專利名稱：煤制油二反循環(huán)泵軸封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種密封機(jī)械，特別涉及一種用于煤制油工業(yè)設(shè)備中的煤制油二反循環(huán)泵軸封。
背景技術(shù)：
我國煤炭資源豐富，是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費(fèi)國，煤炭保有量達(dá)一億噸以上，但石油資源相對(duì)較少，每年需大量進(jìn)口石油。因此，煤制油工業(yè)化項(xiàng)目對(duì)于優(yōu)化我國的能源結(jié)構(gòu)，凈化城鄉(xiāng)環(huán)境具有重要意義。目前，采用直接法生產(chǎn)煤制油計(jì)有煤液化、煤制氫、溶劑加氫、加氫改質(zhì)、催化劑制備等十多套主要生產(chǎn)裝置，其中，泵、釜等動(dòng)設(shè)備達(dá)幾百臺(tái)套都需要應(yīng)用機(jī)械密封產(chǎn)品，尤其是煤制油二反循環(huán)泵，是我國目前能源戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)移開發(fā)項(xiàng)目中的關(guān)鍵設(shè)備，泵軸封使用工況極其惡劣其介質(zhì)為含煤量13.5％Wt的油煤漿液，工作壓力為186.5bar，工作溫度為455-482℃，轉(zhuǎn)速為1480r/min，主軸封為Ф90mm，屬于超高壓、超高溫、超高雜比三相并存工況?，F(xiàn)有技術(shù)的軸封都不能很好地滿足這一惡劣工況，容易產(chǎn)生泄漏，軸封容易損壞，導(dǎo)致整個(gè)泵的使用壽命縮短。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的，在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種能承受超高壓、超高溫、超高雜比工況的煤制油二反循環(huán)泵軸封。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種煤制油二反循環(huán)泵軸封，安裝在煤制油二反循環(huán)泵的軸端，其特點(diǎn)是，包括軸套、一級(jí)端蓋、二級(jí)端蓋、三級(jí)端蓋、四級(jí)端蓋、一級(jí)靜環(huán)、一級(jí)動(dòng)環(huán)、二級(jí)靜環(huán)、滾珠軸承、三級(jí)動(dòng)環(huán)和三級(jí)靜環(huán)；所述的一級(jí)端蓋、二級(jí)端蓋、三級(jí)端蓋和四級(jí)端蓋由里至外順序鎖緊密封相連穿套在軸套外；所述的一級(jí)靜環(huán)、一級(jí)動(dòng)環(huán)、二級(jí)靜環(huán)、滾珠軸承、三級(jí)動(dòng)環(huán)和三級(jí)靜環(huán)設(shè)置在一級(jí)端蓋、二級(jí)端蓋、三級(jí)端蓋、四級(jí)端蓋與軸套之間，并由里至外順序套裝在軸套上；其中，一級(jí)靜環(huán)空套在軸套上設(shè)置在一級(jí)端蓋與軸套之間并與一級(jí)端蓋鎖緊密封相連，一級(jí)動(dòng)環(huán)緊靠一級(jí)靜環(huán)安裝在軸套上并與軸套密封相連，二級(jí)靜環(huán)緊靠一級(jí)動(dòng)環(huán)空套在軸套上并與三級(jí)端蓋嵌套密封相連，滾珠軸承設(shè)置在三級(jí)端蓋、四級(jí)端蓋與軸套之間并緊套在軸套上，三級(jí)動(dòng)環(huán)套裝在四級(jí)端蓋內(nèi)的軸套上并與軸套密封相連，三級(jí)靜環(huán)空套在軸套上并與四級(jí)端蓋密封相連。
上述煤制油二反循環(huán)泵軸封，其中，所述的一級(jí)端蓋上設(shè)有注油孔從一級(jí)端蓋的里端引出。
上述煤制油二反循環(huán)泵軸封，其中，在所述的二級(jí)端蓋與一級(jí)端蓋、三級(jí)端蓋、一級(jí)靜環(huán)、二級(jí)靜環(huán)、一級(jí)動(dòng)環(huán)之間形成密封腔，在二級(jí)端蓋上設(shè)有注油孔連通該密封腔。
