CN109681637A - 一种用于螺杆式真空干泵的双端面干气密封 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械密封技术领域，尤其涉及一种用于螺杆式真空干泵的双端面干气密封。该双端面干气密封包括轴套、轴承侧压盖、介质侧压盖、隔离梳齿环、第一密封组件和第二密封组件；所述轴套套设在主轴上，所述轴承侧压盖和介质侧压盖分别位于主轴的轴承侧和介质侧，且均套设在所述轴套上；轴承侧压盖、介质侧压盖与轴套的外壁之间形成密封腔；所述第一密封组件、第二密封组件和隔离梳齿环由介质侧至轴承侧依次而设置在所述密封腔内。本发明提供用于螺杆式真空干泵的双端面干气密封，该密封采用隔离梳齿环和干气密封组合结构，密封性高、无磨损运转、低能耗、寿命长、效率高且操作简单可靠。

Description

一种用于螺杆式真空干泵的双端面干气密封

技术领域

本发明属于机械密封技术领域，尤其涉及一种用于螺杆式真空干泵的双端面干气密封。

背景技术

干气密封是一种依靠微米级气体薄膜润滑的非接触式机械密封，是一种新型的、先进的旋转轴用机械密封，主要用来密封旋转流体机械中的气体或液体介质。

石油化工生产装置中所用真空泵最常用的轴端密封形式为机械密封。对于普通的接触式机械密封，在选型合理、安装使用正确的情况下，被密封介质为清水、油类及类似介质时，其使用期一般不低于一年；被密封介质为腐蚀性介质时，其使用期一般为半年到一年。对于一些比较苛刻的使用条件，如介质易汽化易挥发、高速、高压、高温、低温等工况，机械密封的使用期更短。

由于石油、石化等工业向无污染、长周期、低能耗、高效益的方向发展，要求真空泵的机械密封实现密封介质的零泄漏、无污染、长寿命；而石油、石化工业中泵送流体大多具有易燃、易爆、剧毒、污染严重等特点，普通的接触式机械密封难以达到上述要求。

申请号为201410738128.8的专利，公开了一种单端面机械密封，密封圈外部包裹有毛发纤维编织层，利用毛发纤维的大的表面张力和耐腐蚀性，大大增加了密封圈的使用寿命和密封效果。但在单端面密封结构磨损后，将降低密封装置的密封效果，缩短单端面密封装置的使用寿命，同时增加了装置的成本。

申请号为201020566969.2的专利，公开了一种组合式干气密封装置，该装置是在密封体的内腔中装入密封套和填料，密封体和密封套上开有对应连通的通道，密封套内壁开有与该通道相通的气流槽。但由于填料与轴套的直接接触磨损，很难保证长期无故障运行，对于机械密封，两密封端面直接接触，端面摩擦发热严重、温升明显。

申请号为201610444010.3的专利，公开了一种超低温干气密封，静环与压盖之间还设有防转销，压盖与轴套之间设有隔离密封。该装置具有耐低温、密封性能好的特点。但由于大多数真空泵在工作过程中由于转动摩擦等原因，多为温度较高甚至极高的情况。特别是螺杆式真空干泵工作时，由于温度较高还必须增加用冷却装置冷却，这就限制了该装置的发展。

申请号为201310276767.2的专利，公开了一种釜用气膜双端面机械密封装置，密封采用背靠背旋转式双端面结构，非接触式运转，密封静环端面开设流体动压槽；静环采用双O环支撑、压板定位，能够承受反压。采用集装式结构，整体安装准确、便捷，拆装方便，适用于各种搅拌器、反应釜、聚合釜等。但该装置漏点较多，需要的密封环数量增多，泄漏的概率加大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有存在的技术问题，本发明提供一种用于螺杆式真空干泵的双端面干气密封，该密封采用隔离梳齿环和干气密封组合结构，密封性高、无磨损运转、低能耗、寿命长、效率高且操作简单可靠。

(二)技术方案

本发明提供一种用于螺杆式真空干泵的双端面干气密封，包括轴套、轴承侧压盖、介质侧压盖、隔离梳齿环、第一密封组件和第二密封组件；

所述轴套套设在主轴上，所述轴承侧压盖和介质侧压盖分别位于主轴的轴承侧和介质侧，且均套设在所述轴套上；

轴承侧压盖、介质侧压盖与轴套的外壁之间形成密封腔；

所述第一密封组件、第二密封组件和隔离梳齿环由介质侧至轴承侧依次而设置在所述密封腔内。

进一步地，所述第一密封组件包括第一动环和第一静环，第一动环的第一端面和第一静环的第二端面相互接触，形成第一密封端面，所述第一静环通过紧固螺钉固定在所述介质侧压盖上。

