[实用新型]密封端面间局部膜厚可调控型机械密封装置

说明书

密封端面间局部膜厚可调控型机械密封装置，包括定位环、动环、动环座、静环、静环座、密封端盖；定位环将静环压实在静环座上，动环的端面与静环的端面轴向配合，动环安装在动环座上并随轴旋转，动环与动环座之间装有顶推弹簧；静环安装在静环座上，静环座安装在密封端盖上；静环内设置有储油腔，储油腔是开口于静环背面的盲孔，储油腔的顶端靠近静环的端面；静环座内设有活塞腔，活塞腔是开口于静环座与静环的贴合面的盲孔，活塞腔与储油腔对接成平行于轴向的统一腔体；统一腔体内设有双头活塞，双头活塞一端位于储油腔内，另一端位于活塞腔内，双头活塞沿统一腔体轴向移动以改变储油腔内压力，活塞腔通过穿过静环座和密封端盖的进气通道连通调压阀，以调节活塞腔内压力。

技术领域

本实用新型涉及轴端机械密封装置，特别适合需要对密封端面流体膜厚和流体膜刚度进行在线调节的机械密封应用场合。

背景技术

在诸如反应堆冷却剂主泵等关键透平机械中，机械密封发挥着至关重要的作用。机械密封长寿命和高可靠性的关键是持续全膜润滑，既不能过度泄漏，又不能为了追求过低的泄漏率而使端面间缺少润滑。当出现泄漏率过高或端面间缺少润滑时，会导致密封装置中温度和压力的变化，密封可靠性下降，甚至失效。当密封失效后只能通过关闭反应堆冷却剂泵来维修密封，而关闭反应堆冷却剂泵而造成的经济损失是巨大的。

由于泄漏过度或缺乏润滑都是因为动静环端面间的流体膜厚发生变化造成的，而密封稳定性差则是因为端面间流体膜刚度小甚至出现负刚度造成，因此通过控制端面间的膜厚大小及其沿径向的分布是调控泄漏率，确保密封稳定运行的重要有效手段之一。为了在不需要关闭反应堆冷却剂泵或其他关键透平机械的前提下，解决密封过度泄漏或缺乏润滑的问题，一些学者进行了相关的研究并得到了一定的解决办法，Salant(Salant R F,Payne J W,Johnson W R,et al. Simulation of a hydraulically controllablereactor coolant pump seal[J].Tribology International,2018.)通过使用液压驱动的密封件来改变密封端面间的膜厚，但是其装置比较复杂，实现实用化的路途还很长；Etsion等人(Etsion I,Palmor Z,Harari N. Feasibility study of a controlled mechanicalseal.Lubr.Eng. 1991；47:621–5.)和Zou等人(Zou M,Green I.Clearance control of amechanical face seal.Tribol Trans 1999；42:535–40.)的研究认为可以通过对密封闭合力的调控，从而调节端面间的流体膜厚，进而来调控泄漏率大小。

本实用新型的提出，就是为了解决上述机械密封泄漏率和流体膜刚度难以有效调控及已有调节技术与装置复杂且实用性不高的迫切问题。

发明内容

针对现有的机械密封装置泄漏率和流体膜刚度难以调控的问题，本实用新型提供一种通过调节密封端面变形进而调控端面间局部膜厚，实现泄漏率和流体膜刚度调控的可调控型机械密封装置。该装置通过改变静环内置活塞上的流体压力，使静环端面发生不同程度的局部变形，在端面间形成沿径向方向的收敛状流体膜厚，最终实现调控泄漏率，增大液膜刚度，提高机械密封运行稳定性的目的。

本实用新型的技术方案是：