上述煤制油二反循環(huán)泵軸封，其中，所述的一級(jí)動(dòng)環(huán)上設(shè)有多個(gè)小孔和凹槽，各小孔的一端分別連通密封腔，另一端分別連通凹槽，凹槽設(shè)置在一級(jí)動(dòng)環(huán)與二級(jí)靜環(huán)相鄰的端面。
上述煤制油二反循環(huán)泵軸封，其中，所述的一級(jí)動(dòng)環(huán)上設(shè)有保護(hù)圈，所述的多個(gè)小孔從保護(hù)圈上通過。
上述煤制油二反循環(huán)泵軸封，其中，在所述的三級(jí)端蓋與軸套、滾珠軸承、四級(jí)端蓋、三級(jí)靜環(huán)和三級(jí)動(dòng)環(huán)之間形成密封腔，在三級(jí)端蓋上設(shè)有注油孔連通該密封腔。
上述煤制油二反循環(huán)泵軸封，其中，所述的三級(jí)端蓋上在與二級(jí)靜環(huán)的連接部位設(shè)有多個(gè)橫向的彈簧孔，各彈簧孔內(nèi)裝有彈簧，彈簧的外端與二級(jí)靜環(huán)的端面緊密抵觸相連。
上述煤制油二反循環(huán)泵軸封，其中，所述的四級(jí)端蓋上在與三級(jí)靜環(huán)的連接部位設(shè)有多個(gè)橫向的彈簧孔，各彈簧孔內(nèi)裝有彈簧，彈簧的外端與三級(jí)靜環(huán)的端面緊密抵觸相連。
本實(shí)用新型煤制油二反循環(huán)泵軸封由于采用了以上技術(shù)方案，使其具有以下的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)1、由于在軸封與泵體之間設(shè)置了熱屏清油區(qū)，使油封處溫度下降至170℃凈油區(qū)，可避免高雜比介質(zhì)接近油封。
2、由于在軸封區(qū)內(nèi)設(shè)置了密封腔，向密封腔內(nèi)注入流量＜16升/分、壓力195±5bar、溫度＜80℃的潔凈潤滑油，大大改善了軸封的運(yùn)行工況。
3、由于設(shè)置了三道靜環(huán)和兩道動(dòng)環(huán)，組成了三道機(jī)封。其中，第一道為雙向平衡型機(jī)封，能防止大量潤滑油漏入泵內(nèi)；第二道組成液體靜壓型機(jī)封，潤滑油通過一級(jí)動(dòng)環(huán)上的小孔進(jìn)入凹槽端面，推開動(dòng)靜環(huán)貼合面流入第三道機(jī)封，從而在動(dòng)靜環(huán)端面形成一層8-12μ的流動(dòng)的油膜，可使?jié)櫥偷膲毫p少至3.5bar；第三道組成高壓機(jī)械密封，能承受60bar的壓力。
4、由于在軸封內(nèi)部安裝了支承泵軸的滾珠軸承，簡(jiǎn)化了泵的總體結(jié)構(gòu)，方便了軸封的安裝和維修。
5、能承受高溫455-482℃、高壓186.5bar、高雜比含煤量13.5％Wt油煤介質(zhì)的循環(huán)泵的工況。
本實(shí)用新型煤制油二反循環(huán)泵軸封經(jīng)上海市機(jī)電產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中心檢驗(yàn)，在靜態(tài)壓力19.5Mpa、溫度170℃、保壓20min，第三級(jí)機(jī)封無泄漏；在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，左右端壓力19.5±0.5Mpa、溫度150-170℃、轉(zhuǎn)速1480r/min，運(yùn)行100小時(shí)，第三級(jí)機(jī)封平均泄漏量≤10ml/h。累計(jì)運(yùn)行100小時(shí)后各動(dòng)靜環(huán)左端面的磨損量為一級(jí)靜環(huán)0.009mm、二級(jí)靜環(huán)0.004mm、三級(jí)靜環(huán)0.008mm、一級(jí)動(dòng)環(huán)0mm、三級(jí)動(dòng)環(huán)0mm；各動(dòng)靜環(huán)右端面的磨損量為一級(jí)靜環(huán)0.006mm、二級(jí)靜環(huán)0.005mm、三級(jí)靜環(huán)0.003mm、一級(jí)動(dòng)環(huán)0mm、三級(jí)動(dòng)環(huán)0mm。都符合小于等于0.10mm的要求。