进一步地，所述第二密封组件包括第二动环和第二静环，第二动环的第二端面和第二静环的第一端面相互接触，形成第二密封端面，所述第二静环通过紧固螺钉固定在所述轴承侧压盖上。

进一步地，在所述第一动环和第二动环之间设置弹簧座和推环，所述弹簧座固定在所述轴套上；

所述推环包括第一推环和第二推环，所述第一推环位于弹簧座和第一动环之间，所述第二推环位于弹簧座和第二动环之间。

进一步地，所述弹簧座的顶部包括突出边缘，所述突出边缘将第一动环和第二动环夹在弹簧座与轴套之间。

进一步地，在第一推环和弹簧座之间设置有第一弹簧，第一弹簧的两端分别与第一推环和弹簧座固定连接；

在第二推环和弹簧座之间设置有第二弹簧，第二弹簧的两端分别与第二推环和弹簧座固定连接。

进一步地，所述第一静环和第二静环上均设有单向螺旋槽，所述单向螺旋槽的槽宽由边缘向中心逐渐减小，槽深由边缘向中心逐渐变浅。

进一步地，还包括传动环，所述传动环与紧固螺钉共同将轴套固定在主轴上。

进一步地，所述轴承侧压盖和介质侧压盖与真空干泵的泵体之间分别存在第一间隙、第九间隙和第二间隙；

所述轴套和主轴之间存在第三间隙；

所述隔离梳齿环与轴承侧压盖之间存在第四间隙；

所述第一静环和第二静环分别与介质侧压盖和轴承侧压盖之间存在第五间隙和第六间隙；

所述第一推环和第二推环与轴套之间分别存在第七间隙和第八间隙。

进一步地，在所述每一间隙处设置密封圈。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

1、本发明提供的隔离梳齿环和干气密封组合结构可保证对任何密封介质实现零逸出，使其在泵用轴封领域应用越来越广泛。与其他密封相比，该密封装置具有低泄漏率、无磨损运转、低能耗、寿命长、效率高、操作简单可靠、被密封流体不受油污染等特点。

2、本发明提供的双端面干气密封能够完全消除泵内的油泄漏、防止介质成分污染，并有效解决了大量氮气泄漏到泵腔内、造成尾端负载加重及温升加剧、回收物料成分改变的问题。

3、本发明提供的双端面干气密封为一种集装式密封，无需调节弹簧高度，安装方便，拆卸简单，使用寿命长，并且弹簧的缓冲性能较好，能承受较大载荷，抗冲击能力强，弹力大。同时结构简单，制造方便，价格低廉。

4、对于本发明的双端面干气密封中多处可能漏点增加辅助密封圈，靠近介质侧可以采用全氟橡胶，具有优异的耐腐蚀性能，同时具有优异的耐热性能，温度变化的适应性也很强，这就保证了整体具有较高的使用寿命和较广的应用领域。

5、可将装有本发明密封的真空泵直接应用于各种对密封要求极高的行业特别是石油、化工有毒有害的行业，用于造成精制塔等的负压和输送物料，如丙酮氰醇的合成工艺。同时该密封装置也可适用于制药、橡胶、炼油等***领域中各种搅拌器、反应器、干燥机、反应釜、聚合釜等相关场合。

附图说明

图1为本发明提供的双端面干气密封的剖视图；

图2为本发明中第二静环的槽型示意图；

图3为本发明提供的双端面干气密封与螺杆式真空泵的装配图；

图4为本发明中螺杆式真空泵干气密封控制***示意图。

【附图标记说明】

1：轴套；2：主轴；3：第一静环；4：介质侧压盖；5：第一动环；6：弹簧座；7：第二动环；8：第二静环；9：轴承侧压盖；10：隔离梳齿环；11：传动环；12：第一密封端面；13：第二密封端面；14：第一推环；15：第二推环；16：第一弹簧；17：第二弹簧；18：第一间隙；19：第二间隙；20：第三间隙；21：第四间隙；22：第五间隙；23：第六间隙；24：第七间隙；25：第八间隙；26：第九间隙；27：气体通道；28：单向螺旋槽；29：密封堰；30：密封坝；a：螺杆泵轴承，b：干气密封，c：螺杆真空泵转子；α：主密封管路***；β：隔离气管路***；A：主密封气进气通道；B：隔离气进气通道；C：氮气源；D：压力报警器；E：流量报警器。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

