一种超压保护装置

技术领域

本发明涉及机械密封保护结构技术领域，特别是一种超压保护装置。

背景技术

在核电站设备中，主泵密封性能尤为重要。主泵内腔压力可达158bar，现有的密封结构采用多级密封实现逐级降压，最终确保主泵内的介质不会泄漏至大气环境中。当全厂停电紧急工况下，I号密封和II号密封失效时，泵体内的介质逐渐向III号密封泄漏，而III号密封并不能承受高压，这将会导致III号密封的动静环受到损坏，造成介质外泄。如何在全厂停电的工况下，确保III号密封不受影响，是亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种超压保护装置，当密封区域内压力超过密封最大允许压力时，通过超压保护阀进行泄漏排出，再由下一级密封进行收集排出，使得密封区域在超压状态下及时泄压，从而保护密封不受损坏。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种超压保护装置，包括轴套、动环、浮动式静环组件、密封腔、中盖和超压保护阀，所述轴套安装在主轴上，所述动环固定安装在轴套上，所述密封腔固定在泵体上，所述中盖固定在密封腔上，所述浮动式静环组件安装于中盖内侧，所述浮动式静环组件的密封面抵接在动环上；

所述密封腔、动环、浮动式静环组件和中盖围合形成密封区域，该密封区域与中盖的大气侧之间设置有超压保护阀；

所述超压保护阀包括阀体、钢球、预紧弹簧，所述阀体内设置有锥孔，所述锥孔的内径自密封区域向外侧逐渐增大，所述钢球装于锥孔内，所述阀体内装有预紧弹簧，所述预紧弹簧抵接在钢球上，且能够提供将钢球推向锥孔的作用力。

进一步地，所述超压保护阀还包括调节螺环，所述调节螺环为中空结构，所述调节螺环通过螺纹配合连接在阀体的端部，所述预紧弹簧远离钢球的一端抵接在调节螺环上。

进一步地，所述超压保护阀安装于静环座上，所述静环座上开设有用于安装超压保护阀的腔体A以及能够将所述腔体A与中盖的大气侧连通的通孔A，所述超压保护阀安装于所述腔体A内。

进一步地，所述阀体通过卡环固定在所述腔体A内，所述阀体的外壁与腔体A的内壁之间设置有阀体密封圈。

进一步地，所述超压保护阀的入口朝向中盖一侧。

进一步地，所述超压保护阀的入口朝向动环一侧。

进一步地，所述超压保护阀安装于中盖上，所述中盖上开设有用于安装超压保护阀的腔体B以及能够将所述腔体B与中盖的大气侧连通的通孔B，所述超压保护阀安装于所述腔体B内。

进一步地，所述阀体通过卡环固定在所述腔体B内，所述阀体的外壁与腔体B的内壁之间设置有阀体密封圈。

进一步地，所述中盖的大气侧沿径向分别开设有III号密封注入孔和III号密封泄漏孔。

进一步地，所述浮动式静环组件包括静环支撑件、静环座、静环、补偿弹簧和防转销A，所述静环支撑件固定安装于中盖内侧，所述静环座滑动套装在静环支撑件上，所述静环座与静环支撑件之间安装有沿主轴轴向延伸的补偿弹簧，所述静环固定安装在静环座上，所述静环的密封面抵接在动环上。

进一步地，所述静环座与静环支撑件之间设置有静环座密封圈，所述动环与轴套之间设置有动环密封圈。

本发明具有以下优点：

1、本发明在III号密封的密封区域内安装有超压保护阀，当密封区域内压力超过密封最大允许压力时，通过超压保护阀进行泄漏排出，再由下一级密封进行收集排出，使得密封区域在超压状态下及时泄压，从而保护动密封不受损坏。

2、超压保护阀通过预紧弹簧将钢球顶入锥孔内，使得密封区域内压力低于超压保护阀的开启压力时，钢球封住锥孔，确保其密封性能，密封区域内有少量的泄漏介质，可通过II号密封泄漏孔收集。

