專利名稱：連續(xù)注排式離心密封裝置及其氣液控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氣體密封領(lǐng)域，涉及一種用于密封氣體的高速離心密封裝置及其氣液控制系統(tǒng)，適用于包括各種壓縮機(jī)、反應(yīng)釜、風(fēng)機(jī)、超重力機(jī)等流體機(jī)械的旋轉(zhuǎn)軸，特別是高轉(zhuǎn)速設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸的密封。
背景技術(shù)：
離心密封具有零泄漏、無磨損、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，但目前工業(yè)中的離心密封主要用于液體的密封，很少有應(yīng)用于氣體的成功經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)離心密封用于密封氣體時，相對旋轉(zhuǎn)的葉輪與殼體間的密封液體積較小，當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時，葉輪與殼體會產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致密封液的溫度迅速升高，甚至汽化，這使得離心密封用于高速的氣體密封受到限制；離心密封所能承受的壓差較小，使其在高壓場合下的應(yīng)用受到限制；對于離心密封來說，當(dāng)密封靜止時，不能產(chǎn)生離心力，密封能力為零，所以停車密封一直是離心密封的難題。以上因素均阻礙了離心密封的廣泛應(yīng)用，為了實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速氣體密封場合下的絕對密封，延長密封的使用壽命，降低密封裝置的成本，解決離心密封中的這些問題是十分有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述情況，本發(fā)明將提供一種連續(xù)注排式離心密封及其氣液控制系統(tǒng)，可以滿意地解決離心密封存在的問題。本發(fā)明所提供的連續(xù)注排式離心密封裝置，包括密封腔體，離心葉輪組件和氣控滑閥密封組件，其中，密封腔體主要包括擋水盤5、左端蓋6、中間腔體7、和右端蓋12 ；離心葉輪組件主要包括離心葉輪2、分別套裝于離心葉輪2兩側(cè)的左甩水環(huán)1和右甩水環(huán)11，以及動環(huán)壓蓋4和固定于離心葉輪2 —側(cè)的動環(huán)3 ；氣控滑閥密封組件主要包括滑閥壓蓋8、 滑閥9、彈簧10，以及在主要零件之間起輔助密封作用的密封圈13、14、15、16，其中，密封腔體設(shè)有密封液注入通道，入口為A，以及密封液排出通道，出口為B、C ；離心葉輪2在靠近高壓側(cè)的端面上裝有動環(huán)3，在靠近低壓側(cè)的端面上開有凹槽；在彈簧10的作用下，滑閥9沿軸向向動環(huán)3移動，與動環(huán)3端面閉合，在控制氣入口 D的作用下，滑閥9沿軸向向相反方向移動，與動環(huán)3端面分離。在上述連續(xù)注排式離心密封裝置中的密封腔體內(nèi)，中間腔體7上具有環(huán)形積水槽 E，位于密封液入口 A所在注入通道末端；左端蓋6上具有環(huán)形積水槽F，位于密封液出口 B 所在排出通道始端，環(huán)形積水槽E和F其徑向位置具有位差，其中環(huán)形積水槽E直徑大，靠近中間腔體7內(nèi)側(cè)，環(huán)形積水槽F直徑小，靠近旋轉(zhuǎn)軸側(cè)。在上述的連續(xù)注排式離心密封裝置中，密封液入口 A注入的密封液，采用水或者低熔點(diǎn)液態(tài)金屬。這些用于密封液的低熔點(diǎn)液態(tài)金屬可以是鎵銦合金或者銦錫合金。另外，在上述的連續(xù)注排式離心密封裝置中，在離心葉輪2靠近低壓側(cè)的端面上沿周向均勻開有4 20個凹槽，其槽形為長圓形槽、螺旋槽或T形槽。