本實用新型涉及深冷低溫離心泵輸送-183℃液態(tài)氧氣時的接觸型新型機械密封，具體涉及液氧離心泵用接觸型新型機械密封。

背景技術：

工作于液態(tài)氧氣離心泵的接觸型機械密封，其結構設計有兩種。

如圖1所示，靜環(huán)是人工合成超高分子pe材料或特種ptfe基材料，是現(xiàn)在低溫離心泵機械密封中使用最多的。在液態(tài)空氣低溫環(huán)境中比碳石墨性能優(yōu)越，其與靜環(huán)座之間用橡膠o型圈密封，但是當泵內(nèi)溫度達+50℃～+60℃時，由于人工合成超高分子pe材料和特種ptfe基材料膨脹系數(shù)大，內(nèi)徑變大，與靜環(huán)座300型不銹鋼安裝處外徑(其直徑增大為前者的1/10左右)形成大間隙，可能在泵預冷時液態(tài)氣體接觸橡膠o型圈，除特殊成分的硅橡膠外(國內(nèi)尚無可生產(chǎn)的企業(yè))，其余所有橡膠材料無法承受-196℃～-130℃低溫，橡膠密封圈變硬失去彈性或溶脹，失去密封功能。泵輸送的液氧或液態(tài)碳氫化合物可能會逸出泵外，造成重大安全事故和環(huán)境污染。

特別要考慮很多液態(tài)碳氫化合物，沸點低，燃點低，甚至有劇毒(如火箭液體燃料)，當發(fā)生介質(zhì)逸出，無論是液態(tài)還是氣態(tài)，橡膠o型圈溶脹，失去密封性能。而耐碳氫化合物液體的橡膠ffkm，只能用于最低-20℃環(huán)境，不能在此類低溫機械密封中使用，這類介質(zhì)的逸出環(huán)境大氣中，是十分危險的。

另一種如圖2所示，在金屬靜環(huán)環(huán)座加熱后嵌入碳石墨取代圖1中的靜環(huán)橡膠“o”型圈對靜環(huán)環(huán)座安裝處外徑的密封，其靜環(huán)座與銅泵頭的密封大多仍使用橡膠“o”型圈。

這種結構，是一次性的，靜環(huán)不可更換，靜環(huán)磨損，昂貴的機械密封只能報廢，且圖1結構的不安全隱患依舊存在。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型主要是克服現(xiàn)有技術中存在的缺點，本實用新型提供液氧離心泵用接觸型新型機械密封。

本實用新型解決上述技術問題，所提供的技術方案是：液氧離心泵用接觸型新型機械密封，包括旋轉組件和靜止組件，所述旋轉組件包括動環(huán)和調(diào)整銅墊；所述靜止組件包括靜環(huán)座、帶波紋管座的焊接金屬波紋管、靜環(huán)環(huán)座、靜環(huán)、銅套，靜環(huán)組件與泵頭銅靜密封，所述靜環(huán)環(huán)座的端面設有用于安裝唇形密封的凹臺，所述靜環(huán)上設有靜環(huán)唇形密封，所述凹臺的內(nèi)端面與靜環(huán)唇形密封形成第一高載荷唇口密封，所述靜環(huán)唇形密封的凹槽上設有徑向箍緊彈簧，所述徑向箍緊彈簧使靜環(huán)唇形密封與靜環(huán)環(huán)座的安裝外徑處形成第二安全密封環(huán)帶，所述靜環(huán)環(huán)座、靜環(huán)之間設有防轉結構，所述防轉結構防止承受扭矩時靜環(huán)與靜環(huán)環(huán)座的安裝外徑處發(fā)生滑移。

