一種預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置及其防噴射方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置，其特征在于：包括外壓蓋、內(nèi)壓蓋、軸套、一級(jí)密封組件及二級(jí)密封組件，其中：所述軸套套設(shè)在轉(zhuǎn)軸上；所述內(nèi)壓蓋套設(shè)在軸套的介質(zhì)端，內(nèi)壓蓋的內(nèi)壁與軸套的外壁之間形成一級(jí)密封腔，一級(jí)密封組件設(shè)置在上述一級(jí)密封腔內(nèi)；所述外壓蓋套設(shè)在軸套的大氣端，外壓蓋的內(nèi)壁與軸套外壁之間形成二級(jí)密封腔，二級(jí)密封組件預(yù)裝在上述二級(jí)密封腔內(nèi)；上述二級(jí)密封組件包括分離預(yù)裝的二級(jí)動(dòng)環(huán)組件及二級(jí)靜環(huán)組件，二級(jí)動(dòng)環(huán)組件與軸套之間設(shè)有鋼絲擋圈；上述二級(jí)動(dòng)環(huán)組件的外端面的外側(cè)設(shè)有卡簧，上述鋼絲擋圈的外側(cè)設(shè)有環(huán)形槽。本發(fā)明防噴射的方法主要為控制介質(zhì)壓力F2與二級(jí)彈簧的壓力F1，通過(guò)機(jī)械手段實(shí)現(xiàn)對(duì)突發(fā)噴射狀況的控制和調(diào)節(jié)。本發(fā)明密封結(jié)構(gòu)緊湊、正常使用時(shí)二級(jí)密封組件不消耗泵功率，設(shè)計(jì)可控性強(qiáng)，安全可靠。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置及其防噴射方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械密封裝置，特別指一種預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置及其防噴射方法。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械密封是離心泵、回轉(zhuǎn)泵及攪拌器等設(shè)備重要的組成部分，密封效果直接影響設(shè)備的正常運(yùn)行及安全。常用機(jī)械密封形式主要有單端面及雙端面，根據(jù)不同的工況條件選用不同的密封形式及系統(tǒng)，單端面密封通常大氣側(cè)有節(jié)流環(huán)，雙端面形式配有復(fù)雜昂貴的密封系統(tǒng)，相對(duì)于單端面密封而言雙端面具有更加好的密封效果，其密封較為穩(wěn)定。
[0003]但在實(shí)際生產(chǎn)中，會(huì)出現(xiàn)的一種情況是機(jī)械密封因各種原因出現(xiàn)密封突然失效，介質(zhì)產(chǎn)生噴射時(shí)，對(duì)于單端面密封因?yàn)橹挥幸粋€(gè)密封端面，因此密封失效即為該機(jī)械密封失效，介質(zhì)直接泄漏到大氣，對(duì)于雙端面密封，包括介質(zhì)側(cè)密封及大氣側(cè)密封，當(dāng)介質(zhì)側(cè)密封突然失效時(shí)，理論上大氣側(cè)密封應(yīng)該承擔(dān)密封作用，但在實(shí)際中，由于介質(zhì)側(cè)主密封突然失效時(shí)，原密封系統(tǒng)也同時(shí)失效，由于缺乏沖洗系統(tǒng)，大氣側(cè)安全密封也堅(jiān)持不了多長(zhǎng)時(shí)間而損壞失效。在現(xiàn)有的密封形式中，自動(dòng)應(yīng)對(duì)上述噴射現(xiàn)象的措施手段非常有限，對(duì)人身安全、環(huán)境、正常生產(chǎn)均會(huì)產(chǎn)生危害，所以開(kāi)發(fā)一種應(yīng)對(duì)突發(fā)性噴射類(lèi)密封故障的機(jī)械密封設(shè)備尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種密封結(jié)構(gòu)緊湊、正常使用時(shí)二級(jí)密封組件不接觸，不消耗泵功率，設(shè)計(jì)可控性強(qiáng)，安全可靠的預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置及其防噴射方法。
[0005]本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下，一種預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置，其特征在于:包括外壓蓋、內(nèi)壓蓋、軸套、一級(jí)密封組件及二級(jí)密封組件，其中:所述軸套套設(shè)在轉(zhuǎn)軸上；所述內(nèi)壓蓋套設(shè)在軸套的介質(zhì)端，內(nèi)壓蓋的內(nèi)壁與軸套的外壁之間形成一級(jí)密封腔，一級(jí)密封組件設(shè)置在上述一級(jí)密封腔內(nèi)；所述外壓蓋套設(shè)在軸套的大氣端，外壓蓋的內(nèi)壁與軸套外壁之間形成二級(jí)密封腔，二級(jí)密封組件預(yù)裝在上述二級(jí)密封腔內(nèi)；上述二級(jí)密封組件包括分離預(yù)裝的二級(jí)動(dòng)環(huán)組件及二級(jí)靜環(huán)組件，兩者未形成密封端面，軸向間隙為t3，二級(jí)動(dòng)環(huán)組件與軸套之間設(shè)有鋼絲擋圈；上述二級(jí)動(dòng)環(huán)組件的外端面的外側(cè)設(shè)有卡簧，二級(jí)動(dòng)環(huán)組件的外端面與卡簧之間的距離為t2，上述鋼絲擋圈的外側(cè)設(shè)有環(huán)形槽；鋼絲擋圈的圓心與環(huán)形槽的圓心之間的距離為t2 ;—級(jí)密封組件失效，介質(zhì)噴射將二級(jí)動(dòng)環(huán)組件向外推動(dòng)t2的距離，則鋼絲擋圈嵌入環(huán)形槽內(nèi)，二級(jí)動(dòng)環(huán)組件的外端面貼緊卡簧限位，二級(jí)動(dòng)環(huán)組件與二級(jí)靜環(huán)組件貼緊，形成二級(jí)密封端面。
[0006]優(yōu)選地，所述的一級(jí)密封組件包括一級(jí)動(dòng)環(huán)組件及一級(jí)靜環(huán)，其中:上述一級(jí)動(dòng)環(huán)組件又包括一級(jí)動(dòng)環(huán)、一級(jí)動(dòng)環(huán)座及一級(jí)彈簧；上述一級(jí)動(dòng)環(huán)座通過(guò)第一螺釘固定在軸套上；上述一級(jí)動(dòng)環(huán)外圈設(shè)有凹槽，該凹槽與一級(jí)動(dòng)環(huán)座內(nèi)圈的卡塊配合，使一級(jí)動(dòng)環(huán)與一級(jí)動(dòng)環(huán)座連接，一級(jí)動(dòng)環(huán)的外端面為窄端面，該窄端面與一級(jí)靜環(huán)的內(nèi)端面貼緊，形成一級(jí)密封端面；上述一級(jí)靜環(huán)固定在內(nèi)壓蓋的內(nèi)徑凸環(huán)的內(nèi)側(cè)端面上。