本发明提供的用于螺杆式真空干泵的双端面干气密封，如图1所示，包括轴套1、介质侧压盖4、轴承侧压盖9、隔离梳齿环10、第一密封组件和第二密封组件。利用紧固螺钉将轴套1套设在主轴2上，轴承侧压盖9和介质侧压盖4分别位于主轴2的轴承侧和介质侧，且均套设在轴套1上，同时通过相互间的挤压作用固定在真空泵上。轴承侧压盖9和介质侧压盖4与真空泵的泵体之间可能分别存在第一间隙18、第九间隙26和第二间隙19，在轴套1和主轴2之间可能存在第三间隙20，在上述可能出现间隙的位置设置O型密封圈，优选为全氟橡胶O型圈。全氟橡胶具有优异的耐腐蚀性能，同时具有优异的耐热性能，温度变化的适应性也很强，这就保证了本发明装置具有较高的使用寿命和较广的应用领域。

轴承侧压盖9、介质侧压盖4与轴套1的外壁之间形成密封腔。第一密封组件、第二密封组件和隔离梳齿环10由介质侧至轴承侧依次而设置在密封腔内。

隔离梳齿环10通过螺钉固定在轴承侧压盖9上，隔离梳齿环10与轴承侧压盖9之间存在第四间隙21，在第四间隙21处设置O型密封圈，传动环11与紧固螺钉共同将轴套1固定在主轴2上。

其中，第一密封组件包括第一动环5和第一静环3，第一静环3通过紧固螺钉固定在介质侧压盖4上。第一动环5的第一端面和第一静环3的第二端面相互接触，形成第一密封端面12。

第二密封组件包括第二动环7和第二静环8，第二静环8通过紧固螺钉固定在轴承侧压盖9上。第二动环7的第二端面和第二静环8的第一端面相互接触，形成第二密封端面13。

第一静环3和第二静环8分别与介质侧压盖4和轴承侧压盖9之间存在第五间隙22和第六间隙23，并在间隙处设置全氟橡胶O型圈。

优选地，第一静环3和第二静环8上均设有单向螺旋槽，单向螺旋槽的槽宽由边缘向中心逐渐减小，槽深由边缘向中心逐渐变浅。

在第一动环5和第二动环7之间设置弹簧座6、推环和弹簧，弹簧座6固定在轴套1上，可以随主轴2转动。推环包括第一推环14和第二推环15，第一推环14位于弹簧座6和第一动环5之间且与第一动环5接触，第二推环15位于弹簧座6和第二动环7之间且与第二动环7接触。弹簧包括第一弹簧16和第二弹簧17，第一弹簧16设置在第一推环14和弹簧座6之间，第一弹簧16的两端分别与第一推环14和弹簧座6固定连接；第二弹簧17设置在第二推环15和弹簧座6之间，第二弹簧17的两端分别与第二推环15和弹簧座6固定连接。本发明装置在使用过程中，无需调节弹簧高度，安装方便，拆卸简单，使用寿命长，并且弹簧的缓冲性能较好，能承受较大载荷，抗冲击能力强，弹力大。

第一推环14和第二推环15与轴套1之间分别存在第七间隙24和第八间隙25，并在间隙处设置全氟橡胶O型圈。

优选地，弹簧座6的顶部包括突出边缘，突出边缘将第一动环5和第二动环7夹在弹簧座6与轴套1之间，防止动环在操作过程中甩离原有位置。

在轴承侧压盖9上，且位于隔离梳齿环10和第二静环8之间设置有气体通道27。

工作原理：

如图2所示，静环随轴旋转时，其中第一静环逆时针旋转，第二静环顺时针旋转，带动被密封的气体沿周向进入单向螺旋槽28内，由外径朝向中心，径向分量朝向密封堰29流动，密封堰29阻止气流流向中心，从而气体被压缩使压力升高，密封端面间隙得到动态稳定并形成一定厚度要求的气膜。该气膜厚度为2～10μm，具有良好的弹性，可以有效防止密封端面相互接触。密封坝30可以阻挡气体向内侧流动以实现气体被压缩形成动压效应，增大气膜刚度，还可在真空干泵停车时起密封作用。单向槽只允许一个方向旋转，具有较大的流体动压效应和气膜稳定性。

如图3所示，本发明提供的双端面干气密封安装在螺杆式真空干泵组合连接，在螺杆式真空干泵的两侧各设有两组密封装置。每组按照螺杆真空泵转子c→干气密封b→螺杆泵轴承a进行装配。

如图4所示，在螺杆式真空干泵的泵体上开有两个气体通道，分别通入主密封气和隔离气。在本发明中，所选用用于密封的气源为氮气。氮气从氮气源C经管路分别进入主密封管路***α和隔离气管路***β，进而通过安装有阀门和仪表的各个管路分别进入主密封进气通道A和隔离气进气通道B，通过主轴的转动，带动气体进入密封装置，从而形成气体膜达到密封的作用。

