專利名稱:離心泵用帶定比例減速環(huán)的機(jī)械密封裝置的制作方法
本發(fā)明用于離心泵機(jī)械密封上，以便有效地降低動(dòng)、靜環(huán)接觸面上的溫升，對(duì)泵送沸點(diǎn)低、蒸汽壓大的液體尤其適用。
我們知道，為防止離心泵等旋轉(zhuǎn)設(shè)備液體泄漏，通常采用如圖1所示的機(jī)械密封裝置。這種機(jī)械密封裝置的靜環(huán)(圖1－1)和動(dòng)環(huán)(圖1－2)接觸面之間靠泵送液體本身形成的液膜來(lái)潤(rùn)滑。所述液膜的存在，能保證泵的密封性能和延長(zhǎng)機(jī)械密封裝置的壽命。
根據(jù)摩擦學(xué)原理，液膜的形成與靜、動(dòng)環(huán)接觸面上所承受的端面壓力(P)和靜、動(dòng)環(huán)密封面相對(duì)速度(V)的乘積(PV)值相關(guān)，對(duì)一定的液體來(lái)說(shuō)，(PV)值過(guò)大，就會(huì)破壞液膜。通常，(P)設(shè)計(jì)時(shí)可選擇合適的平衡系數(shù)來(lái)控制，以改善液膜潤(rùn)滑狀態(tài)；但對(duì)于(V)，由于它取決于與電機(jī)同步的泵軸轉(zhuǎn)速和泵軸直徑，圖1所示的機(jī)械密封裝置不能對(duì)其進(jìn)行控制。
(V)和靜、動(dòng)環(huán)接觸面上液膜的溫升(Δt)有如式(1)所示的關(guān)系Δt＝λ (μv2)/(8KLJ) (1)式中μ－液體粘度KL－液體導(dǎo)熱系數(shù)J－熱功當(dāng)量λ－液膜溫升系數(shù)，在只有一對(duì)接觸面時(shí)為1。
在一定工藝參數(shù)下的一種液體，如果(V)超過(guò)某一數(shù)值，液膜就會(huì)因(Δt)過(guò)高而發(fā)生蒸發(fā)。由式(1)可見，μ、KL都是不可改變的物理常數(shù)，而(Δt)和(V)的平方成正比，(V)越小，(Δt)下降的越顯著，如果能有效地降低(V)，就能大大降低(Δt)，防止液膜蒸發(fā)，避免因(Δt)過(guò)高破壞液膜而導(dǎo)致靜、動(dòng)環(huán)接觸面的干摩擦。但是至今尚未見到關(guān)于怎樣有效地降低(V)的報(bào)導(dǎo)。據(jù)“機(jī)械密封”(日本 鷲田彰著 化學(xué)工業(yè)部設(shè)備設(shè)計(jì)中心站 1976.6出版)介紹，曾有過(guò)一種如圖2所示的帶中間環(huán)的機(jī)械密封，它由靜環(huán)(圖2－1)，減速環(huán)(圖2－2)，動(dòng)環(huán)(圖2－3)組成。由于中間環(huán)自由地夾持在靜、動(dòng)環(huán)之間，沒(méi)有控制(V)的方法，轉(zhuǎn)速在0～n轉(zhuǎn)／分之間隨機(jī)變化，不能有效地降低(V)以降低(Δt)，所以，難以取得理想效果。
為了有效地控制(V)，使液膜潤(rùn)滑良好，保證密封性能和延長(zhǎng)機(jī)械密封裝置壽命，本發(fā)明采用了如圖3所示的供離心泵用帶定比例減速環(huán)的機(jī)械密封裝置。這套裝置由靜環(huán)(圖3－1)，減速環(huán)(圖3－2)、(圖10)，動(dòng)環(huán)(圖3－3)和微型行星齒輪減速器(圖3－4)或其它型式的減速器組成。采用行星齒輪減速器是由于它制造簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊。它由止推環(huán)(圖4)，傳動(dòng)套(圖5)，行星齒輪軸(圖6)，靜太陽(yáng)輪(圖7)，動(dòng)太陽(yáng)輪(圖8)，行星輪(圖9)組成。它的一次投資平均價(jià)格大約為一套標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械密封的1／3左右，還可以反復(fù)使用。其原理是通過(guò)安裝在與電機(jī)同步的泵軸上，隨泵軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)太陽(yáng)輪驅(qū)動(dòng)行星輪繞泵軸公轉(zhuǎn)，傳動(dòng)套一端安裝在行星輪軸上，另一端帶動(dòng)減速環(huán)以固定的速比轉(zhuǎn)動(dòng)?？朔酥虚g環(huán)密封的不足。