圖1為本實(shí)用新型煤制油二反循環(huán)泵軸封剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)用新型煤制油二反循環(huán)泵軸封，包括軸套1、一級(jí)端蓋2、二級(jí)端蓋3、三級(jí)端蓋4、四級(jí)端蓋5、一級(jí)靜環(huán)6、一級(jí)動(dòng)環(huán)7、二級(jí)靜環(huán)8、滾珠軸承9、三級(jí)動(dòng)環(huán)10、三級(jí)靜環(huán)11、擋圈12、鎖緊螺母13、接頭14和彈簧15。
一級(jí)端蓋2、二級(jí)端蓋3、三級(jí)端蓋4和四級(jí)端蓋5由里至外順序鎖緊密封相連穿套在軸套外，其中一級(jí)端蓋2與二級(jí)端蓋3通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘21鎖緊相連，并通過O形密封圈31密封相連；二級(jí)端蓋3與三級(jí)端蓋4通過螺柱22、螺母23和墊圈24鎖緊相連，并通過O形密封圈32密封相連；三級(jí)端蓋4和四級(jí)端蓋5通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘25鎖緊相連，并通過O形密封圈33密封相連。
在一級(jí)端蓋2上設(shè)有注油孔41從一級(jí)端蓋的里端引出，注入潔凈潤滑油可在軸封與泵體之間形成熱屏清油區(qū)。這一熱屏清油區(qū)可使泵體的溫度由455-482℃下降至＜170℃。在二級(jí)端蓋3與一級(jí)端蓋2、三級(jí)端蓋4、一級(jí)靜環(huán)6、二級(jí)靜環(huán)8、一級(jí)動(dòng)環(huán)7之間形成密封腔，在二級(jí)端蓋3上設(shè)有注油孔42連通該密封腔，密封腔內(nèi)注入流量＜16升/分、壓力195±5bar、溫度＜80℃的潔凈潤滑油，從而改善了軸封運(yùn)行的工況。在三級(jí)端蓋4與軸套1、滾珠軸承9、四級(jí)端蓋5、三級(jí)靜環(huán)11和三級(jí)動(dòng)環(huán)10之間形成密封腔，在三級(jí)端蓋4上設(shè)有出油孔43連通該密封腔可將密封腔內(nèi)的潤滑油導(dǎo)出。在三級(jí)端蓋4上與二級(jí)靜環(huán)的連接部位設(shè)有多個(gè)橫向的彈簧孔，彈簧15安裝在各彈簧孔內(nèi)，彈簧15的左端與二級(jí)靜環(huán)3的右端面緊密抵觸相連。在四級(jí)端蓋5上與三級(jí)靜環(huán)的連接部位也設(shè)有多個(gè)橫向的彈簧孔，彈簧15安裝在各彈簧孔內(nèi)，彈簧15的左端與三級(jí)靜環(huán)4的右端面緊密抵觸相連。
一級(jí)靜環(huán)6、一級(jí)動(dòng)環(huán)7、二級(jí)靜環(huán)8、滾珠軸承9、三級(jí)動(dòng)環(huán)10和三級(jí)靜環(huán)11設(shè)置在一級(jí)端蓋2、二級(jí)端蓋3、三級(jí)端蓋4、四級(jí)端蓋5與軸套1之間，并由里至外順序套裝在軸套上。其中，一級(jí)靜環(huán)6空套在軸套1上設(shè)置在一級(jí)端蓋2與軸套1之間，一級(jí)靜環(huán)6與一級(jí)端蓋通過螺釘26鎖緊相連，并通過O形密封圈34密封相連，O形密封圈34由兩個(gè)擋片夾在中間。一級(jí)動(dòng)環(huán)7緊靠一級(jí)靜環(huán)6安裝在軸套1上并與軸套1通過兩個(gè)O形密封圈35和兩個(gè)擋片27密封相連，在一級(jí)動(dòng)環(huán)7上設(shè)有三個(gè)小孔和凹槽，各小孔的一端分別連通密封腔，另一端分別連通凹槽，凹槽設(shè)置在一級(jí)動(dòng)環(huán)7與二級(jí)靜環(huán)8相鄰的端面，一級(jí)動(dòng)環(huán)7上設(shè)有保護(hù)圈71，多個(gè)小孔從保護(hù)圈上通過，各小孔的直徑為1mm。