本实用新型涉及深冷低温离心泵输送-183℃液态氧气时的接触型新型机械密封，具体涉及液氧离心泵用接触型新型机械密封。
背景技术：
工作于液态氧气离心泵的接触型机械密封，其结构设计有两种。
如图1所示，静环是人工合成超高分子pe材料或特种ptfe基材料，是现在低温离心泵机械密封中使用最多的。在液态空气低温环境中比碳石墨性能优越，其与静环座之间用橡胶o型圈密封，但是当泵内温度达+50℃～+60℃时，由于人工合成超高分子pe材料和特种ptfe基材料膨胀系数大，内径变大，与静环座300型不锈钢安装处外径(其直径增大为前者的1/10左右)形成大间隙，可能在泵预冷时液态气体接触橡胶o型圈，除特殊成分的硅橡胶外(国内尚无可生产的企业)，其余所有橡胶材料无法承受-196℃～-130℃低温，橡胶密封圈变硬失去弹性或溶胀，失去密封功能。泵输送的液氧或液态碳氢化合物可能会逸出泵外，造成重大安全事故和环境污染。
特别要考虑很多液态碳氢化合物，沸点低，燃点低，甚至有剧毒(如火箭液体燃料)，当发生介质逸出，无论是液态还是气态，橡胶o型圈溶胀，失去密封性能。而耐碳氢化合物液体的橡胶ffkm，只能用于最低-20℃环境，不能在此类低温机械密封中使用，这类介质的逸出环境大气中，是十分危险的。
另一种如图2所示，在金属静环环座加热后嵌入碳石墨取代图1中的静环橡胶“o”型圈对静环环座安装处外径的密封，其静环座与铜泵头的密封大多仍使用橡胶“o”型圈。
这种结构，是一次性的，静环不可更换，静环磨损，昂贵的机械密封只能报废，且图1结构的不安全隐患依旧存在。
技术实现要素：
本实用新型主要是克服现有技术中存在的缺点，本实用新型提供液氧离心泵用接触型新型机械密封。
本实用新型解决上述技术问题，所提供的技术方案是：液氧离心泵用接触型新型机械密封，包括旋转组件和静止组件，所述旋转组件包括动环和调整铜垫；所述静止组件包括静环座、带波纹管座的焊接金属波纹管、静环环座、静环、铜套，静环组件与泵头铜静密封，所述静环环座的端面设有用于安装唇形密封的凹台，所述静环上设有静环唇形密封，所述凹台的内端面与静环唇形密封形成第一高载荷唇口密封，所述静环唇形密封的凹槽上设有径向箍紧弹簧，所述径向箍紧弹簧使静环唇形密封与静环环座的安装外径处形成第二安全密封环带，所述静环环座、静环之间设有防转结构，所述防转结构防止承受扭矩时静环与静环环座的安装外径处发生滑移。
进一步的技术方案是，所述调整铜垫靠泵轴外径台阶限位，调整其长度并由轴向机械压紧力压紧，与泵轴形成旋转环密封。
进一步的技术方案是，所述防转结构限于且不仅限于圆弧形、圆柱销、矩形键。
进一步的技术方案是，所述旋转组件和静止组件完成组合前，需经-196℃液氮冷冻处理。
api682标准涵盖的机械密封中，类似蓄能密封，作为独立单元的静密封，多有使用。但本实用新型中的唇口密封，蓄能密封与静环一体的摩擦副从未有过。
在极低温离心泵机械密封中，耐液氧低温，耐腐蚀，耐液化碳氢化合物的静环材料与唇口密封蓄能密封同体，是一种创新。
本实用新型的有益效果：静环与静环环座取消橡胶密封圈，静环非密封面端制作高负荷唇形密封和蓄能密封取代原有的设计结构，同时静环座与泵头间用紫铜或适液氧的特种ptfe基材料作静密封，试验证明，当气体压力从0.01～3mpa都完全不发生泄漏，彻底可靠地解决了在液氧和特殊液化碳氢化合物中的安全和环境保护问题。
本实用新型排除了现有技术中存在的问题，机械密封中全部材料适用-183℃液氧也适用于液氮、液氩、lng等各种液化碳氢化合物环境。
附图说明
图1为进口液氧泵用的接触型机械密封；
图2为另一种进口液氧泵用的接触型机械密封；
图3为本实用新型的结构示意图；
图4为实施例中静环组件的左视图；
图5为图3中a的局部放大图；
图6为图3中b的局部放大图；
图7为图4中c的局部放大图；
图8为实施例中静环环座与静环的组装示意图；
