

圖8為圖7中c的放大圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可依據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

此外，所描述的本實(shí)用新型不同實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。

如圖4-8所示，本實(shí)用新型的-196℃低溫離心泵機(jī)械密封裝置，包括旋轉(zhuǎn)件、靜環(huán)組件；所述旋轉(zhuǎn)件包括安裝在泵軸上的動(dòng)環(huán)12、調(diào)整銅墊11；所述靜環(huán)組件包括銅隔離套9、波紋管座8、波紋管4、靜環(huán)環(huán)座3、靜環(huán)2和與泵頭7定位配合的靜環(huán)座5及安裝在所述靜環(huán)座5上的靜密封圈6，所述波紋管4的兩端分別焊接在所述波紋管座8、靜環(huán)環(huán)座3上；所述波紋管座8的外側(cè)焊接在所述靜環(huán)座5內(nèi)，內(nèi)孔固定在銅隔離套9上；所述靜環(huán)2安裝在靜環(huán)環(huán)座3上，與動(dòng)環(huán)12的端面貼合形成密封面。

其中靜環(huán)組件取代圖1中不銹鋼壓緊套+靜環(huán)組件。降低了裝配積累誤差，保證了靜環(huán)組件與泵軸的同軸精度。

其中圖4所示，為了更進(jìn)一步提高本實(shí)施例的密封效果，優(yōu)選的實(shí)施方式是，所述靜環(huán)2的內(nèi)孔與靜環(huán)環(huán)座3之間設(shè)有靜環(huán)密封圈10，所述泵頭7與靜環(huán)組件5之間設(shè)有靜密封6，所述動(dòng)環(huán)12的端面與主軸的臺(tái)階之間設(shè)有可調(diào)整動(dòng)環(huán)密封銅墊片11。

其中靜環(huán)2為人工超高分子pe材料或特種ptfe基材料。動(dòng)環(huán)12為整體高強(qiáng)度，自潤性優(yōu)良的鎳合金材料。

靜環(huán)2為可方便拆卸的，密封面磨損后更換動(dòng)環(huán)12、靜環(huán)2即可。這與密封面磨損后更換成套機(jī)封相比較，靜環(huán)組件金屬部分使用壽命成倍延長，更換動(dòng)環(huán)12、靜環(huán)2只需成套波紋管價(jià)格的1/5，極大地降低了客戶的運(yùn)行成本又充分利用了資源。

所述波紋管座8和靜環(huán)環(huán)座3上均設(shè)有插入式防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)(限于但不僅限于圓弧形、圓柱銷、矩形鍵等)；防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)承擔(dān)主要的扭矩和限制靜環(huán)徑向位移，讓波紋管4主要承受介質(zhì)輸送時(shí)產(chǎn)生的密封腔工作壓力。

以上所述，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已通過上述實(shí)施例揭示，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些變動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.-196℃低溫離心泵機(jī)械密封裝置，包括旋轉(zhuǎn)件、靜環(huán)組件，所述旋轉(zhuǎn)件包括安裝在泵軸上的動(dòng)環(huán)、調(diào)整銅墊；其特征在于，所述靜環(huán)組件包括銅隔離套、波紋管座、波紋管、靜環(huán)環(huán)座、靜環(huán)和與泵體定位配合的靜環(huán)座及安裝在所述靜環(huán)座上的靜密封圈，所述波紋管兩端分別焊接在所述波紋管座、靜環(huán)環(huán)座上；所述波紋管座外側(cè)焊接在所述靜環(huán)座內(nèi)，內(nèi)孔固定銅隔離套；所述靜環(huán)安裝在靜環(huán)環(huán)座上，與動(dòng)環(huán)的端面貼合形成密封面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的-196℃低溫離心泵機(jī)械密封裝置，其特征在于，所述靜環(huán)環(huán)座與靜環(huán)座之間設(shè)有插入式防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的-196℃低溫離心泵機(jī)械密封裝置，其特征在于，所述靜環(huán)的內(nèi)孔與靜環(huán)環(huán)座外徑之間設(shè)有靜環(huán)低溫橡膠密封圈。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的-196℃低溫離心泵機(jī)械密封裝置，其特征在于，所述靜環(huán)組件與泵頭之間設(shè)有低溫橡膠或銅墊靜密封。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的-196℃低溫離心泵機(jī)械密封裝置，其特征在于，所述動(dòng)環(huán)為鎳合金環(huán)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的-196℃低溫離心泵機(jī)械密封裝置，其特征在于，所述靜環(huán)的材料為人工超高分子pe材料或特種ptfe基材料。

技術(shù)總結(jié)

本實(shí)用新型涉及?196℃低溫離心泵機(jī)械密封裝置，包括旋轉(zhuǎn)件、靜環(huán)組件，所述旋轉(zhuǎn)部件包括設(shè)在泵軸上的動(dòng)環(huán)、調(diào)整銅墊；靜環(huán)組件包括銅隔離套、波紋管座、波紋管、靜環(huán)環(huán)座、靜密封圈和靜環(huán)座；所述波紋管兩端分別焊接在所述波紋管座、靜環(huán)環(huán)座上；所述靜環(huán)與靜環(huán)環(huán)座配合，端面與動(dòng)環(huán)的端面貼合形成密封面。本實(shí)用新型靜環(huán)從原來Fives低溫泵機(jī)械密封的鑲嵌一次性碳石墨改為可方便拆卸的結(jié)構(gòu)；特設(shè)的防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，讓波紋管工作時(shí)承受介質(zhì)壓力，不承受扭矩；密封面磨損后更換動(dòng)環(huán)、靜環(huán)即可；這與密封面磨損后更換成套機(jī)封相比較，靜環(huán)組件金屬部分使用壽命延長，更換動(dòng)、靜環(huán)只需成套波紋管價(jià)格的1/5，極大地降低了客戶的運(yùn)行成本。

技術(shù)研發(fā)人員：袁子予

受保護(hù)的技術(shù)使用者：成都仕倫密封有限責(zé)任公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.01.08

技術(shù)公布日：2021.08.31