專利名稱：一種帶沖洗環(huán)的耐高壓、耐磨損接觸型往復密封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及往復泵的柱塞、填料密封，特指一種帶沖洗環(huán)的耐高壓、耐磨損接觸型往復密封，用于輸送帶固體顆粒介質(zhì)的往復泵的柱塞、填料密封。
背景技術(shù)：
長期以來，往復泵柱塞、填料密封一直是影響往復泵安全、可靠使用的重要因素，通過對往復泵故障的統(tǒng)計分析表明，在出現(xiàn)的故障中，柱塞、填料密封失效占一半以上。特別是當泵的輸送介質(zhì)是高溫、高壓、且含有固體顆粒的情況時，填料密封若使用不當，存在泄漏嚴重、使用壽命短等問題，傳統(tǒng)的柱塞、填料密封結(jié)構(gòu)大多如圖2所示，高壓填料室內(nèi)填料的裝填順序是(從右至左)有鋼環(huán)，導向套，填料，墊環(huán)，依次共幾組后是沖洗環(huán)；再是墊環(huán)，填料環(huán)，導向套，填料壓蓋。在這樣長的一串填料中，安裝、使用過程中，必須很好地控制壓緊力，所有的填料預(yù)緊都是通過壓緊填料壓蓋來傳遞力的，在壓緊力作用下，填料與柱塞和填料箱體內(nèi)表面產(chǎn)生接觸應(yīng)力，該應(yīng)力從填料安裝入口(與壓蓋接觸處)向里逐漸減小，填料受力分布參見圖3。極易出現(xiàn)壓蓋側(cè)接觸應(yīng)力過大，磨損較快，填料失效從這里開始的情況。從圖2中還可以看出，當泵的輸送介質(zhì)是高溫、高壓、且含有固體顆粒的情況時，即使是加了沖洗裝置，沖洗液的作用也只是將進入柱塞與填料密封之間的顆粒介質(zhì)沖洗帶走，很難保證靠近缸側(cè)的填料和柱塞密封間隙中不進入顆粒介質(zhì)，因此按國家標準規(guī)定，柱塞、填料密封壽命僅為1000h以內(nèi)，使用中泵的維修工作量太大。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中往復泵填料受力分布不均，壓蓋側(cè)填料容易失效和固體顆粒進入密封造成磨損失效問題，本發(fā)明提供一種帶沖洗環(huán)的耐高壓、耐磨損接觸型往復密封。
一種帶沖洗環(huán)的耐高壓、耐磨損接觸型往復密封，由主填料密封、副填料密封和套筒間隙密封組合而成，其特征在于由兩個導向套和一個沖洗環(huán)組合而成套筒間隙密封在靠近缸側(cè)，比傳統(tǒng)的柱塞、填料密封結(jié)構(gòu)多了一套高壓沖洗，填料密封部分分為主填料密封和靠近大氣側(cè)的副填料密封，主填料密封的壓蓋同時又是副填料密封的密封箱。
主填料密封的前端是兩個導向套和一個沖洗環(huán)，通過沖洗環(huán)向柱塞周圍噴射高壓沖洗液，從而在柱塞1的圓周方向形成一個均勻的高壓油環(huán)，兩個導向套與柱塞之間相當于是一套套筒間隙密封，噴油經(jīng)過沖洗環(huán)壓力的軸向分布呈近似線性下降的分布趨勢，到導向套最前端(靠近缸側(cè))，壓力和油煤漿的最高工作壓力相等，這樣就阻止了油煤漿向密封內(nèi)泄漏，填料部分主要用來密封高壓油，高壓沖洗液在主填料密封和柱塞之間的徑向間隙內(nèi)形成一層液膜，避免了柱塞與填料之間直接的固體摩擦磨損。在主填料箱和副填料箱之間注入沖洗潤滑油，使摩擦副之間形成良好的油膜潤滑，并把柱塞與填料之間的摩擦熱及時帶走，使密封的使用壽命大大延長。
本發(fā)明適用于所有輸送帶固體顆粒介質(zhì)的往復泵。優(yōu)點是采取了加沖洗環(huán)和前置導向套方案，避免了柱塞與填料之間直接的固體摩擦磨損，使密封的使用壽命大大延長。采用主、副填料分別壓緊的方式，使接觸應(yīng)力盡可能均勻，避免了柱塞局部磨損和壓蓋側(cè)填料失效。同樣也使密封運行周期大大延長，大大提高了輸送帶固體顆粒介質(zhì)的往復泵的可靠性。


圖1是本發(fā)明的具體實施例剖面2傳統(tǒng)的柱塞、填料密封結(jié)構(gòu)圖3填料受力分布示意1中，1.柱塞 2.副填料壓蓋 3.主填料壓緊螺母 4.副填料箱 5.靜密封圈6.墊環(huán) 7.沖洗液排出接頭 8.沖洗液進液接頭 9.填料 10.主填料箱 11.高壓沖洗液進液接頭 12.沖洗環(huán) 13.導向套圖2中，1.柱塞 6.墊環(huán) 7.沖洗液排出接頭 8.沖洗液進液接頭 9.填料12.沖洗環(huán) 13.導向套15.填料箱16.填料壓蓋具體實施方式
本發(fā)明作為提高煤液化用往復式特殊泵密封壽命的研究的中間樣機密封結(jié)構(gòu)，如圖1所示，它是由靠近缸側(cè)的套筒間隙密封、主填料密封和靠近大氣側(cè)的副填料密封串聯(lián)構(gòu)成，主填料箱10的前端(即靠近缸側(cè))裝有兩個帶槽的導向套13、一個沖洗環(huán)12、一個高壓沖洗液進液接頭11，兩個填料9和一個墊環(huán)6組成一組，主填料箱中共裝有四組，副填料箱4同時又是主填料壓蓋。副填料箱4中，裝有一個沖洗環(huán)12、三個填料9兩側(cè)各加一個墊環(huán)6，然后由副填料壓蓋2壓緊，副填料箱4由主填料壓緊螺母壓緊。在主、副填料密封之間有注入沖洗潤滑油的接頭7和8。沖洗潤滑油的主要作用是進入主填料密封和副填料密封與柱塞1之間的徑向間隙并形成一層液膜，使摩擦副之間形成良好的油膜潤滑，同時，沖洗潤滑油不斷循環(huán)，把柱塞與填料之間的摩擦熱及時帶走，大大改善了密封的工作環(huán)境，使密封的使用壽命大大延長。
在主填料密封的前端，采用同步高壓油作填料函沖洗液，當柱塞1在返回行程(吸程)時，通過沖洗環(huán)12向柱塞1周圍噴射高壓沖洗液，從而在柱塞1的圓周方向形成一個均勻的高壓油環(huán)，這樣一方面可以使柱塞1表面粘附的固體顆粒能及時清洗干凈，同時又可將柱塞1與漿體隔離開，避免固體顆粒進入密封系統(tǒng)。其關(guān)鍵在于主填料密封的前端，該端我們可以把它看成是一個套筒間隙密封，設(shè)計噴油的流量就近似等于該端套筒的泄漏量，根據(jù)水力學理論Δq=πD=h3(p)dp12μLdt]]>式中 Δq—間隙密封的泄漏量(m3/s)D—柱塞直徑(m)L—套筒(2個導向套)長度(m)h(p)—間隙高度變量(m)dp—壓力變量(MPa)dt—沿密封套軸向的位置變量(m)。
噴油經(jīng)過沖洗環(huán)壓力的軸向分布呈近似線性下降的分布趨勢，到套筒密封(導向套)最前端，壓力和油煤漿的最高工作壓力相等，這樣就阻止了油煤漿向密封內(nèi)泄漏，后面的填料部分主要用來密封高壓油，這對提高填料的壽命非常有利。該發(fā)明的優(yōu)點主要是清洗干凈，能非常有效地延長柱塞和密封的使用壽命。
在提高煤液化用往復式特殊泵密封壽命的研究課題中，中間樣機在含固體顆粒的油煤漿介質(zhì)中運行了4455h，密封仍保持完好。
權(quán)利要求
1.一種帶沖洗環(huán)的耐高壓、耐磨損接觸型往復密封，由主填料密封、副填料密封和套筒間隙密封組合而成，其特征在于兩級填料密封串聯(lián)結(jié)構(gòu)與一套套筒間隙密封的組合，即靠近缸側(cè)的兩個導向套和一個沖洗環(huán)組合、主填料密封和靠近大氣側(cè)的副填料密封，主填料密封的壓蓋同時又是副填料密封的密封箱。在主、副填料密封之間注入沖洗潤滑油，在主填料密封的前端有一個沖洗環(huán)，采用同步高壓油作填料函沖洗液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶沖洗環(huán)的耐高壓、耐磨損接觸型往復泵柱塞填料密封，其特征在于柱塞前端設(shè)有兩個導向套和一個沖洗環(huán)組合，導向套導向的同時又為套筒間隙密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶沖洗環(huán)的耐高壓、耐磨損接觸型往復泵柱塞填料密封，其特征在于主填料密封每兩組填料之間安放有非金屬隔環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶沖洗環(huán)的耐高壓、耐磨損接觸型往復泵柱塞填料密封，其特征在于付填料密封填料兩邊安放有非金屬隔環(huán)。
全文摘要
一種帶沖洗環(huán)的耐高壓、耐磨損接觸型往復密封，涉及往復泵的柱塞、填料密封，其主要特征為兩級填料密封串聯(lián)結(jié)構(gòu)與一套套筒間隙密封的組合，即靠近缸側(cè)的兩個導向套和一個沖洗環(huán)組合、主填料密封和靠近大氣側(cè)的副填料密封，主填料密封的壓蓋同時又是副填料密封的密封箱。在主、副填料密封之間注入沖洗潤滑油，在主填料密封的前端有一個沖洗環(huán)，采用同步高壓油作填料函沖洗液，沖洗液的作用是將進入柱塞與主填料密封之間的顆粒介質(zhì)沖洗帶走的同時，在填料與柱塞之間的徑向間隙內(nèi)形成一層液膜，使摩擦副之間形成良好的油膜潤滑，避免了柱塞與填料之間直接的固體摩擦磨損，并把柱塞與填料之間的摩擦熱及時帶走，使密封的使用壽命大大延長。適用于所有輸送帶固體顆粒介質(zhì)的往復泵。
文檔編號F04B53/02GK101070841SQ20071002439
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者葉曉琰, 許建強 申請人:江蘇大學