上述的連續(xù)注排式離心密封裝置中，氣控滑閥密封組件中有6 20只彈簧10，滑閥9外徑處裝有滑閥壓蓋8，之間由密封圈16密封；滑閥9內(nèi)外徑處由密封圈13、14和15 分別與中間腔體7之間構(gòu)成密封，在滑閥9，滑閥壓蓋8和中間腔體7之間構(gòu)成一個環(huán)形的密閉空間G，由控制氣入口 D經(jīng)氣源通道通入壓縮空氣至密閉空間G。此外，本發(fā)明還提供了一種氣液控制系統(tǒng)，包括上述任意一種連續(xù)注排式離心密封裝置I、穩(wěn)壓罐II、氣源調(diào)節(jié)裝置III、氣壓源IV、泵V、液壓源VI，其種的穩(wěn)壓罐II設(shè)有進(jìn)氣口 H、放空口 J、液位計(jì)、進(jìn)液口 K和排液口 L，進(jìn)氣口 H通過電動調(diào)節(jié)閥PV-102A與氣源調(diào)節(jié)裝置III相連，放空口 J通過電磁閥PV-102B放空，進(jìn)液口 K通過電動調(diào)節(jié)閥LV-202 與泵V相連，排液口 L通過電動調(diào)節(jié)閥LV-203與離心密封裝置I密封液入口 A相連。本發(fā)明所具有的有益效果是，本發(fā)明采用液體密封氣體，可以實(shí)現(xiàn)氣體的絕對密封，而且該裝置無固體零件的直接接觸，避免了固體之間的摩擦和磨損，設(shè)計(jì)了密封冷卻液的連續(xù)注排的結(jié)構(gòu)，帶走密封氣體時產(chǎn)生的攪拌熱，解決了離心密封用于氣體密封時產(chǎn)熱大的問題；采用密度較大，熔點(diǎn)低，汽化溫度較高的金屬液體作為密封液，如鎵銦合金、銦錫合金等，解決了離心密封承受壓差小的問題；利用了離心密封高速下的優(yōu)良密封性能，合理地結(jié)合了氣控滑閥式端面密封，解決了離心密封停車密封困難的問題。以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例的具體實(shí)施方式
，對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明連續(xù)注排離心密封裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明連續(xù)注排離心密封裝置及其氣液控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-左甩水環(huán)，2-離心葉輪，3-動環(huán)，4-動環(huán)壓蓋，5-擋水盤，6-左端蓋，7-中間腔體，8-滑閥壓蓋，9-滑閥，10-彈簧，11-右甩水環(huán)，12-右端蓋，13-密封圈，14-密封圈， 15-密封圈，16-密封圈，I-連續(xù)注排離心密封裝置，II-穩(wěn)壓罐，III-氣源調(diào)節(jié)裝置，IV-氣壓源，V-泵，VI-液壓源。圖3是本發(fā)明連續(xù)注排離心密封裝置中開有長圓槽的離心葉輪2的端面詳圖。圖4是本發(fā)明連續(xù)注排離心密封裝置中開有螺旋槽的離心葉輪2的端面詳圖。圖5是本發(fā)明連續(xù)注排離心密封裝置中開有T形槽的離心葉輪2的端面詳圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明的連續(xù)注排式離心密封裝置，主要包括左甩水環(huán)1，離心葉輪 2，動環(huán)3，動環(huán)壓蓋4，擋水盤5，左端蓋6，中間腔體7，滑閥壓蓋8，滑閥9，彈簧10，右甩水環(huán) 11，右端蓋12，密封圈13 16等。安裝時，保證離心葉輪2和動環(huán)3與密封腔體內(nèi)壁的間隙均為0. 5 2. 5mm，停車時，在彈簧10的壓力作用下，滑閥9的密封端面與動環(huán)3的端面閉合，實(shí)現(xiàn)停車時密封氣與大氣的端面機(jī)械密封；軸高速旋轉(zhuǎn)時，向控制氣入口 D處通入比密封氣高0. 05 0. 