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石油和化工设备

138-维修改造2024年第27卷

外驱动式中间旋转环机械密封设计及性能分析

杨新杰刘潘洋2明高”任景伟吴峰池4

（1.中国平煤神马集团工程塑料有限责任公司河南平顶山467000）

（2.中国石油天然气集团公司吉林石化分公司化肥厂合成氨车间吉林吉林132000）

（3.中国石油独山子石化公司新疆克拉玛依833600）

（4.四川宝石花鑫盛油气运营服务有限公司四川成都610051）

[摘要】基于发明问题解决方法，介绍一种外驱动式中间旋转环机械密封设计。具体设计包括机械密封结构设计和外驱动

源选型两部分内容。所提出的中间旋转环机械密封设计与普通机械密封进行泄漏量、刚度、开启力、摩擦扭矩对比，确认

中间旋转环机械密封的应用优势后，通过工程试验进行进一步分析检验，最终确认外驱动式中间旋转环机械密封设计的综

合应用价值。

[关键词]】外驱动源；中间旋转环；机械密封；性能对比；MATLAB

近年来，干气密封逐步开始替代传统密封，械密封部分和动力源部分组成，两部分之间主要

并在各行各业中得到广泛应用。根据密封槽型的通过传动件实现结构连接。具体机械密封设计如

差异，可将现有的干气密封结构分为螺旋槽、人图所示。

字槽、弧形槽、T型槽、V型槽等。相关机械密封

结构的气膜厚度一般仅有2~5μm，其中动压效应248

23

最优秀的为螺旋槽结构，促使此种螺旋槽式机械

226

密封得到一定普及应用。但石油化工业介质一般21

具备易燃、易爆、有毒等特征，若是机械密封结20

构失效，将可能会导致严重的安全事故问题。因19

此，为进一步提高干气密封的应用稳定性，介绍18

一种外驱动式中间旋转环机械密封设计，以此提

高机械密封性能效果，将具备一定的现实意义。

1外驱动式中间旋转环机械密封设计

普通机械密封结构在高温、高压、高速环

境下旋转时，其端面部分产生极为强烈的摩擦效16151413109

应，进而出现摩擦发热，对机械密封结构性能造

1、动环2、中间旋转环3、静环4，12、0型圈5，

成负面影响，产生严重的机械密封变形问题。针

7，8，19、密封环6、压紧套9、卡圈10、公差环

对此种情况，结合机械密封具体失效条件，应用11、动环做13、轴套14，23、联接螺钉15、圆柱

39个工程参数和40个创新原理将机械密封问题转销16、弹簧座17、推环18、弹簧20、深沟球轴承

21、外衬套22、内衬套24、贤

换成标准的发明问题解决方法模型，根据模型查紧定螺钉

询矛盾矩阵。最终借助中间物原理和机械系统替

基于外驱动式中间旋转环机械密封设计，根

代原理，将中间旋转环设置在机械密封动环和静

据使用要求综合分析后，选用额定功率为4.0kW

环之间，并通过驱动装置驱动中间旋转环，以实的BPY112M-4型三相异步电动机作为研究中的

现机