潤滑油可通過一級(jí)動(dòng)環(huán)7上的三個(gè)小孔流進(jìn)其端面的凹槽進(jìn)而推開動(dòng)靜環(huán)貼合面流向第三道機(jī)封，從而在動(dòng)靜環(huán)端面形成一層8-12μ的流動(dòng)的油膜，使?jié)櫥偷膲毫p少至3.5bar。二級(jí)靜環(huán)8緊靠一級(jí)動(dòng)環(huán)7空套在軸套1上，其外端嵌套在三級(jí)端蓋4上并通過O形密封圈36、擋片28密封相連，二級(jí)靜環(huán)8可由設(shè)置在其里端的多個(gè)彈簧15推向一級(jí)動(dòng)環(huán)7，使動(dòng)靜環(huán)貼合，一旦潤滑油進(jìn)入動(dòng)靜環(huán)端面，巨大的推力使端面形成一層8-12μ的流動(dòng)的油膜。滾珠軸承9設(shè)置在三級(jí)端蓋4、四級(jí)端蓋5與軸套1之間并緊套在軸套1上，其外端通過墊圈29與四級(jí)端蓋5緊密接觸相連。三級(jí)動(dòng)環(huán)10套裝在四級(jí)端蓋5內(nèi)的軸套1上并與軸套1通過O形密封圈37密封相連。三級(jí)靜環(huán)11空套在軸套1上，其外端面通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘20與四級(jí)端蓋5緊固相連，并通過O形密封圈38與四級(jí)端蓋5密封相連。
擋圈12套裝在軸套1的里端端口上，通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘121堅(jiān)固在軸套1的端口，在擋圈12與軸套1的側(cè)面連接處，設(shè)有哈呋圈122。
鎖緊螺母13鎖套在軸套1的外端端口上，在鎖緊螺母13與軸套1的端口之間襯墊有哈呋圈131，該哈呋圈131通過設(shè)置在鎖緊螺母13頭部的緊定螺釘132緊固。軸套1受泵內(nèi)高壓產(chǎn)生右移的十余噸軸向力依靠哈呋圈131、鎖緊螺母13與軸套1的螺紋連接，使軸套1軸向固定，并不使哈呋圈131徑向松開。
接頭14安裝在四級(jí)端蓋5上，在接頭14與四級(jí)端蓋5的連接面之間墊有墊片141，在接頭14上設(shè)有出油孔44連通軸封腔，用于導(dǎo)出軸封腔內(nèi)的潤滑油。
本實(shí)用新型在安裝時(shí)，軸套1與四級(jí)端蓋5之間的軸向定位由四塊定位板51來實(shí)現(xiàn)，四塊定位板51分別通過內(nèi)六角圓頭螺釘52與四級(jí)端蓋5緊固相連，等到機(jī)封在泵上安裝完成，即將定位板移開。
本實(shí)用新型在軸套1的內(nèi)壁上，還設(shè)有O形密封圈39用于與轉(zhuǎn)軸密封；在一級(jí)端蓋2的里端，還設(shè)有O形密封圈30用于與泵體密封；在三級(jí)動(dòng)環(huán)10與滾珠軸承9之間，還設(shè)有傳動(dòng)座60，傳動(dòng)座60通過緊定螺釘61與軸套1緊固相連，在三級(jí)動(dòng)環(huán)10的里端設(shè)有一銷孔，孔內(nèi)安裝有傳動(dòng)銷62，該傳動(dòng)銷62的里端與傳動(dòng)座60抵觸相連；在二級(jí)靜環(huán)7與二級(jí)端蓋3之間，還通過襯塊63和螺釘64緊固相連；在三級(jí)靜環(huán)11與四級(jí)端蓋5之間，還設(shè)有限位套筒65。