25MPa的控制氣體，在該氣體壓力的作用下，滑閥9沿軸被推向彈簧10 一側(cè)，滑閥9與動環(huán)3端面分開，端面機(jī)械密封停止作用，與此同時向中間腔體7的密封液注入口 A處通入密封液，離心葉輪2帶動密封液旋轉(zhuǎn)，將固定腔體中的密封液分隔成兩段，形成一旋轉(zhuǎn)虹吸，實(shí)現(xiàn)了液體對氣體空間的分隔，在密封腔內(nèi)的液體液面自動調(diào)整后，使離心葉輪2兩側(cè)氣體的壓力差分別與密封液產(chǎn)生的離心壓力平衡，實(shí)現(xiàn)了大氣端與密封氣的動密封，流經(jīng)離心葉輪2的密封液由出口 B、C流回液壓源VI，實(shí)現(xiàn)了更新和循環(huán)使用。如圖2所示，本發(fā)明的氣液控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用氣體壓液體方式控制密封液的注入壓力和流量，包括穩(wěn)壓罐II，氣源調(diào)節(jié)裝置III，氣壓源IV，泵V，液壓源VI等，穩(wěn)壓罐 II內(nèi)下部為密封液，上部為高壓氣體。高壓氣體的壓力被壓力變送器轉(zhuǎn)換成電信號后輸入 PIC101, PIClOl將輸入信號與給定信號進(jìn)行對比，輸出信號對PV-102A開啟的大小進(jìn)行控制，從而調(diào)節(jié)向穩(wěn)壓罐II內(nèi)輸入的氣體壓力，調(diào)整后的高壓氣體由入口 H處進(jìn)入穩(wěn)壓罐II ； 密封液由K 口流入L 口流出，在穩(wěn)壓罐II上設(shè)有液位計(jì)變送器，將電信號傳至LIC201，通過LIC201控制LV-202開啟的大小，從而控制密封液的注入流量當(dāng)穩(wěn)壓罐II內(nèi)的密封液超過上液位計(jì)的位置時，LV-202自動關(guān)小，當(dāng)密封液液面低于下液位計(jì)的位置時，LV-202 自動開大，以保證穩(wěn)壓罐II中的液面始終維持在兩個限定的位置之間；另外為了保證密封液注入壓力值的穩(wěn)定，在穩(wěn)壓罐II上安裝的PV-102B起溢流作用，PIClOl輸出控制信號對 PV-102B的啟閉進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)氣體的泄放。密封氣控制系統(tǒng)主要包括電磁閥PV-301A，PV-301B等，在電機(jī)旋轉(zhuǎn)的同時， PV-301B與電源接通被開啟，控制氣進(jìn)入密封內(nèi)，將滑閥9沿軸被推向彈簧10 —側(cè)，此時的滑閥9與動環(huán)3端面分離，端面機(jī)械密封停止作用；電機(jī)停止時，PV-301B關(guān)閉，PV-301A開啟，控制氣被放空，此時在彈簧力的作用下，滑閥9被彈簧10推回原來的位置，滑閥9與動環(huán)3端面閉合，端面機(jī)械密封發(fā)揮作用。
權(quán)利要求
1.連續(xù)注排式離心密封裝置，包括密封腔體，離心葉輪組件和氣控滑閥密封組件，其中，所述密封腔體主要包括擋水盤( 、左端蓋(6)、中間腔體(7)、和右端蓋(1 ；所述離心葉輪組件主要包括離心葉輪(2)、分別套裝于離心葉輪(2)兩側(cè)的左甩水環(huán)(1)和右甩水環(huán) (11)，以及動環(huán)壓蓋(4)和固定于離心葉輪( 一側(cè)的動環(huán)(3)；所述氣控滑閥密封組件主要包括滑閥壓蓋(8)、滑閥(9)、彈簧(10)，以及在主要零件之間起輔助密封作用的密封圈 (13)、(14)、(15)、(16)，其特征在于密封腔體設(shè)有密封液注入通道，入口為A，以及密封液排出通道，出口為B、C ；離心葉輪( 在靠近高壓側(cè)的端面上裝有動環(huán)(3)，在靠近低壓側(cè)的端面上開有凹槽；在彈簧(10)的作用下，滑閥(9)沿軸向向動環(huán)C3)移動，與動環(huán)C3)端面閉合，在控制氣入口 D的作用下，滑閥(9)沿軸向向相反方向移動，與動環(huán)(3)端面分離。