[0007]優(yōu)選地，所述動(dòng)環(huán)座的內(nèi)圈與軸套外圈之間設(shè)有輔助套；動(dòng)環(huán)座的外端面上設(shè)有至少二個(gè)軸向的通孔，至少二個(gè)一級(jí)彈簧設(shè)置在該軸向通孔內(nèi)，一級(jí)彈簧的外端連接彈簧座，上述動(dòng)環(huán)的內(nèi)端連接在彈簧座上，上述一級(jí)彈簧為動(dòng)環(huán)提供彈力補(bǔ)償。
[0008]優(yōu)選地，所述的二級(jí)動(dòng)環(huán)組件包括二級(jí)動(dòng)環(huán)及二級(jí)動(dòng)環(huán)座，二級(jí)動(dòng)環(huán)座通過(guò)平鍵連接在軸套上，二級(jí)動(dòng)環(huán)座的外端面開(kāi)有環(huán)形凹槽，二級(jí)動(dòng)環(huán)設(shè)置在上述環(huán)形凹槽內(nèi)，通過(guò)防轉(zhuǎn)銷(xiāo)限位，通過(guò)擋環(huán)軸向卡位，二級(jí)動(dòng)環(huán)的外端面伸出二級(jí)動(dòng)環(huán)座的凹槽端面。
[0009]優(yōu)選地，所述的二級(jí)動(dòng)環(huán)座內(nèi)端面的內(nèi)外徑開(kāi)有凹槽，形成中部凸起的臺(tái)階環(huán)面，二級(jí)動(dòng)環(huán)座內(nèi)端面上的外徑凹槽內(nèi)嵌有節(jié)流套，內(nèi)徑凹槽內(nèi)設(shè)有鋼絲擋圈；上述節(jié)流套通過(guò)第二螺釘固定在二級(jí)動(dòng)環(huán)座的內(nèi)端面上，節(jié)流套的內(nèi)端伸入內(nèi)壓蓋內(nèi)徑凸環(huán)的外凹槽面內(nèi)；上述外凹槽面內(nèi)設(shè)有耐磨環(huán)，節(jié)流套的外圈與耐磨環(huán)的內(nèi)圈不接觸，兩者之間的單邊間隙為S，形成環(huán)縫隙構(gòu)造，上述單邊間隙δ的范圍為0.2-0.35mm。
[0010]優(yōu)選地，所述的二級(jí)靜環(huán)組件包括二級(jí)靜環(huán)、靜環(huán)座及二級(jí)彈簧；上述靜環(huán)座通過(guò)第三螺釘連接在外壓蓋的內(nèi)圈臺(tái)階面上，靜環(huán)座與外壓蓋的內(nèi)圈之間設(shè)有第四密封圈，形成滑動(dòng)密封；上述二級(jí)靜環(huán)設(shè)置在靜環(huán)座內(nèi)端面的凹環(huán)內(nèi)，二級(jí)靜環(huán)的內(nèi)端面為窄端面，該窄端面與二級(jí)動(dòng)環(huán)的外端面距離為t3，上述t3的范圍為0.5-0.8mm。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述的外壓蓋的內(nèi)圈臺(tái)階面上開(kāi)有至少二個(gè)軸向的彈簧孔，上述至少二個(gè)二級(jí)彈簧設(shè)置在該彈簧孔內(nèi)，二級(jí)彈簧的內(nèi)端連接在靜環(huán)座上，為靜環(huán)座提供彈性補(bǔ)償；上述二級(jí)彈簧預(yù)裝壓縮距離為tl。
[0012]優(yōu)選地，所述的外壓蓋與內(nèi)壓蓋上分別設(shè)有第一沖洗孔及第二沖洗孔，第一沖洗孔第二及沖洗孔分別連通二級(jí)密封腔與一級(jí)密封腔；上述外壓蓋上還設(shè)有排液口。
[0013]優(yōu)選地，所述的軸套的外端套有驅(qū)動(dòng)環(huán)，驅(qū)動(dòng)環(huán)通過(guò)第四螺釘將軸套固定在轉(zhuǎn)軸上；所述的外壓蓋的內(nèi)圈與軸套的外圈連接處設(shè)有節(jié)流環(huán)；外壓蓋的外端面的外側(cè)設(shè)有安裝板，安裝板卡合在軸套的外圈凹槽內(nèi)，以便軸向定位外壓蓋。
[0014]一種通過(guò)控制上述的預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置的設(shè)計(jì)及裝配參數(shù)而防噴射方法，其特征在于:
a、分析二級(jí)彈簧的壓力Fl:—級(jí)密封失效時(shí),介質(zhì)突然噴射,介質(zhì)壓力作用于節(jié)流套的內(nèi)端面，推動(dòng)動(dòng)環(huán)組件移動(dòng)t2的距離，使鋼絲擋圈滑入預(yù)設(shè)在軸套上的環(huán)形槽中，二級(jí)彈簧的總壓縮量為tl+t2-t3，根據(jù)胡克定律F=kx (其中k為勁度系數(shù)，根據(jù)實(shí)際采用的彈簧型號(hào)可知為彈簧的形變量，即上述tl+t2-t3)，可計(jì)算出彈簧的壓力Fl ；
b、分析介質(zhì)作用于節(jié)流套內(nèi)端面的壓力F2:上述預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置的一級(jí)密封腔內(nèi)端介質(zhì)壓強(qiáng)為P1，節(jié)流套)的外徑為dl，節(jié)流套與耐磨環(huán)的軸向尺寸重合距離為t2，安裝二級(jí)動(dòng)環(huán)座處軸套的外徑為d2，耐磨環(huán)的內(nèi)徑與節(jié)流套的外徑之間的單邊間隙為δ，根據(jù)流體力學(xué)相關(guān)公式可知:作用于節(jié)流套內(nèi)端面的壓強(qiáng)Ρ2為:
Ρ2=Ρ1-{( 12χμ X t2 X Q )/[JIx(dl+2 δ 1)χ( δ )3]}/2
上式中，μ為介質(zhì)動(dòng)力粘度，Q為縫隙流損失的流量；
則作用于節(jié)流套內(nèi)端面的壓力F2為:F2=[(dl2-d22)xJI/4]xP2。
[0015]C、分析二級(jí)密封組件的滑動(dòng)摩擦阻力F3:動(dòng)環(huán)組件在介質(zhì)壓力作用下向外滑動(dòng)時(shí)，鋼絲擋圈與軸套之間、第三密封圈與軸套之間及第四密封圈與外壓蓋內(nèi)圈之間均產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦阻力，記二級(jí)密封組件的總滑動(dòng)摩擦阻力為F3 ；