權(quán)利要求1.一種煤制油二反循環(huán)泵軸封，安裝在煤制油二反循環(huán)泵的軸端，其特征在于包括軸套、一級(jí)端蓋、二級(jí)端蓋、三級(jí)端蓋、四級(jí)端蓋、一級(jí)靜環(huán)、一級(jí)動(dòng)環(huán)、二級(jí)靜環(huán)、滾珠軸承、三級(jí)動(dòng)環(huán)和三級(jí)靜環(huán)；所述的一級(jí)端蓋、二級(jí)端蓋、三級(jí)端蓋和四級(jí)端蓋由里至外順序鎖緊密封相連穿套在軸套外；所述的一級(jí)靜環(huán)、一級(jí)動(dòng)環(huán)、二級(jí)靜環(huán)、滾珠軸承、三級(jí)動(dòng)環(huán)和三級(jí)靜環(huán)設(shè)置在一級(jí)端蓋、二級(jí)端蓋、三級(jí)端蓋、四級(jí)端蓋與軸套之間，并由里至外順序套裝在軸套上；其中，一級(jí)靜環(huán)空套在軸套上設(shè)置在一級(jí)端蓋與軸套之間并與一級(jí)端蓋鎖緊密封相連，一級(jí)動(dòng)環(huán)緊靠一級(jí)靜環(huán)安裝在軸套上并與軸套密封相連，二級(jí)靜環(huán)緊靠一級(jí)動(dòng)環(huán)空套在軸套上并與三級(jí)端蓋嵌套密封相連，滾珠軸承設(shè)置在三級(jí)端蓋、四級(jí)端蓋與軸套之間并緊套在軸套上，三級(jí)動(dòng)環(huán)套裝在四級(jí)端蓋內(nèi)的軸套上并與軸套密封相連，三級(jí)靜環(huán)空套在軸套上并與四級(jí)端蓋密封相連。
2.如權(quán)利要求1所述的煤制油二反循環(huán)泵軸封，其特征在于所述的一級(jí)端蓋上設(shè)有注油孔從一級(jí)端蓋的里端引出。
3.如權(quán)利要求1所述的煤制油二反循環(huán)泵軸封，其特征在于在所述的二級(jí)端蓋與一級(jí)端蓋、三級(jí)端蓋、一級(jí)靜環(huán)、二級(jí)靜環(huán)、一級(jí)動(dòng)環(huán)之間形成密封腔，在二級(jí)端蓋上設(shè)有注油孔連通該密封腔。
4.如權(quán)利要求3所述的煤制油二反循環(huán)泵軸封，其特征在于所述的一級(jí)動(dòng)環(huán)上設(shè)有多個(gè)小孔和凹槽，各小孔的一端分別連通密封腔，另一端分別連通凹槽，凹槽設(shè)置在一級(jí)動(dòng)環(huán)與二級(jí)靜環(huán)相鄰的端面。
5.如權(quán)利要求3或4所述的煤制油二反循環(huán)泵軸封，其特征在于所述的一級(jí)動(dòng)環(huán)上設(shè)有保護(hù)圈，所述的多個(gè)小孔從保護(hù)圈上通過。
6.如權(quán)利要求1所述的煤制油二反循環(huán)泵軸封，其特征在于在所述的三級(jí)端蓋與軸套、滾珠軸承、四級(jí)端蓋、三級(jí)靜環(huán)和三級(jí)動(dòng)環(huán)之間形成密封腔，在三級(jí)端蓋上設(shè)有注油孔連通該密封腔。
7.如權(quán)利要求1所述的煤制油二反循環(huán)泵軸封，其特征在于所述的三級(jí)端蓋上在與二級(jí)靜環(huán)的連接部位設(shè)有多個(gè)橫向的彈簧孔，各彈簧孔內(nèi)裝有彈簧，彈簧的外端與二級(jí)靜環(huán)的端面緊密抵觸相連。
8.如權(quán)利要求1所述的煤制油二反循環(huán)泵軸封，其特征在于所述的四級(jí)端蓋上在與三級(jí)靜環(huán)的連接部位設(shè)有多個(gè)橫向的彈簧孔，各彈簧孔內(nèi)裝有彈簧，彈簧的外端與三級(jí)靜環(huán)的端面緊密抵觸相連。
專利摘要一種煤制油二反循環(huán)泵軸封，它由軸套、一級(jí)端蓋、二級(jí)端蓋、三級(jí)端蓋、四級(jí)端蓋、一級(jí)靜環(huán)、一級(jí)動(dòng)環(huán)、二級(jí)靜環(huán)、滾珠軸承、三級(jí)動(dòng)環(huán)和三級(jí)靜環(huán)等部件集裝成三道機(jī)封，通過熱屏清油區(qū)和軸封潤滑油區(qū)的保護(hù)，改善了軸封實(shí)際運(yùn)行的工況，能承受高溫455－482℃、高壓186.5bar、高雜比含煤量13.5％Wt油煤介質(zhì)的循環(huán)泵的工況。
文檔編號(hào)F04D29/08GK2830729SQ200520043460
公開日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2005年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月15日
發(fā)明者江云飛, 陶峰 申請(qǐng)人:上海博格曼有限公司