2.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)注排式離心密封裝置，其特征在于在所述的密封腔體內(nèi)， 中間腔體(7)上具有環(huán)形積水槽E，位于密封液入口 A所在注入通道末端；左端蓋(6)上具有環(huán)形積水槽F，位于密封液出口 B所在排出通道始端，環(huán)形積水槽E和F其徑向位置具有位差，其中環(huán)形積水槽E直徑大，靠近中間腔體(7)內(nèi)側(cè)，環(huán)形積水槽F直徑小，靠近旋轉(zhuǎn)軸側(cè)。
3.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)注排式離心密封裝置，其特征在于所述密封液入口A注入的密封液，采用水或者低熔點(diǎn)液態(tài)金屬。
4.如權(quán)利要求3所述的連續(xù)注排式離心密封裝置，其特征在于所述用于密封液的低熔點(diǎn)液態(tài)金屬是鎵銦合金或者銦錫合金。
5.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)注排式離心密封裝置，其特征在于所述的離心葉輪(2)， 在靠近低壓側(cè)的端面上沿周向均勻開有4 20個凹槽，其槽形為長圓形槽、螺旋槽或T形槽。
6.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)注排式離心密封裝置，其特征在于所述的氣控滑閥密封組件中有6 20只彈簧(10)，滑閥(9)外徑處裝有滑閥壓蓋(8)，之間由密封圈(16)密封；滑閥9內(nèi)外徑處由密封圈(13)、(14)和(15)分別與中間腔體(7)之間構(gòu)成密封，在滑閥(9)，滑閥壓蓋⑶和中間腔體(7)之間構(gòu)成一個環(huán)形的密閉空間G，由控制氣入口 D經(jīng)氣源通道通入壓縮空氣至密閉空間G。
7.氣液控制系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述的連續(xù)注排式離心密封裝置 (I)、穩(wěn)壓罐(II)、氣源調(diào)節(jié)裝置(III)、氣壓源(IV)、泵(V)、液壓源(VI)，其特征在于穩(wěn)壓罐(II)設(shè)有進(jìn)氣口 H、放空口 J、液位計(jì)、進(jìn)液口 K和排液口 L，其中進(jìn)氣口 H通過電動調(diào)節(jié)閥PV-102A與氣源調(diào)節(jié)裝置(III)相連，放空口 J通過電磁閥PV-102B放空，進(jìn)液口 K通過電動調(diào)節(jié)閥LV-202與泵(V)相連，排液口 L通過電動調(diào)節(jié)閥LV-203與離心密封裝置(I) 密封液入口 A相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于密封氣體的連續(xù)注排式離心密封裝置及其氣液控制系統(tǒng)，離心密封裝置，包括密封腔體，離心葉輪組件和氣控滑閥密封組件，密封腔體設(shè)有密封液連續(xù)注排通道，密封液由A口流入，B、C口流出，實(shí)現(xiàn)了更新及冷卻的功能；離心葉輪一側(cè)裝有動環(huán)，低速運(yùn)轉(zhuǎn)或停車時，動環(huán)與滑閥接觸實(shí)現(xiàn)端面的機(jī)械密封；氣控滑閥密封組件中的滑閥與密封腔體密封地滑動相連，并且可由氣源通道控制其軸向移動。氣液控制系統(tǒng)，包括穩(wěn)壓罐、泵、電動調(diào)節(jié)閥等，其中密封液控制系統(tǒng)利用穩(wěn)壓罐可以調(diào)節(jié)A口處密封液的流量和壓力，氣體控制系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)滑閥的啟閉，保證了裝置在啟動和停車時的密封性能。
文檔編號F16J15/42GK102242810SQ20111009280
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者張秋翔, 智冬, 李雙喜, 蔡紀(jì)寧 申請人:北京化工大學(xué)