图9为图8中的局部放大图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图3-9所示，本实用新型的液氧离心泵用接触型新型机械密封，包括旋转组件和静止组件，所述旋转组件包括动环1、调整铜垫8；所述静止组件包括与泵头定位配合的静环座2、带波纹管座3的焊接金属波纹管4、静环环座5、静环6、铜套7，所述静环组件铜密封圈12安装在所述静环座2上，与泵头压紧，所述静环环座5的端面设有用于安装唇形密封的凹台，外圆设有承受扭矩圆弧形凸台，所述静环6上设有静环唇形密封，所述凹台的内端面与静环唇形密封形成第一高载荷唇口密封，靠端面间隙泄漏的液化气体压力致唇口变形贴紧于静环环座上凹台的内端面，形成第一道唇口密封；所述静环唇形密封的凹槽上设有径向箍紧弹簧9(见图6)，所述径向箍紧弹簧9使静环唇形密封与静环环座5的安装外径处形成第二安全密封环带，所述静环环座5、静环6之间设有防转结构10(见图8)，所述防转结构10防止承受扭矩时静环与静环环座的安装外径处发生滑移，所述旋转环的摩擦面端面上设有调整铜垫8，件8靠泵轴外径台阶限位，调整其长度并由轴向机械压紧力压紧，与泵轴形成旋转环密封；所述焊接金属波纹管4的两端分别焊接在波纹管座3、静环环座5上；所述波纹管座3外侧焊接在所述静环座2内，内孔固定铜套7；所述静环6与动环1的端面贴合形成密封面。
本实用新型中的所有材料，为适液氧环境材料。符合航天行业标准《qj20539-2016液氧安全使用要求》。
如图9所示，其静环6上唇型密封的第一高载荷唇口密封形成密封环带a、第二密封是蓄能密封。其第一高载荷唇口密封具有用于接触静环环座5上凹台的内端面唇尖以及蓄能密封圈与静环环座5的安装外径形成的密封环带b以及槽，槽深h与泵密封腔压力大小有关。
本实施例实际工作时：静环密封与静环座2接触面形成两处静密封。当低温液态气体或汽化压力至径向箍紧弹簧9的密封环座空间时，压力p作用于唇形密封唇口。唇口因薄弱变形，压紧端面由于接触环带面积很小，a处接触压强＞p，形成第一处密封环带。当有液化气体或汽化压力进入第一密封环带、第二处密封环带处空间时，其压力为p2，p2≤p，图9所示可知，p1＝(p+弹簧箍紧力)＞p，第二处密封环带b处压强p1＞p2，不会发生泄漏。
静环材料可耐液氧、液化碳氢化合物。唇型密封将起到隔离作用。槽宽，0.5，槽深h。随低温泵密封腔压力大小，有浅至深的调整。
本实施例中，所述防转结构10限于且不仅限于圆弧形、圆柱销、矩形键。
本实施例中，所述旋转组件和静止组件完成组合前，需经-196℃液氮冷冻处理。
以上所述，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
技术特征：
1.液氧离心泵用接触型新型机械密封，包括旋转组件和静止组件，所述旋转组件包括动环、调整铜垫；所述静止组件包括静环座、带波纹管座的焊接金属波纹管、静环环座、静环、铜套、静环组件铜密封圈，其特征在于，所述静环环座的端面设有用于安装唇形密封的凹台，所述静环上设有静环唇形密封，所述凹台的内端面与静环唇形密封形成第一高载荷唇口密封，所述静环唇形密封的凹槽上设有径向箍紧弹簧，所述径向箍紧弹簧使静环唇形密封与静环环座的安装外径处形成第二安全密封环带，所述静环环座、静环之间设有防转结构，所述防转结构防止承受扭矩时静环与静环环座的安装外径处发生滑移。
2.根据权利要求1所述的液氧离心泵用接触型新型机械密封，其特征在于，所述调整铜垫靠泵轴外径台阶限位，调整其轴向长度并由轴向机械压紧力压紧，与泵轴形成旋转环密封。
3.根据权利要求1所述的液氧离心泵用接触型新型机械密封，其特征在于，所述旋转组件和静止组件完成组合前，需经-196℃液氮冷冻处理。
技术总结
本实用新型公开液氧离心泵用接触型新型机械密封，包括旋转组件和静止组件，所述旋转组件包括动环、调整铜垫；静止组件包括静环座、焊接金属波纹管、静环环座、静环、铜套、静环组件铜密封圈，静环环座的端面设有用于安装唇形密封的凹台，所述静环上设有静环唇形密封，凹台的内端面与静环唇形密封形成第一高载荷唇口密封，所述静环唇形密封的凹槽上设有径向箍紧弹簧，径向箍紧弹簧使静环唇形密封与静环环座的安装外径处形成第二安全密封环带，静环环座、静环之间设有防转结构，所述防转结构防止承受扭矩时静环与静环环座的安装外径处发生滑移。本实用新型的结构设计，从安全性、可靠性、性价比上均优异于所有国外技术产品，具有广阔的市场前景和现实意义。
技术研发人员：袁子予
受保护的技术使用者：成都仕伦密封有限责任公司
技术研发日：2021.01.08
技术公布日：2021.08.31
声明：
“液氧离心泵用接触型新型机械密封的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：成都仕伦密封有限责任公司
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2024年12月27日 ~ 29日 