其中，在隔离气管路***β中安装压力报警器D，当气体压力过低或过高时发出警报，以避免损坏密封装置，从而避免泄漏。由于介质侧的第一动环和第一静环更靠近所抽气体，因此在主密封管路***α中安装流量报警器E，以确保气体流量的持续和稳定，进而保证气膜的稳定和密封效果。

本发明提供的隔离梳齿环和干气密封组合结构可保证对任何密封介质实现零逸出，使其在泵用轴封领域应用越来越广泛。与其他密封相比，该密封装置具有低泄漏率、无磨损运转、低能耗、寿命长、效率高、操作简单可靠、被密封流体不受油污染等特点。

本发明提供的双端面干气密封能够完全消除泵内的油泄漏、防止介质成分污染，并有效解决了大量氮气泄漏到泵腔内、造成尾端负载加重及温升加剧、回收物料成分改变的问题。

可将装有本发明密封的真空泵直接应用于各种对密封要求极高的行业特别是石油、化工有毒有害的行业，用于造成精制塔等的负压和输送物料，如丙酮氰醇的合成工艺。同时该密封装置也可适用于制药、橡胶、炼油等***领域中各种搅拌器、反应器、干燥机、反应釜、聚合釜等相关场合。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于螺杆式真空干泵的双端面干气密封，其特征在于，包括轴套、轴承侧压盖、介质侧压盖、隔离梳齿环、第一密封组件和第二密封组件；

所述轴套套设在主轴上，所述轴承侧压盖和介质侧压盖分别位于主轴的轴承侧和介质侧，且均套设在所述轴套上；

轴承侧压盖、介质侧压盖与轴套的外壁之间形成密封腔；

所述第一密封组件、第二密封组件和隔离梳齿环由介质侧至轴承侧依次而设置在所述密封腔内。

2.根据权利要求1所述的用于螺杆式真空干泵的双端面干气密封，其特征在于，所述第一密封组件包括第一动环和第一静环，第一动环的第一端面和第一静环的第二端面相互接触，形成第一密封端面，所述第一静环通过紧固螺钉固定在所述介质侧压盖上。

3.根据权利要求2所述的用于螺杆式真空干泵的双端面干气密封，其特征在于，所述第二密封组件包括第二动环和第二静环，第二动环的第二端面和第二静环的第一端面相互接触，形成第二密封端面，所述第二静环通过紧固螺钉固定在所述轴承侧压盖上。

4.根据权利要求3所述的用于螺杆式真空干泵的双端面干气密封，其特征在于，在所述第一动环和第二动环之间设置弹簧座和推环，所述弹簧座固定在所述轴套上；

所述推环包括第一推环和第二推环，所述第一推环位于弹簧座和第一动环之间，所述第二推环位于弹簧座和第二动环之间。

5.根据权利要求4所述的用于螺杆式真空干泵的双端面干气密封，其特征在于，所述弹簧座的顶部包括突出边缘，所述突出边缘将第一动环和第二动环夹在弹簧座与轴套之间。

6.根据权利要求4所述的用于螺杆式真空干泵的双端面干气密封，其特征在于，在第一推环和弹簧座之间设置有第一弹簧，第一弹簧的两端分别与第一推环和弹簧座固定连接；

在第二推环和弹簧座之间设置有第二弹簧，第二弹簧的两端分别与第二推环和弹簧座固定连接。

7.根据权利要求3所述的用于螺杆式真空干泵的双端面干气密封，其特征在于，所述第一静环和第二静环上均设有单向螺旋槽，所述单向螺旋槽的槽宽由边缘向中心逐渐减小，槽深由边缘向中心逐渐变浅。

8.根据权利要求1所述的用于螺杆式真空干泵的双端面干气密封，其特征在于，还包括传动环，所述传动环与紧固螺钉共同将轴套固定在主轴上。

9.根据权利要求1-8中任一所述的用于螺杆式真空干泵的双端面干气密封，其特征在于，所述轴承侧压盖和介质侧压盖与真空干泵的泵体之间分别存在第一间隙、第九间隙和第二间隙；

所述轴套和主轴之间存在第三间隙；

所述隔离梳齿环与轴承侧压盖之间存在第四间隙；

所述第一静环和第二静环分别与介质侧压盖和轴承侧压盖之间存在第五间隙和第六间隙；

所述第一推环和第二推环与轴套之间分别存在第七间隙和第八间隙。

10.根据权利要求9所述的用于螺杆式真空干泵的双端面干气密封，其特征在于，在所述每一间隙处设置密封圈。