d、分析F1、F2及F3的關(guān)系，控制F2的大小:一級(jí)密封剛失效時(shí)，二級(jí)動(dòng)環(huán)組件與二級(jí)靜環(huán)組件的距離為t3，此時(shí)動(dòng)環(huán)組件僅承受介質(zhì)壓力F2及與其反向的滑動(dòng)摩擦阻力F3(F3在實(shí)際中很小，可忽略不計(jì))，F(xiàn)3為定量，F(xiàn)2為變量，由上述分析可知，F(xiàn)2與dl、d2及δ有關(guān)，實(shí)際應(yīng)用中為保證F2的大小在二級(jí)密封組件可承受的范圍內(nèi)，控制δ的取值范圍在0.2-0.35mm內(nèi)；動(dòng)環(huán)組件向外側(cè)移動(dòng)t2距離時(shí)，二級(jí)密封組件受力為F2、F1與F3，其中Fl與F3是F2的反向作用力，為保證二級(jí)密封端面的形成即二級(jí)動(dòng)環(huán)貼緊二級(jí)靜環(huán)，需滿(mǎn)足F2>(F1+F3)，同時(shí)考慮到二級(jí)密封端面的承壓能力，控制t3的取值范圍在0.5-0.8mm之間。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:
a、一種優(yōu)選方式，二級(jí)靜環(huán)組件的密封端面與二級(jí)動(dòng)環(huán)密封端面在密封運(yùn)行時(shí)不接觸，距離為t3，設(shè)計(jì)中t3取值約為0.5~0.8mm。其有益效果為:1、二級(jí)密封組件只是備用，在正常情況下沒(méi)有形成密封端面，不消耗功率；2、本發(fā)明與雙端面(或串聯(lián))密封的安全密封不同之處就是二級(jí)密封組件的兩端面不接觸，但密封端面間隙很小，不需復(fù)雜的密封系統(tǒng)。
[0017]b、一種優(yōu)選方式，鋼絲擋圈容納在由節(jié)流套與二級(jí)動(dòng)環(huán)座右側(cè)內(nèi)臺(tái)階孔組成的空間里。其有益效果為:1、由于鋼絲擋圈有一定的彈性，與軸套外圓抱緊有徑向預(yù)緊力，限制動(dòng)環(huán)組件向靜環(huán)鑲環(huán)組件側(cè)位移。2、為主密封若突然失效噴射時(shí)，二級(jí)機(jī)械密封裝置可以自動(dòng)定位做準(zhǔn)備。當(dāng)介質(zhì)側(cè)主密封突然失效介質(zhì)向外噴射時(shí)，因節(jié)流套與耐磨環(huán)形成密封效應(yīng)的阻擋作用，介質(zhì)壓力直接作用于節(jié)流套背部，產(chǎn)生的推力將二級(jí)密封裝置的動(dòng)環(huán)組件推向靜環(huán)組件，鋼絲擋圈滑入對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)的軸套環(huán)形槽中，二級(jí)動(dòng)環(huán)座也抵接卡簧端面，靜環(huán)座中的二級(jí)彈簧再次被壓縮，總壓縮量為(tl+t2-t3)，達(dá)到預(yù)裝密封設(shè)計(jì)壓縮量，二級(jí)密封組件可以開(kāi)始工作。期間二級(jí)密封端面由開(kāi)始接觸前到達(dá)到壓縮量過(guò)程中，會(huì)有少量無(wú)壓的介質(zhì)沿二級(jí)密封面泄漏被收集至外壓蓋排液口連接的外部管線(xiàn)。此時(shí)由卡簧及鋼絲擋圈承受軸向力，將動(dòng)環(huán)組件牢牢地固定在軸套上，由平鍵傳遞旋轉(zhuǎn)扭矩。
[0018]C、一級(jí)密封失效時(shí)，一級(jí)密封腔體內(nèi)介質(zhì)壓強(qiáng)為Pl ;節(jié)流套外徑為dl ;節(jié)流套與耐磨環(huán)軸向尺寸重合距離為t2 ;安裝動(dòng)環(huán)組件處軸套外徑為d2 ;耐磨環(huán)內(nèi)徑與節(jié)流套外圓單邊間隙I實(shí)際取值0.2~0.35_，取值越小節(jié)流效果越明顯，介質(zhì)壓力損失越小。二級(jí)密封組件的動(dòng)環(huán)組件中，第三密封圈與軸套的滑動(dòng)摩擦阻力、鋼絲擋圈與軸套的滑動(dòng)摩擦阻力及第四密封圈與外壓蓋內(nèi)圈的滑動(dòng)摩擦阻力的綜合阻力為F3，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)F3很小，可忽略不計(jì)。根據(jù)流體力學(xué)知識(shí)，隨著動(dòng)環(huán)組件的移動(dòng)，節(jié)流套與耐磨環(huán)軸向尺寸重合距離成為變量，但與壓力損失成正比，計(jì)算時(shí)取平均值；則:根據(jù)流體力學(xué)相關(guān)公式可知:作用于節(jié)流套3E背部的壓強(qiáng)P2為:
Ρ2=Ρ1-{( 12χμ X t2 X Q )/[JIx(dl+2 δ 1)χ( δ )3]}/2
上式中，μ為介質(zhì)動(dòng)力粘度；Q為縫隙流損失的流量；
作用于節(jié)流套3E背部的壓力F2為:F2=[(dl2-d22)xJI/4]xP2。
[0019]進(jìn)一步，二級(jí)密封裝置的彈力補(bǔ)償元件彈簧壓縮量為(tl+t2_t3)時(shí)，彈簧總彈力在設(shè)計(jì)時(shí)為已知量Fl ，通過(guò)調(diào)節(jié)d2與δ取值，可以使F2>(F1+F3)，也可以控制一級(jí)密封組件泄漏到二級(jí)密封組件的介質(zhì)泄漏量。[0020]一種優(yōu)選方式，通過(guò)調(diào)節(jié)上述各種變量，可以做到二級(jí)密封組件的可控性數(shù)字化設(shè)計(jì)，既能使該預(yù)制的二級(jí)密封起到作用，也能控制介質(zhì)對(duì)動(dòng)環(huán)組件的推力不能過(guò)大對(duì)構(gòu)件造成沖擊。
[0021]進(jìn)一步，當(dāng)外側(cè)預(yù)裝的二級(jí)機(jī)械密封開(kāi)始工作時(shí)，設(shè)置于第一沖洗孔外部管線(xiàn)的壓力傳感器探測(cè)二級(jí)密封腔內(nèi)的壓力上升是否超過(guò)設(shè)定值，壓力報(bào)警通知控制室一級(jí)密封已經(jīng)失效而噴射，位于內(nèi)壓蓋的第二沖洗孔管線(xiàn)關(guān)閉，外壓蓋上的第一沖洗口管線(xiàn)打開(kāi)，開(kāi)始給二級(jí)密封腔提供沖洗液，沖洗壓力高于原密封腔體壓力，沖洗液冷卻密封端面后沿節(jié)流套與耐磨環(huán)的較大縫隙回到介質(zhì)側(cè)，完成沖洗與冷卻后，二級(jí)密封組件開(kāi)始正常工作。其有益效果是:可以完全阻止一級(jí)密封組件失效，介質(zhì)噴射產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，也為維護(hù)人員更換一級(jí)密封組件贏得了充裕的時(shí)間。
[0022]d、一種優(yōu)選方式，二級(jí)靜環(huán)組件為靜止式彈力補(bǔ)償組件；其有益效果為:二級(jí)彈簧不受離心力影響，同時(shí)，采用多個(gè)二級(jí)彈簧均布，其軸向的推力分布更為均勻，彈性補(bǔ)償組件的整體浮動(dòng)性較好；將小彈簧放置于外壓蓋上均布的彈簧孔中，結(jié)構(gòu)緊湊。一種優(yōu)選方式，特制的第三螺釘穿過(guò)靜環(huán)座大端軸向沉孔鎖緊在外壓蓋內(nèi)端面，第三螺釘大頭端面與沉孔抵接。
[0023]其有益效果為:1、將二級(jí)彈簧給予一定的壓縮量tl預(yù)裝在彈簧孔中；2、第三螺釘可將彈性補(bǔ)償組件預(yù)裝于外密封壓蓋內(nèi)，利于裝配，避免了散裝的彈性補(bǔ)償組件在組裝時(shí)造成的精度誤差；3、同時(shí)使一級(jí)密封組件失效噴射時(shí)，動(dòng)環(huán)組件移動(dòng)較小的距離就可實(shí)現(xiàn)二級(jí)密封組件密封的功能。
[0024]一種優(yōu)選地方式，二級(jí)動(dòng)環(huán)通過(guò)第五密封圈浮動(dòng)式置于二級(jí)動(dòng)環(huán)座孔中，在二級(jí)動(dòng)環(huán)座容納二級(jí)動(dòng)環(huán)的內(nèi)孔邊緣有一環(huán)形R槽，放置開(kāi)口彈性的擋環(huán)壓在二級(jí)動(dòng)環(huán)外圓錐形面上，限制二級(jí)動(dòng)環(huán)軸向向外移位，該擋環(huán)的截面為圓形；節(jié)流套通過(guò)止口騎在二級(jí)動(dòng)環(huán)座尾部外臺(tái)階圓上，由第三螺釘鎖緊，其端面抵接與軸套外圓臺(tái)階處。鋼絲擋圈設(shè)置在由節(jié)流套與二級(jí)動(dòng)環(huán)座右側(cè)內(nèi)臺(tái)階孔組成的空間里；二級(jí)動(dòng)環(huán)座內(nèi)孔有一鍵槽，位于二級(jí)動(dòng)環(huán)座與軸套間的第三密封圈與鋼絲擋圈之間；軸套外圓配有平鍵，軸套鍵槽右側(cè)有一環(huán)形槽，環(huán)形槽中心與鋼絲擋圈中心軸向距離為t2，位于鋼絲擋圈左側(cè)；軸套還設(shè)有一卡簧槽裝有卡簧，卡簧右端面與二級(jí)動(dòng)環(huán)座左端面距離為t2 ;內(nèi)壓蓋左側(cè)第二內(nèi)孔鑲嵌有耐磨環(huán)，其內(nèi)徑圓與節(jié)流套外圓有一很小縫隙，單邊間隙δ，主密封若突然失效出現(xiàn)噴射現(xiàn)象，此處可以起到節(jié)流減壓作用，相當(dāng)于泵的口環(huán)密封，節(jié)流套與耐磨環(huán)軸向尺寸重合距離為t2。一種優(yōu)選地方式，輔助套與一級(jí)動(dòng)環(huán)座為分體式設(shè)計(jì)，使所述的二級(jí)密封組件中的動(dòng)環(huán)組件及其他密封構(gòu)件安裝更為方便。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明一級(jí)密封組件工作時(shí)的剖視圖。
[0026]圖2是本發(fā)明二級(jí)密封組件工作時(shí)的剖視圖。
[0027]圖3是本發(fā)明的零件裝配圖。
[0028]圖4是圖3的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖5是本發(fā)明的組件裝配順序示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0030]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
如圖1至圖5所示，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下，一種預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置，其特征在于:包括外壓蓋5A、內(nèi)壓蓋5B、軸套6、一級(jí)密封組件及二級(jí)密封組件，其中:所述軸套6套設(shè)在轉(zhuǎn)軸01上；所述內(nèi)壓蓋5B套設(shè)在軸套6的介質(zhì)端，內(nèi)壓蓋5B的內(nèi)壁與軸套6的外壁之間形成一級(jí)密封腔，一級(jí)密封組件設(shè)置在上述一級(jí)密封腔內(nèi)；所述外壓蓋5A套設(shè)在軸套6的大氣端，外壓蓋5A的內(nèi)壁與軸套6外壁之間形成二級(jí)密封腔，二級(jí)密封組件預(yù)裝在上述二級(jí)密封腔內(nèi)；上述二級(jí)密封組件包括分離預(yù)裝的二級(jí)動(dòng)環(huán)組件3及二級(jí)靜環(huán)組件4，兩者未形成密封端面，軸向間隙為t3，二級(jí)動(dòng)環(huán)組件3與軸套6之間設(shè)有鋼絲擋圈3D ;上述二級(jí)動(dòng)環(huán)組件3的外端面的外側(cè)設(shè)有卡簧6D，二級(jí)動(dòng)環(huán)組件3的外端面與卡簧6D之間的距離為t2，上述鋼絲擋圈3D的外側(cè)設(shè)有環(huán)形槽6E ;鋼絲擋圈3D的圓心與環(huán)形槽6E的圓心之間的距離為t2 ;—級(jí)密封組件失效，介質(zhì)噴射將二級(jí)動(dòng)環(huán)組件3向外推動(dòng)t2的距離，則鋼絲擋圈3D嵌入環(huán)形槽6E內(nèi)，二級(jí)動(dòng)環(huán)組件3的外端面貼緊卡簧6D限位，二級(jí)動(dòng)環(huán)組件3與二級(jí)靜環(huán)組件4貼緊，形成二級(jí)密封端面。進(jìn)一步，外壓蓋5A與內(nèi)5B通過(guò)第四螺釘5E連接，通過(guò)第二密封圈5C密封，內(nèi)壓蓋5B與泵體之間也通過(guò)第二密封圈5C密封，安裝板5F卡在軸套6的環(huán)形槽內(nèi)給密封定位；上述軸套6與轉(zhuǎn)軸01之間通過(guò)第六密封圈6F密封。
[0031]優(yōu)選地，所述的一級(jí)密封組件包括一級(jí)動(dòng)環(huán)組件I及一級(jí)靜環(huán)2，其中:上述一級(jí)動(dòng)環(huán)組件I又包括一級(jí)動(dòng)環(huán)1A、一級(jí)動(dòng)環(huán)座IF及一級(jí)彈簧IE ;上述一級(jí)動(dòng)環(huán)座IF通過(guò)第一螺釘IG固定在軸套6上；上述一級(jí)動(dòng)環(huán)IA外圈設(shè)有凹槽，該凹槽與一級(jí)動(dòng)環(huán)座IF內(nèi)圈的卡塊配合，使一級(jí)動(dòng)環(huán)IA與一級(jí)動(dòng)環(huán)座IF連接，一級(jí)動(dòng)環(huán)IA的外端面為窄端面，該窄端面與一級(jí)靜環(huán)2的內(nèi)端面貼緊，形成一級(jí)密封端面；上述一級(jí)靜環(huán)2固定在內(nèi)壓蓋5B的內(nèi)徑凸環(huán)的內(nèi)側(cè)端面上，兩者通過(guò)第七密封圈2B密封。
[0032]優(yōu)選地，所述動(dòng)環(huán)座IF的內(nèi)圈與軸套6外圈之間設(shè)有輔助套ID ;動(dòng)環(huán)座IF的外端面上設(shè)有至少二個(gè)軸向的通孔，至少二個(gè)一級(jí)彈簧IE設(shè)置在該軸向通孔內(nèi)，一級(jí)彈簧IE的外端連接推環(huán)1C，上述動(dòng)環(huán)IA的內(nèi)端連接在推環(huán)IC上，上述一級(jí)彈簧IE為動(dòng)環(huán)IA提供彈力補(bǔ)償。
[0033]優(yōu)選地，所述的二級(jí)動(dòng)環(huán)組件3包括二級(jí)動(dòng)環(huán)3A及二級(jí)動(dòng)環(huán)座3C，二級(jí)動(dòng)環(huán)座3C通過(guò)平鍵6C連接在軸套6上，二級(jí)動(dòng)環(huán)座3C的外端面開(kāi)有環(huán)形凹槽，二級(jí)動(dòng)環(huán)3A設(shè)置在上述環(huán)形凹槽內(nèi)，通過(guò)防轉(zhuǎn)銷(xiāo)限位，通過(guò)擋環(huán)3H軸向卡位，二級(jí)動(dòng)環(huán)3A的外端面伸出二級(jí)動(dòng)環(huán)座3C的凹槽端面。
[0034]優(yōu)選地，所述的二級(jí)動(dòng)環(huán)座3C內(nèi)端面的內(nèi)外徑開(kāi)有凹槽，形成中部凸起的臺(tái)階環(huán)面，二級(jí)動(dòng)環(huán)座3C內(nèi)端面上的外徑凹槽內(nèi)嵌有節(jié)流套3E，內(nèi)徑凹槽內(nèi)設(shè)有鋼絲擋圈3D ;上述節(jié)流套3E通過(guò)第二螺釘3F固定在二級(jí)動(dòng)環(huán)座3C的內(nèi)端面上，節(jié)流套3E的內(nèi)端伸入內(nèi)壓蓋5B內(nèi)徑凸環(huán)的外凹槽面內(nèi)；上述外凹槽面內(nèi)設(shè)有耐磨環(huán)5H，節(jié)流套3E的外圈與耐磨環(huán)5H的內(nèi)圈不接觸，兩者之間的單邊間隙為δ，形成環(huán)縫隙構(gòu)造，上述單邊間隙δ的范圍為0.2-0.35mm。進(jìn)一步，二級(jí)動(dòng)環(huán)3A通過(guò)第五密封圈3B浮動(dòng)式置于二級(jí)動(dòng)環(huán)座3C孔中，在二級(jí)動(dòng)環(huán)座3C容納二級(jí)動(dòng)環(huán)3A的內(nèi)孔邊緣有一環(huán)形R槽，該環(huán)形R槽內(nèi)放置開(kāi)口彈性的擋環(huán)3H，擋環(huán)3H壓在二級(jí)動(dòng)環(huán)3A的外圓錐形面上，限制二級(jí)動(dòng)環(huán)3A軸向向外移位，擋環(huán)3H截面為圓形；節(jié)流套3E通過(guò)止口騎在二級(jí)動(dòng)環(huán)座3C尾部外臺(tái)階圓上，由第二螺釘3F鎖緊，右端面抵接與軸套6臺(tái)階處。軸用鋼絲擋圈3D容納在由節(jié)流套3F與二級(jí)動(dòng)環(huán)座3C右側(cè)內(nèi)臺(tái)階孔組成的空間里；二級(jí)動(dòng)環(huán)座3C內(nèi)孔有一鍵槽，位于第三密封圈3G與鋼絲擋圈3D之間；軸套6外圓配有平鍵6C，軸套6的鍵槽右側(cè)有一環(huán)形槽6E，環(huán)形槽6E中心與鋼絲擋圈3D中心軸向距離為t2,位于鋼絲擋圈3D左側(cè)；軸套6還設(shè)有—簧槽裝有卡簧6D,卡簧6D的右端面與二級(jí)動(dòng)環(huán)座3C內(nèi)左端面距離為t2 ;內(nèi)壓蓋5B左側(cè)第二內(nèi)孔鑲嵌有耐磨環(huán)5H，其內(nèi)徑圓與節(jié)流套3E外圓有一很小縫隙，單邊間隙δ 1，一級(jí)密封組件若突然失效出現(xiàn)噴射現(xiàn)象，此處可以起到節(jié)流減壓作用，相當(dāng)于泵的口環(huán)密封，節(jié)流套3Ε與耐磨環(huán)5Η軸向尺寸重合距離為t2。進(jìn)一步，二級(jí)靜環(huán)組件4的密封端面與二級(jí)動(dòng)環(huán)3A密封端面在密封運(yùn)行時(shí)不接觸，距離為t3，設(shè)計(jì)中t3取值為0.5?0.8mm。由于鋼絲擋圈3D有一定的彈性，與軸套外圓抱緊有徑向預(yù)緊力，限制二級(jí)動(dòng)環(huán)組件3向靜環(huán)組件4 一側(cè)位移，本發(fā)明與雙端面(或串聯(lián))密封的安全密封不同之處就是二級(jí)密封組件的密封組件的端面不接觸，但密封端面間隙很小，二級(jí)密封組件只是備用，不需復(fù)雜的密封系統(tǒng)，不消耗功率。
[0035]優(yōu)選地，所述的二級(jí)靜環(huán)組件4包括二級(jí)靜環(huán)4A、靜環(huán)座4E及二級(jí)彈簧4D ;上述靜環(huán)座4E通過(guò)第三螺釘4B連接在外壓蓋5A的內(nèi)圈臺(tái)階面上，靜環(huán)座4E與外壓蓋5A的內(nèi)圈之間設(shè)有第四密封圈4C，形成滑動(dòng)密封；上述二級(jí)靜環(huán)4A設(shè)置在靜環(huán)座4E內(nèi)端面的凹環(huán)內(nèi)，二級(jí)靜環(huán)4A的內(nèi)端面為窄端面，該窄端面與二級(jí)動(dòng)環(huán)3A的外端面距離為t3，上述t3的范圍為0.5-0.Smm0進(jìn)一步，二級(jí)靜環(huán)組件4為靜止式置于外壓蓋5A內(nèi)孔，若干二級(jí)彈簧4D放置于外壓蓋5A沿圓周均勻分布的軸向盲孔中，二級(jí)彈簧4D —端推頂在二級(jí)靜環(huán)組件4的二級(jí)靜環(huán)座4E的大端端面；若干特制的第三螺釘4B穿過(guò)二級(jí)靜環(huán)座4E大端軸向沉孔鎖緊在壓蓋5A內(nèi)端面，第三螺釘4B大頭端面與沉孔抵接，將二級(jí)彈簧4D給予一定的壓縮量tl預(yù)裝在彈簧孔中，由第四密封圈4C形成外壓蓋5A與二級(jí)靜環(huán)組件4A的滑動(dòng)徑向密封；外壓蓋5A大氣側(cè)內(nèi)徑第二臺(tái)階孔有節(jié)流環(huán)預(yù)留的二級(jí)靜環(huán)組件4為靜止式彈力補(bǔ)償組件，二級(jí)彈簧4D不受離心力影響，同時(shí)，采用多個(gè)二級(jí)彈簧4D均布，其軸向的推力分布更為均勻，二級(jí)靜環(huán)組件4的整體浮動(dòng)性較好；將二級(jí)彈簧4D放置于外壓蓋5A上均布的彈簧孔中，結(jié)構(gòu)緊湊；第三螺釘4B可將二級(jí)靜環(huán)組件4預(yù)裝于密封的外壓蓋5A內(nèi)，利于裝配，避免了散裝的二級(jí)靜環(huán)組件在組裝時(shí)造成的精度誤差；也使一級(jí)密封組件失效噴射時(shí)，二級(jí)動(dòng)環(huán)組件移動(dòng)較小的距離就可實(shí)現(xiàn)二級(jí)密封組件密封的功能。
[0036]優(yōu)選地，所述的外壓蓋5A的內(nèi)圈臺(tái)階面上開(kāi)有至少二個(gè)軸向的彈簧孔，上述至少二個(gè)二級(jí)彈簧4D設(shè)置在該彈簧孔內(nèi)，二級(jí)彈簧4D的內(nèi)端連接在靜環(huán)座4E上，為靜環(huán)座4E提供彈性補(bǔ)償；上述二級(jí)彈簧4D預(yù)裝壓縮距離為tl。進(jìn)一步，當(dāng)一級(jí)密封組件突然失效介質(zhì)向外噴射時(shí)，因節(jié)流套3E與耐磨環(huán)5H形成密封效應(yīng)的阻擋作用，介質(zhì)壓力直接作用于節(jié)流套背部，產(chǎn)生的推力將二級(jí)動(dòng)環(huán)組件3推向二級(jí)靜環(huán)組件4，鋼絲擋圈3D滑入對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)的軸套6的環(huán)形槽中6E，二級(jí)動(dòng)環(huán)座3C也抵接卡簧6D端面，二級(jí)彈簧4D再次被壓縮，總壓縮量為(tl+t2-t3)，達(dá)到預(yù)裝密封設(shè)計(jì)壓縮量，二級(jí)密封組件可以正常工作。此時(shí)由卡簧6D及鋼絲擋圈3D承受軸向力，將二級(jí)動(dòng)環(huán)組件3牢牢地固定在軸套6上，由平鍵6C傳遞旋轉(zhuǎn)扭矩。
[0037]優(yōu)選地，所述的外壓蓋5A與內(nèi)壓蓋5B上分別設(shè)有第一沖洗孔B及第二沖洗孔A，第一沖洗孔B及第二沖洗孔A分別連通二級(jí)密封腔與一級(jí)密封腔；上述外壓蓋5A上還設(shè)有排液口 C。當(dāng)二級(jí)密封組件的密封端面由開(kāi)始接觸前到達(dá)到壓縮量過(guò)程中，會(huì)有少量無(wú)壓的介質(zhì)沿密封面泄漏被收集至排液口 C導(dǎo)入外接管線(xiàn)。進(jìn)一步，當(dāng)外側(cè)預(yù)裝的二級(jí)密封組件開(kāi)始工作時(shí)，設(shè)置于第一沖洗孔B處的外部管線(xiàn)的壓力傳感器探測(cè)到二級(jí)密封腔內(nèi)壓力上升超過(guò)設(shè)定值，壓力報(bào)警通知控制室一級(jí)密封組件已經(jīng)失效而噴射，位于內(nèi)壓蓋5B上的第二沖洗口 A管線(xiàn)關(guān)閉，外壓蓋5A上的第一沖洗口 B管線(xiàn)打開(kāi)，開(kāi)始給二級(jí)密封組件提供沖洗液，沖洗壓力高于原密封腔體壓力，沖洗液冷卻密封端面后沿節(jié)流套3E與耐磨環(huán)5H的較大縫隙回到葉輪側(cè)，預(yù)設(shè)的二級(jí)密封組件開(kāi)始正常工作?？梢酝耆柚挂患?jí)密封組件噴射產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，也為維護(hù)人員更換一級(jí)密封組件贏得了充裕的時(shí)間。
[0038]優(yōu)選地，所述的軸套6的外端套有驅(qū)動(dòng)環(huán)6A，驅(qū)動(dòng)環(huán)6A通過(guò)第四螺釘6B將軸套6固定在轉(zhuǎn)軸01上；所述的外壓蓋5A的內(nèi)圈與軸套6的外圈連接處設(shè)有節(jié)流環(huán);外壓蓋5A的外端面的外側(cè)設(shè)有安裝板5F,安裝板5F卡合在軸套6的外圈凹槽內(nèi)，以便軸向定位外壓蓋5A。
[0039]一種通過(guò)控制上述的預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置的設(shè)計(jì)及裝配參數(shù)而預(yù)防噴射的方法，其特征在于:
a、分析二級(jí)彈簧4D的壓力Fl:—級(jí)密封失效時(shí),介質(zhì)突然噴射,介質(zhì)壓力作用于節(jié)流套3E的內(nèi)端面，推動(dòng)動(dòng)環(huán)組件3移動(dòng)t2的距離，使鋼絲擋圈3D滑入預(yù)設(shè)在軸套6上的環(huán)形槽6E中，二級(jí)彈簧4D的總壓縮量為tl+t2-t3，根據(jù)胡克定律F=kx (其中k為勁度系數(shù)，根據(jù)實(shí)際采用的彈簧型號(hào)可知為彈簧的形變量，即上述tl+t2-t3)，可計(jì)算出彈簧的壓力Fl ；
b、分析介質(zhì)作用于節(jié)流套3E內(nèi)端面的壓力F2:上述預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置的一級(jí)密封腔內(nèi)端介質(zhì)壓強(qiáng)為P1，節(jié)流套3E的外徑為dl，節(jié)流套3E與耐磨環(huán)5H的軸向尺寸重合距離為t2，安裝二級(jí)動(dòng)`環(huán)座3C處軸套6的外徑為d2，耐磨環(huán)5H的內(nèi)徑與節(jié)流套3E的外徑之間的單邊間隙為δ，根據(jù)流體力學(xué)相關(guān)公式可知:作用于節(jié)流套3Ε內(nèi)端面的壓強(qiáng)Ρ2為:
Ρ2=Ρ1-{( 12χμ X t2 X Q )/[JIx(dl+2 δ 1)χ( δ )3]}/2
上式中，μ為介質(zhì)動(dòng)力粘度，Q為縫隙流損失的流量；
則作用于節(jié)流套3Ε內(nèi)端面的壓力F2為:F2=[(dl2-d22)xJI/4]xP2。
[0040]C、分析二級(jí)密封組件的滑動(dòng)摩擦阻力F3:動(dòng)環(huán)組件3在介質(zhì)壓力作用下向外滑動(dòng)時(shí)，鋼絲擋圈3D與軸套6之間、第三密封圈3G與軸套之間及第四密封圈4C與外壓蓋5A內(nèi)圈之間均產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦阻力，記二級(jí)密封組件的總滑動(dòng)摩擦阻力為F3 ；
d、分析F1、F2及F3的關(guān)系，控制F2的大小:一級(jí)密封剛失效時(shí)，二級(jí)動(dòng)環(huán)組件3與二級(jí)靜環(huán)組件4的距離為t3，此時(shí)動(dòng)環(huán)組件3僅承受介質(zhì)壓力F2及與其反向的滑動(dòng)摩擦阻力F3 (F3在實(shí)際中很小，可忽略不計(jì))，F(xiàn)3為定量，F(xiàn)2為變量，由上述分析可知，F(xiàn)2與dl、d2及δ有關(guān)，實(shí)際應(yīng)用中為保證F2的大小在二級(jí)密封組件可承受的范圍內(nèi)，控制δ的取值范圍在0.2-0.35mm內(nèi)；動(dòng)環(huán)組件3向外側(cè)移動(dòng)t2距離時(shí)，二級(jí)密封組件受力為F2、F1與F3，其中Fl與F3是F2的反向作用力，為保證二級(jí)密封端面的形成即二級(jí)動(dòng)環(huán)3A貼緊二級(jí)靜環(huán)4A，需滿(mǎn)足F2MF1+F3)，同時(shí)考慮到二級(jí)密封端面的承壓能力，控制t3的取值范圍在
