[实用新型]可随压力自适应变形的机械密封装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机械密封装置，具体讲是一种可随压力变化而通过结构变形实现自适应改变密封型式的机械密封装置。

背景技术

    在现代工业应用中，特别是在输送高温、高压或有毒、有害流体设备中，已更多地采用了由静止密封环和旋转密封环相配合实现的端面机械密封系统。该机械密封的基本结构，是在旋转轴外侧分别经防转结构和具有轴向作用力的弹簧定位设置在固定结构上的静止密封环组件，以及与旋转轴直接或间接传动连接的旋转密封环组件。其中的静止密封环与旋转密封环沿轴向相对设置，并以其轴向相对端面为可相互接触的密封面。该密封结构可以根据需要用于静止式的接触式机械密封，或用于流体静压式机械密封等不同情况。在某些工业应用中，由于对密封的性能要求很高，而密封压力的波动范围相当大，且一旦密封破坏，将造成灾难性的影响。例如，在密封正常工作的时候，密封腔内压力较低，但在特殊工况下，密封需要承受高压。如果选用常规的接触式机械密封结构很难保证正常工作，而单独选用静压式密封的话，无法保证低压情况下端面打开，造成端面斜面倾角磨损，最终导致密封参数与设计不符，无法保证密封正常运行。

实用新型内容

    针对上述情况，本实用新型提供了一种可随密封压力自适应调整改变密封型式的机械密封装置，根据密封介质的压力情况，在低压时可以常规多弹簧接触式密封状态工作，在高压情况下，可自适应转化为流体静压型非接触式密封，从而保证密封在低压与高压情况下都正常工作。

    本实用新型可随压力自适应变形的机械密封装置，具有常规机械密封装置的基本结构，即包括有在旋转轴外侧分别与静环座或密封端盖等固定结构定位连接的静止密封环组件，以及与旋转轴传动连接的旋转密封环组件，其中的静止密封环与旋转密封环沿轴向相对设置，在其轴向相对的端面部有可相互接触的密封面。其中，在静止密封环和旋转密封环中至少一个的密封面径向外侧部位的密封环体中，设有经设定宽度的轴向间隙与限位结构相配合的变形结构区，即所说的该变形结构区既可以分别单独设置在静止密封环或旋转密封环的环体上，也可以同时设置在静止密封环和旋转密封环的环体上。

本实用新型上述机械密封装置的工作过程和原理是，在密封介质的压力低于设定值时，密封环在介质压力、密封端面的液膜反力的共同作用下，可使静止密封环与旋转密封环间的密封端面保持为相互接触贴合的常规多弹簧、静止式的接触式机械密封型式；随着密封介质压力的升高，密封环体上的该变形结构区会逐渐发生轻微的微观变形，当压力增大至达到设定值后，密封环体上的该变形结构区所发生的变形，可使密封端面间产生一种由外向内呈径向收敛型的锥形间隙。当该锥形间隙达到一定程度，其间的液膜即可产生明显的流体静压效应，密封型式即由低压时的接触式转化为高压状态下的非接触式密封。密封环体上该变形结构区的变形程度随密封压力的升高而增大到该变形结构区与相应的限位结构相抵触时，即限制了其进一步的变形，从而实现对两密封环密封面间该收敛间隙的有效控制，保证了密封端面间流体静压型非接触式密封的可靠性。经实验，上述装置中所说的设定宽度的轴向间隙的具体宽度值，根据实际情况一般可在≤1mm的范围中选择，以保证流体静压式机械密封的有效性和可靠性。

由于密封环体上的该变形结构区在随密封压力的增高而发生倾斜变形时，会对所说该设定宽度的轴向间隙进行挤压，为使该变形结构区轴向两侧的压力能保持平衡，必要时还可以在该变形结构区与限位结构之间的轴向间隙与允许的密封泄漏区之间设有相应的连通通道，以达到防止在该间隙中形成封闭的局部高压空间，保证密封的正常工作。

在上述轴向间隙与密封泄漏区之间设置连通通道时，一般至少可设置一个。根据需要也可以为沿圆周等间距分布设置的两个或多个。

对于具体的结构设置方式，上述结构中所说密封面的径向外侧部位密封环体中的变形结构区与所说的限位结构，可以采用将其同时设置在同一个静止密封环和/或旋转密封环的环体上、并经所说该设定宽度的轴向间隙轴向相对的整体型结构，也可以采用使所说密封环体中的该变形结构区与所说的限位结构，经所说该设定宽度的轴向间隙，以轴向相对方式分别设置在密封环体和包括用于设置该密封环体的定位连接结构在内的其它结构上的分体型的结构。