進一步的技術方案是，所述調(diào)整銅墊靠泵軸外徑臺階限位，調(diào)整其長度并由軸向機械壓緊力壓緊，與泵軸形成旋轉環(huán)密封。

進一步的技術方案是，所述防轉結構限于且不僅限于圓弧形、圓柱銷、矩形鍵。

進一步的技術方案是，所述旋轉組件和靜止組件完成組合前，需經(jīng)-196℃液氮冷凍處理。

api682標準涵蓋的機械密封中，類似蓄能密封，作為獨立單元的靜密封，多有使用。但本實用新型中的唇口密封，蓄能密封與靜環(huán)一體的摩擦副從未有過。

在極低溫離心泵機械密封中，耐液氧低溫，耐腐蝕，耐液化碳氫化合物的靜環(huán)材料與唇口密封蓄能密封同體，是一種創(chuàng)新。

本實用新型的有益效果：靜環(huán)與靜環(huán)環(huán)座取消橡膠密封圈，靜環(huán)非密封面端制作高負荷唇形密封和蓄能密封取代原有的設計結構，同時靜環(huán)座與泵頭間用紫銅或適液氧的特種ptfe基材料作靜密封，試驗證明，當氣體壓力從0.01～3mpa都完全不發(fā)生泄漏，徹底可靠地解決了在液氧和特殊液化碳氫化合物中的安全和環(huán)境保護問題。

本實用新型排除了現(xiàn)有技術中存在的問題，機械密封中全部材料適用-183℃液氧也適用于液氮、液氬、lng等各種液化碳氫化合物環(huán)境。

附圖說明

圖1為進口液氧泵用的接觸型機械密封；

圖2為另一種進口液氧泵用的接觸型機械密封；

圖3為本實用新型的結構示意圖；

圖4為實施例中靜環(huán)組件的左視圖；

圖5為圖3中a的局部放大圖；

圖6為圖3中b的局部放大圖；

圖7為圖4中c的局部放大圖；

圖8為實施例中靜環(huán)環(huán)座與靜環(huán)的組裝示意圖；

圖9為圖8中的局部放大圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

此外，下面所描述的本實用新型不同實施方式中所涉及的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互結合。

如圖3-9所示，本實用新型的液氧離心泵用接觸型新型機械密封，包括旋轉組件和靜止組件，所述旋轉組件包括動環(huán)1、調(diào)整銅墊8；所述靜止組件包括與泵頭定位配合的靜環(huán)座2、帶波紋管座3的焊接金屬波紋管4、靜環(huán)環(huán)座5、靜環(huán)6、銅套7，所述靜環(huán)組件銅密封圈12安裝在所述靜環(huán)座2上，與泵頭壓緊，所述靜環(huán)環(huán)座5的端面設有用于安裝唇形密封的凹臺，外圓設有承受扭矩圓弧形凸臺，所述靜環(huán)6上設有靜環(huán)唇形密封，所述凹臺的內(nèi)端面與靜環(huán)唇形密封形成第一高載荷唇口密封，靠端面間隙泄漏的液化氣體壓力致唇口變形貼緊于靜環(huán)環(huán)座上凹臺的內(nèi)端面，形成第一道唇口密封；所述靜環(huán)唇形密封的凹槽上設有徑向箍緊彈簧9(見圖6)，所述徑向箍緊彈簧9使靜環(huán)唇形密封與靜環(huán)環(huán)座5的安裝外徑處形成第二安全密封環(huán)帶，所述靜環(huán)環(huán)座5、靜環(huán)6之間設有防轉結構10(見圖8)，所述防轉結構10防止承受扭矩時靜環(huán)與靜環(huán)環(huán)座的安裝外徑處發(fā)生滑移，所述旋轉環(huán)的摩擦面端面上設有調(diào)整銅墊8，件8靠泵軸外徑臺階限位，調(diào)整其長度并由軸向機械壓緊力壓緊，與泵軸形成旋轉環(huán)密封；所述焊接金屬波紋管4的兩端分別焊接在波紋管座3、靜環(huán)環(huán)座5上；所述波紋管座3外側焊接在所述靜環(huán)座2內(nèi)，內(nèi)孔固定銅套7；所述靜環(huán)6與動環(huán)1的端面貼合形成密封面。

本實用新型中的所有材料，為適液氧環(huán)境材料。符合航天行業(yè)標準《qj20539-2016液氧安全使用要求》。

如圖9所示，其靜環(huán)6上唇型密封的第一高載荷唇口密封形成密封環(huán)帶a、第二密封是蓄能密封。其第一高載荷唇口密封具有用于接觸靜環(huán)環(huán)座5上凹臺的內(nèi)端面唇尖以及蓄能密封圈與靜環(huán)環(huán)座5的安裝外徑形成的密封環(huán)帶b以及槽，槽深h與泵密封腔壓力大小有關。