0.5-0.8mm 之間。
[0041]本發(fā)明的實(shí)施例只是介紹其【具體實(shí)施方式】，不在于限制其保護(hù)范圍。本行業(yè)的技術(shù)人員在本實(shí)施例的啟發(fā)下可以作出某些修改，故凡依照本發(fā)明專(zhuān)利范圍所做的等效變化或修飾，均屬于本發(fā)明專(zhuān)利權(quán)利要求范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置，其特征在于:包括外壓蓋(5A)、內(nèi)壓蓋(5B)、軸套(6)、一級(jí)密封組件及二級(jí)密封組件，其中:所述軸套(6)套設(shè)在轉(zhuǎn)軸(Ol)上；所述內(nèi)壓蓋(5B)套設(shè)在軸套(6)的介質(zhì)端，內(nèi)壓蓋(5B)的內(nèi)壁與軸套(6)的外壁之間形成一級(jí)密封腔，一級(jí)密封組件設(shè)置在上述一級(jí)密封腔內(nèi)；所述外壓蓋(5A)套設(shè)在軸套(6)的大氣端，外壓蓋(5A)的內(nèi)壁與軸套(6)外壁之間形成二級(jí)密封腔，二級(jí)密封組件預(yù)裝在上述二級(jí)密封腔內(nèi)；上述二級(jí)密封組件包括分離預(yù)裝的二級(jí)動(dòng)環(huán)組件(3)及二級(jí)靜環(huán)組件(4)，兩者未形成密封端面，軸向間隙為t3，二級(jí)動(dòng)環(huán)組件(3)與軸套(6)之間設(shè)有鋼絲擋圈(3D);上述二級(jí)動(dòng)環(huán)組件(3)的外端面的外側(cè)設(shè)有卡簧(6D)，二級(jí)動(dòng)環(huán)組件(3)的外端面與卡簧(6D)之間的距離為t2，上述鋼絲擋圈(3D)的外側(cè)設(shè)有環(huán)形槽(6E);鋼絲擋圈(3D)的圓心與環(huán)形槽(6E)的圓心之間的距離為t2 ;—級(jí)密封組件失效，介質(zhì)噴射將二級(jí)動(dòng)環(huán)組件(3)向外推動(dòng)t2的距離，則鋼絲擋圈(3D)嵌入環(huán)形槽(6E)內(nèi)，二級(jí)動(dòng)環(huán)組件(3)的外端面貼緊卡簧(6D)限位，二級(jí)動(dòng)環(huán)組件(3)與二級(jí)靜環(huán)組件(4)貼緊，形成二級(jí)密封端面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置，其特征在于:所述的一級(jí)密封組件包括一級(jí)動(dòng)環(huán)組件(I)及一級(jí)靜環(huán)(2)，其中:上述一級(jí)動(dòng)環(huán)組件(I)又包括一級(jí)動(dòng)環(huán)(IA)、一級(jí)動(dòng)環(huán)座(IF)及一級(jí)彈簧(IE );上述一級(jí)動(dòng)環(huán)座(IF)通過(guò)第一螺釘(IG)固定在軸套(6)上；上述一級(jí)動(dòng)環(huán)(IA)外圈設(shè)有凹槽，該凹槽與一級(jí)動(dòng)環(huán)座(IF)內(nèi)圈的卡塊配合，使一級(jí)動(dòng)環(huán)(IA)與一級(jí)動(dòng)環(huán)座(IF)連接，一級(jí)動(dòng)環(huán)(IA)的外端面為窄端面，該窄端面與一級(jí)靜環(huán)(2)的內(nèi)端面貼緊，形成一級(jí)密封端面；上述一級(jí)靜環(huán)(2)固定在內(nèi)壓蓋(5B)的內(nèi)徑凸環(huán)的內(nèi)側(cè)端面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置，其特征在于:所述動(dòng)環(huán)座(IF)的內(nèi)圈與軸套(6)外圈之間設(shè)有輔助套(ID);—級(jí)動(dòng)環(huán)座(IF)的外端面上設(shè)有至少二個(gè)軸向的通孔，至少二個(gè)一級(jí)彈簧(IE)設(shè)置在該軸向通孔內(nèi)，一級(jí)彈簧(IE)的外端連接推環(huán)(1C)， 上述動(dòng)環(huán)(1A)的內(nèi)端連接在推環(huán)(1C)上，上述一級(jí)彈簧(1E)為動(dòng)環(huán)(1A)提供彈力補(bǔ)償。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的一種預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置，其特征在于:所述的二級(jí)動(dòng)環(huán)組件(3)包括二級(jí)動(dòng)環(huán)(3A)及二級(jí)動(dòng)環(huán)座(3C)，二級(jí)動(dòng)環(huán)座(3C)通過(guò)平鍵(6C)連接在軸套(6)上，二級(jí)動(dòng)環(huán)座(3C)的外端面開(kāi)有環(huán)形凹槽，二級(jí)動(dòng)環(huán)(3A)設(shè)置在上述環(huán)形凹槽內(nèi)，通過(guò)防轉(zhuǎn)銷(xiāo)限位，通過(guò)擋環(huán)(3H)軸向卡位，二級(jí)動(dòng)環(huán)(3A)的外端面伸出二級(jí)動(dòng)環(huán)座(3C)的凹槽端面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置，其特征在于:所述的二級(jí)動(dòng)環(huán)座(3C)內(nèi)端面的內(nèi)外徑開(kāi)有凹槽，形成中部凸起的臺(tái)階環(huán)面，二級(jí)動(dòng)環(huán)座(3C)內(nèi)端面上的外徑凹槽內(nèi)嵌有節(jié)流套(3E)，內(nèi)徑凹槽內(nèi)設(shè)有鋼絲擋圈(3D);上述節(jié)流套(3E)通過(guò)第二螺釘(3F)固定在二級(jí)動(dòng)環(huán)座(3C)的內(nèi)端面上，節(jié)流套(3E)的內(nèi)端伸入內(nèi)壓蓋(5B)內(nèi)徑凸環(huán)的外凹槽面內(nèi)；上述外凹槽面內(nèi)設(shè)有耐磨環(huán)(5H)，節(jié)流套(3E)的外圈與耐磨環(huán)(5H)的內(nèi)圈不接觸，兩者之間的單邊間隙為δ，形成環(huán)縫隙構(gòu)造，上述單邊間隙δ的范圍為 0.2-0.35mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置，其特征在于:所述的二級(jí)靜環(huán)組件(4)包括二級(jí)靜環(huán)(4A)、靜環(huán)座(4E)及二級(jí)彈簧(4D);上述靜環(huán)座(4E)通過(guò)第三螺釘(4B)連接在外壓蓋(5A)的內(nèi)圈臺(tái)階面上，靜環(huán)座(4E)與外壓蓋(5A)的內(nèi)圈之間設(shè)有第四密封圈(4C)，形成滑動(dòng)密封；上述二級(jí)靜環(huán)(4A)設(shè)置在靜環(huán)座(4E)內(nèi)端面對(duì)凹環(huán)內(nèi)，二級(jí)靜環(huán)(4A)的內(nèi)端面為窄端面，該窄端面與二級(jí)動(dòng)環(huán)(3A)的外端面距離為t3，上述t3的范圍為0.5-0.8mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置，其特征在于:所述的外壓蓋(5A)的內(nèi)圈臺(tái)階面上開(kāi)有至少二個(gè)軸向的彈簧孔，上述至少二個(gè)二級(jí)彈簧(4D)設(shè)置在該彈簧孔內(nèi)，二級(jí)彈簧(4D)的內(nèi)端連接在靜環(huán)座(4E)內(nèi)端面的凹環(huán)內(nèi)，為靜環(huán)座(4E)提供彈性補(bǔ)償；上述二級(jí)彈簧(4D)預(yù)裝壓縮距離為tl。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的一種預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置，其特征在于:所述的外壓蓋(5A)與內(nèi)壓蓋(5B)上分別設(shè)有沖洗孔(B)及沖洗孔(A)，第一沖洗孔(B)及第二沖洗孔(A)分別連通二級(jí)密封腔與一級(jí)密封腔；上述外壓蓋(5A)上還設(shè)有排液口(C)，排液口(C)排出一級(jí)密封組件失效，而二級(jí)密封組件的密封端面尚未形成時(shí)進(jìn)入二級(jí)密封腔內(nèi)的介質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的一種預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置，其特征在于:所述的軸套(6)的外端套有驅(qū)動(dòng)環(huán)(6A)，驅(qū)動(dòng)環(huán)(6A)通過(guò)第四螺釘(6B)將軸套(6)固定在轉(zhuǎn)軸(01)上；所述的外壓蓋(5A)的內(nèi)圈與軸套(6)的外圈連接處設(shè)有節(jié)流環(huán)(5D);外壓蓋(5A)的外端面的外側(cè)設(shè)有安裝板(5F)，安裝板(5F)卡合在軸套(6)的外圈凹槽內(nèi)，以便軸向定位外壓蓋(5A)。
10.一種通過(guò)控制權(quán)利要求1所述的預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置的設(shè)計(jì)及裝配參數(shù)而預(yù)防噴射的方法，其特征在于: a、分析二級(jí)彈簧(4D)的壓力Fl:—級(jí)密封失效時(shí),介質(zhì)突然噴射,介質(zhì)壓力作用于節(jié)流套(3E)的內(nèi)端面，推動(dòng)動(dòng)環(huán)組件(3)移動(dòng)t2的距離，使鋼絲擋圈(3D)滑入預(yù)設(shè)在軸套(6)上的環(huán)形槽(6E)中，二級(jí)彈簧(4D)的總壓縮量為tl+t2-t3，根據(jù)胡克定律F=kx (其中k為勁度系數(shù)，根據(jù)實(shí)際采用的彈簧型號(hào)可知；x為彈簧的形變量，即上述tl+t2-t3)，可計(jì)算出彈簧的壓力Fl ； b、分析介質(zhì)作用于節(jié)流套(3E)內(nèi)端面的壓力F2:上述預(yù)裝防噴射的二級(jí)機(jī)械密封裝置的一級(jí)密封腔內(nèi)端介質(zhì)壓強(qiáng)為P1，節(jié)流套(3E)的外徑為dl，節(jié)流套(3E)與耐磨環(huán)(5H)的軸向尺寸重合距離為t2，安裝二級(jí)動(dòng)環(huán)座(3C)處軸套(6)的外徑為d2，耐磨環(huán)(5H)的內(nèi)徑與節(jié)流套(3E)的外徑之間的單邊間隙為δ，根據(jù)流體力學(xué)相關(guān)公式可知:作用于節(jié)流套(3Ε)內(nèi)端面的壓強(qiáng)Ρ2為:
Ρ2=Ρ1-{( 12χμ X t2 X Q )/[JIx(dl+2 δ 1)χ( δ )3]}/2 上式中，μ為介質(zhì)動(dòng)力粘度，Q為縫隙流損失的流量； 則作用于節(jié)流套(3Ε)內(nèi)端面的壓力F2為:F2=[(dl2-d22)xJI/4]xP2 ； C、分析二級(jí)密封組件的滑動(dòng)摩擦阻力F3:動(dòng)環(huán)組件(3)在介質(zhì)壓力作用下向外滑動(dòng)時(shí)，鋼絲擋圈(3D)與軸套(6)之間、第三密封圈(3G)與軸套之間及第四密封圈(4C)與外壓蓋(5A)內(nèi)圈之間均產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦阻力，記二級(jí)密封組件的總滑動(dòng)摩擦阻力為F3 ； d、分析F1、F2及F3的關(guān)系，控制F2的大小:一級(jí)密封剛失效時(shí)，二級(jí)動(dòng)環(huán)組件(3)與二級(jí)靜環(huán)組件(4)的距離為t3，此時(shí)動(dòng)環(huán)組件(3)僅承受介質(zhì)壓力F2及與其反向的滑動(dòng)摩擦阻力F3 (F3在實(shí)際中很小，可忽略不計(jì))，F(xiàn)3為定量，F(xiàn)2為變量，由上述分析可知，F(xiàn)2與dl、d2及δ有關(guān)，實(shí)際應(yīng)用中為保證F2的大小在二級(jí)密封組件可承受的范圍內(nèi)，控制δ的取值范圍在0.2-0.35mm內(nèi)；動(dòng)環(huán)組件(3)向外側(cè)移動(dòng)t2距離時(shí)，二級(jí)密封組件受力為F2、Fl與F3，其中Fl與F3是F2的反向作用力，為保證二級(jí)密封端面的形成即二級(jí)動(dòng)環(huán)(3A)貼緊二級(jí)靜環(huán)(4A)，需滿(mǎn)足F2MF1+F3)，同時(shí)考慮到二級(jí)密封端面的承壓能力，控制t3的取值范圍在0.5-0 .8mm之間。
【文檔編號(hào)】F16J15/16GK103759008SQ201410003680
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】郭文德 申請(qǐng)人:東莞市華匯精密機(jī)械有限公司