為使減速環(huán)與靜環(huán)，減速環(huán)與動(dòng)環(huán)這兩對(duì)接觸面的新溫升(Δt′)大致相等，避免其中任何一面(Δt′)過(guò)高，影響液膜狀態(tài)，并導(dǎo)致減速環(huán)發(fā)生熱變形，這兩對(duì)接觸面應(yīng)采用相同的最佳配對(duì)材料，在沒(méi)有找出最佳配對(duì)材料前，也可采用傳統(tǒng)的石墨材料做減速環(huán)，碳化鎢做靜、動(dòng)環(huán)；靜動(dòng)環(huán)的密封面尺寸也應(yīng)完全相等，如(圖3－1)，(圖3－3)所示，并使減速環(huán)轉(zhuǎn)速約為泵軸轉(zhuǎn)速的一半，即(V)降低一半。新溫升Δt′可由式2表示
Δt′＝λ·μ(V2)28KLJ]]>＝ (λ)/4 · (μv2)/(8KLJ) ＝ (λ)/4 Δt (2)因?yàn)檫@套裝置有兩對(duì)接觸面，故1＜λ＜2，式2可寫成1/4 Δt＜Δt′＜ 1/2 Δt (3)由式3可見，新溫升Δt′大約為原溫升的1／4～1／2。
據(jù)“煉油裝置泵用機(jī)械密封失效統(tǒng)計(jì)及分析”(唐慶斌 王汝美“煉油設(shè)備密封技術(shù)文集”煉油設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站 1984.11出版)介紹國(guó)內(nèi)石油系統(tǒng)某煉油廠中，輕質(zhì)油泵的密封失效率為設(shè)備密封總失效率的34.5％失效的主要原因是靜、動(dòng)環(huán)接觸面之間(Δt)過(guò)高，液膜蒸發(fā)，破壞了液膜潤(rùn)滑，使靜、動(dòng)環(huán)接觸面發(fā)生干摩擦。這種現(xiàn)象，在液態(tài)烴泵，丙烴泵上表現(xiàn)的特別突出。造成的后果是一方面要耗費(fèi)相當(dāng)?shù)娜肆?、物力進(jìn)行維修，另一方面，液態(tài)烴等介質(zhì)泄漏后可能引起爆炸，著火等事故。所以，一種適合輕質(zhì)油泵用新結(jié)構(gòu)機(jī)械密封的開發(fā)，受到人們普遍關(guān)注。
本離心泵用帶定比例減速環(huán)的機(jī)械裝置就是針對(duì)輕油泵而設(shè)計(jì)的，當(dāng)然，它也適用于輸送其它介質(zhì)。在今后的試驗(yàn)中，還要不斷地對(duì)密封接觸面的材料配對(duì)進(jìn)行探討，加以完善。
權(quán)利要求
1.一種離心泵用帶定比例減速環(huán)的機(jī)械密封裝置包括動(dòng)環(huán)、靜環(huán)和夾持在動(dòng)、靜環(huán)之間的減速環(huán)。其特征在于通過(guò)一套安裝在與電機(jī)同步的泵軸上的行星齒輪減速器，經(jīng)過(guò)傳動(dòng)套來(lái)控制置于動(dòng)、靜環(huán)之間的減速環(huán)按一定比例旋轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求
1所述的密封裝置，其特征在于行星齒輪減速器的速比為21。
3.如權(quán)利要求
1所述的密封裝置，其特征在于動(dòng)、靜環(huán)的密封面采用同種耐磨材料和相同的尺寸。
專利摘要
本實(shí)用新型用于離心泵機(jī)械密封裝置上，尤其適用于泵送沸點(diǎn)低，蒸汽壓大的液體?，F(xiàn)用機(jī)械密封裝置無(wú)法或者不能有效地降低靜、動(dòng)環(huán)密封面相對(duì)速度，造成介質(zhì)液膜因溫升高而破壞，影響機(jī)泵的密封性能和機(jī)械密封裝置的壽命。本實(shí)用新型在于通過(guò)一個(gè)置于動(dòng)、靜環(huán)之間的定比例減速環(huán)以降低動(dòng)、靜環(huán)密封面的相對(duì)速度，從而克服了現(xiàn)用機(jī)械密封裝置上述的不足。
文檔編號(hào)F04D29/12GK85201763SQ85201763
公開日1987年1月14日 申請(qǐng)日期1985年5月8日
發(fā)明者潘永康 申請(qǐng)人:金陵石油化工公司南京煉油廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan