[发明专利]用于机械密封件的内部冷却系统及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于机械密封件的内部冷却系统，主要目的是向该机械密封件提供更大可靠性和更长使用寿命的条件，特别是当用于旋转泵送装置时，该旋转泵送装置在低于420℃的温度下操作，优选是在200℃和420℃之间，且它的压力小于3.3MPa，优选是在1.2MPa和3.3MPa之间(根据机械密封件的直径)。

背景技术

这些年来，用于旋转设备(主要与离心泵相关联，该离心泵使得化学或石化产品运动，例如在高温和高压下泵送原油及其衍生物)的密封系统是多种研究的主题，以便提高它的效率，因此，应用它们的泵送设备有更好的生产性，以避免由于泄露和非生产性设备的无效而引起的停机和维护服务以及严重环境问题，这有很高成本。

当设备在低于250℃的温度下操作时，高压问题已经通过液压补偿技术和合适的总体尺寸以及相容材料来解决。

具有最高解决难度的技术问题是当设备在超过1.6MPa的压力和高于250℃的温度下通过容易硬化和焦化的粘性产品进行操作时，由于任何原因，都要停止和进行产品的相应冷却。

一些制造商发展了一种密封系统-机械密封件，称为波纹管，该密封系统在高于250℃的温度下具有合适水平的效率，但是当设备在超过1.6MPa的压力下操作时并不足以防止这些波纹管在非常短的时间内被破坏。这些破坏将不可避免地引起要泵送产品的溢出，这除了经济损失还将有严重的环境问题。

机械密封件主要由具有小面的静止环来制造，该静止环由同样有小面的另一环来按压，该另一环旋转，具有作为压力辅助装置的一个或多个弹簧，该弹簧推压这些面(静止面和旋转面)，以便不会相互偏离，我们称它为主密封件。该密封件必须由指定的辅助密封件来配合辅助，该辅助密封件可以由聚合物材料来制造，优选是动态或静态弹性体，没有它们将不能实现密封。在非连续工作时，这些辅助密封件的耐温限制(根据它们的固有特征)直到最大250℃，从而是机械密封件的限制因素。

在它的轴向运动中(该轴向运动是用于密封的面的所需运动)，旋转或静止环将必须在轴向滑动区域(也称为补偿直径)中有O形环密封件，该O形环密封件能够由聚合物材料制造，优选是弹性体，如上所述，该弹性体具有有限的耐温性。集成有这些环的泵在可能达到370℃和400℃之间的温度下工作，从而不允许使用弹性体类型的材料。

波纹管排除了使用聚合物材料作为辅助密封件，并使用支持更高温度的石墨来代替它，但是它们只能够用作静止接头，且它们也代替应用的一个或多个弹簧。不过，它的脆弱结构不能承受高于1.5MPa的压力，该压力将非常快地引起材料的疲劳和因此破坏。这种机械密封件称为波纹管密封件。

另一缺陷是波纹管与要泵送的产品接触，且当该产品冷却时，它在波纹管的空隙中硬化和结壳，从而使它产生刚性体，不能通过摇摆现象而进行它的轴向运动操作，这引起它们的“破坏”，因此产品逸出至外部。与另一静止刚性体接触的旋转刚性体通过摩擦而形成在接触面之间的温度升高，从而产生膨胀现象，这可能导致它的粘接(通常称为咬合)和它的破裂。

同样，压力增加至高于1.5MPa将使得波纹管快速破坏和产品的相应泄露-波纹管由钢制造，具有非常薄的叶片，它不支持高于1.5MPa的压力。它的设计专用于直到最大1.5MPa的压力并在非常低侵蚀性的条件下，且即使这样也有材料的过早疲劳。

因此，本发明涉及具有内部冷却系统的机械密封件的发展形式，该机械密封件的设计特征促使泵送设备的功能性大大提高，例如：

消除波纹管系统；

应用金属合金弹簧，该金属合金弹簧完全与要泵送的产品隔离，因此保证它的可操作性；

使用由聚合物材料制造的辅助密封件，优选是弹性体，它将考虑参数(例如由泵达到的温度和要泵送的产品)来选择；

能够使用石墨密封件，该石墨密封件将用于静止位置和最容易受到温度的区域，例如主机械密封件的旋转部分-产品侧-旋转密封侧；

允许在密封-轴/套筒中使用弹性体垫圈。

上述总体特征受到机械密封件能够在可以达到3.3MPa的压力和直到420℃的温度下操作。

发明内容

本发明的目的是介绍一种用于机械密封件的内部冷却系统，它包括：

在机械密封件的本体内的内部回路，该内部回路包括连接部分，该连接部分实现于密封件的更大直径中，具有在2.5和6.0mm之间的直径，该连接部分将与在先实施于本体内部的腔室连接，还包括在它的周边中的区域，辅助密封件将施加于该区域中，且冷却流体将在该区域中循环；

冷却流体的至少一个进口点；

冷却流体的至少一个出口点；