本實施例實際工作時：靜環(huán)密封與靜環(huán)座2接觸面形成兩處靜密封。當?shù)蜏匾簯B(tài)氣體或汽化壓力至徑向箍緊彈簧9的密封環(huán)座空間時，壓力p作用于唇形密封唇口。唇口因薄弱變形，壓緊端面由于接觸環(huán)帶面積很小，a處接觸壓強＞p，形成第一處密封環(huán)帶。當有液化氣體或汽化壓力進入第一密封環(huán)帶、第二處密封環(huán)帶處空間時，其壓力為p2，p2≤p，圖9所示可知，p1＝(p+彈簧箍緊力)＞p，第二處密封環(huán)帶b處壓強p1＞p2，不會發(fā)生泄漏。

靜環(huán)材料可耐液氧、液化碳氫化合物。唇型密封將起到隔離作用。槽寬，0.5，槽深h。隨低溫泵密封腔壓力大小，有淺至深的調(diào)整。

本實施例中，所述防轉結構10限于且不僅限于圓弧形、圓柱銷、矩形鍵。

本實施例中，所述旋轉組件和靜止組件完成組合前，需經(jīng)-196℃液氮冷凍處理。

以上所述，并非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已通過上述實施例揭示，然而并非用以限定本實用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案范圍內(nèi)，可利用上述揭示的技術內(nèi)容作出些變動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內(nèi)。

技術特征：

1.液氧離心泵用接觸型新型機械密封，包括旋轉組件和靜止組件，所述旋轉組件包括動環(huán)、調(diào)整銅墊；所述靜止組件包括靜環(huán)座、帶波紋管座的焊接金屬波紋管、靜環(huán)環(huán)座、靜環(huán)、銅套、靜環(huán)組件銅密封圈，其特征在于，所述靜環(huán)環(huán)座的端面設有用于安裝唇形密封的凹臺，所述靜環(huán)上設有靜環(huán)唇形密封，所述凹臺的內(nèi)端面與靜環(huán)唇形密封形成第一高載荷唇口密封，所述靜環(huán)唇形密封的凹槽上設有徑向箍緊彈簧，所述徑向箍緊彈簧使靜環(huán)唇形密封與靜環(huán)環(huán)座的安裝外徑處形成第二安全密封環(huán)帶，所述靜環(huán)環(huán)座、靜環(huán)之間設有防轉結構，所述防轉結構防止承受扭矩時靜環(huán)與靜環(huán)環(huán)座的安裝外徑處發(fā)生滑移。

2.根據(jù)權利要求1所述的液氧離心泵用接觸型新型機械密封，其特征在于，所述調(diào)整銅墊靠泵軸外徑臺階限位，調(diào)整其軸向長度并由軸向機械壓緊力壓緊，與泵軸形成旋轉環(huán)密封。

3.根據(jù)權利要求1所述的液氧離心泵用接觸型新型機械密封，其特征在于，所述旋轉組件和靜止組件完成組合前，需經(jīng)-196℃液氮冷凍處理。

技術總結

本實用新型公開液氧離心泵用接觸型新型機械密封，包括旋轉組件和靜止組件，所述旋轉組件包括動環(huán)、調(diào)整銅墊；靜止組件包括靜環(huán)座、焊接金屬波紋管、靜環(huán)環(huán)座、靜環(huán)、銅套、靜環(huán)組件銅密封圈，靜環(huán)環(huán)座的端面設有用于安裝唇形密封的凹臺，所述靜環(huán)上設有靜環(huán)唇形密封，凹臺的內(nèi)端面與靜環(huán)唇形密封形成第一高載荷唇口密封，所述靜環(huán)唇形密封的凹槽上設有徑向箍緊彈簧，徑向箍緊彈簧使靜環(huán)唇形密封與靜環(huán)環(huán)座的安裝外徑處形成第二安全密封環(huán)帶，靜環(huán)環(huán)座、靜環(huán)之間設有防轉結構，所述防轉結構防止承受扭矩時靜環(huán)與靜環(huán)環(huán)座的安裝外徑處發(fā)生滑移。本實用新型的結構設計，從安全性、可靠性、性價比上均優(yōu)異于所有國外技術產(chǎn)品，具有廣闊的市場前景和現(xiàn)實意義。

技術研發(fā)人員：袁子予

受保護的技術使用者：成都仕倫密封有限責任公司

技術研發(fā)日：2021.01.08

技術公布日：2021.08.31