[其他]離心泵用帶定比例減速環的機械密封裝置

無效

• 申請號: 85201763
• 申請日: 1985-05-08
• 公開（公告）號: CN85201763U
• 公開（公告）日: 1987-01-14
• 發明（設計）人: 潘永康
• 申請（專利權）人: 金陵石油化工公司南京煉油廠
• 主分類號: F04D39/12
• 分類號: F04D39/12
• 代理公司: 南京煉油廠總工程師室科技雙革組
• 代理人: 呂書桁

本發明用于離心泵機械密封上，以便有效地降低動、靜環接觸面上的溫升，對泵送沸點低、蒸汽壓大的液體尤其適用。

我們知道，為防止離心泵等旋轉設備液體泄漏，通常采用如圖1所示的機械密封裝置。這種機械密封裝置的靜環（圖1－1）和動環（圖1－2）接觸面之間靠泵送液體本身形成的液膜來潤滑。所述液膜的存在，能保證泵的密封性能和延長機械密封裝置的壽命。

根據摩擦學原理，液膜的形成與靜、動環接觸面上所承受的端面壓力（P）和靜、動環密封面相對速度（V）的乘積（PV）值相關，對一定的液體來說，（PV）值過大，就會破壞液膜。通常，（P）設計時可選擇合適的平衡系數來控制，以改善液膜潤滑狀態；但對于（V），由于它取決于與電機同步的泵軸轉速和泵軸直徑，圖1所示的機械密封裝置不能對其進行控制。

（V）和靜、動環接觸面上液膜的溫升（Δt）有如式（1）所示的關系：

Δt＝λ (μv²)/(8K_LJ) （1）

式中：μ－液體粘度

K_L－液體導熱系數

J－熱功當量

λ－液膜溫升系數，在只有一對接觸面時為1。

在一定工藝參數下的一種液體，如果（V）超過某一數值，液膜就會因（Δt）過高而發生蒸發。由式（1）可見，μ、K_L都是不可改變的物理常數，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，避免因（Δt）過高破壞液膜而導致靜、動環接觸面的干摩擦。但是至今尚未見到關于怎樣有效地降低（V）的報導。據“機械密封”（日本????鷲田彰著????化學工業部設備設計中心站????1976.6出版）介紹，曾有過一種如圖2所示的帶中間環的機械密封，它由靜環（圖2－1），減速環（圖2－2），動環（圖2－3）組成。由于中間環自由地夾持在靜、動環之間，沒有控制（V）的方法，轉速在0～n轉／分之間隨機變化，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），使液膜潤滑良好，保證密封性能和延長機械密封裝置壽命，本發明采用了如圖3所示的供離心泵用帶定比例減速環的機械密封裝置。這套裝置由靜環（圖3－1），減速環（圖3－2）、（圖10），動環（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單，結構緊湊。它由止推環（圖4），傳動套（圖5），行星齒輪軸（圖6），靜太陽輪（圖7），動太陽輪（圖8），行星輪（圖9）組成。它的一次投資平均價格大約為一套標準機械密封的1／3左右，還可以反復使用。其原理是：通過安裝在與電機同步的泵軸上，隨泵軸旋轉的動太陽輪驅動行星輪繞泵軸公轉，傳動套一端安裝在行星輪軸上，另一端帶動減速環以固定的速比轉動。克服了中間環密封的不足。

為使減速環與靜環，減速環與動環這兩對接觸面的新溫升（Δt′）大致相等，避免其中任何一面（Δt′）過高，影響液膜狀態，并導致減速環發生熱變形，這兩對接觸面應采用相同的最佳配對材料，在沒有找出最佳配對材料前，也可采用傳統的石墨材料做減速環，碳化鎢做靜、動環；靜動環的密封面尺寸也應完全相等，如（圖3－1），（圖3－3）所示，并使減速環轉速約為泵軸轉速的一半，即（V）降低一半。新溫升Δt′可由式2表示：

Δt′＝λ·μ(V2 )2 8KLJ]]>＝ (λ)/4 · (μv2)/(8K_LJ) ＝ (λ)/4 Δt （2）

因為這套裝置有兩對接觸面，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。