3、本发明的超压保护阀既可安装在静环座上，也可安装在中盖上，安装方式灵活多变。

附图说明

图1 为本发明的剖视图；

图2 为本发明实施例1的剖视图；

图3 为本发明实施例2的剖视图；

图4 为本发明实施例3的剖视图；

图5 为本发明的超压保护阀的剖视图；

图6 为本发明的停车密封的剖视图；

图中：1-主轴，2-轴套，3-密封腔，4-动环，5-动环密封圈，6-中盖，7-静环支撑件，8-静环座，9-静环，10-静环座密封圈，11-补偿弹簧，12-防转销A，13-密封区域，14-超压保护阀，15-II号密封泄漏孔，16-III号密封注入孔，17-III号密封泄漏孔，18-阀体，19-卡环，20-阀体密封圈，21-锥孔，22-钢球，23-预紧弹簧，24-调节螺环，25-端盖，26-停车密封环，27-停车密封座，28-停车密封气入口，29-推动面，30-停车密封面，31-停车密封弹簧，32-防转销B。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，主轴1上沿介质的泄漏方向依次设置有I号密封、II号密封、III号密封以及IV号密封（停车密封），设备正常运转时，I号密封能承受158bar以上的压力，若有少量泄漏，可通过II号密封处的泄漏收集口进行收集。当全长断电（SBO工况）时，主轴1停转后，I号密封和II号密封失效，III号密封处的压力逐渐上升，由于正常情况下，III号密封最大能承受的压力仅为2bar，上升的压力可能使得III号密封的动静环受损，因此本发明在III号密封处设置超压保护装置，以防止SBO工况时，III号密封受损。

如图1至图5所示，一种超压保护装置，包括轴套2、动环4、浮动式静环组件、密封腔3、中盖6和超压保护阀14，轴套2安装在主轴1上，动环4固定安装在轴套2上，密封腔3固定在泵体上，中盖6固定在密封腔3上，浮动式静环组件安装于中盖6内侧，浮动式静环组件的密封面抵接在动环4上，形成密封；

密封腔3、动环4、浮动式静环组件和中盖6围合形成密封区域13，II号密封泄漏出的介质进入密封区域13内，该密封区域13与中盖6的大气侧之间设置有超压保护阀14，当密封区域13内的介质压力高于超压保护阀14的开启压力时，介质从超压保护阀14泄漏至中盖6的大气侧（即IV号密封处）；

超压保护阀14包括阀体18、钢球22、预紧弹簧23，阀体18内设置有锥孔21，锥孔21的内径自密封区域13向外侧逐渐增大，钢球22装于锥孔21内，阀体18内装有预紧弹簧23，预紧弹簧23抵接在钢球22上，且能够提供将钢球22推向锥孔21的作用力。介质从阀体18的入口进入阀体18的内部，并作用在钢球22的表面上，当介质压力大于预紧弹簧23的预紧力时，介质推动钢球22，并克服预紧弹簧23做功，当钢球22与锥孔21之间有间隙时，介质即可向外泄漏。

进一步地，超压保护阀14还包括调节螺环24，调节螺环24为中空结构，调节螺环24通过螺纹配合连接在阀体18的端部，预紧弹簧23远离钢球22的一端抵接在调节螺环24上。在超压保护阀14出厂前，生产厂家可对预紧弹簧23的预紧力进行调节，可调节超压保护阀14的开启压力。为了不影响介质流动，调节螺环24设置为中空结构，介质在超压时能顺利从超压保护阀14向外泄漏。

为了便于拆卸超压保护阀14，在阀体18的出口内腔内设置内螺纹，当需要拆卸时，通过带螺纹的拉杆旋入阀体18的出口内腔的内螺纹，将超压保护阀14拔出。为了保护内螺纹的螺牙，在超压保护阀14安装到位后，在阀体18的出口内腔内旋入导流螺套33，导流螺套33具有外螺纹，能够与阀体18的出口内腔的内螺纹相旋合，导流螺套33还具有内孔，以供泄漏介质通过，为了方便取出导流螺套33，在导流螺套33的上端设置改刀口，用一字螺丝刀即可转动导流螺套33。为了防止导流螺套33在设备运行时自动掉出，在卡环19的下方设置压环34，压环34能够限制导流螺套33的轴向移动。

对于超压保护阀14的安装位置有多种结构，本发明罗列了3种安装方式。

实施例1：

如图2所示，超压保护阀14安装于静环座8上，静环座8上开设有用于安装超压保护阀14的腔体A以及能够将腔体A与中盖6的大气侧连通的通孔A，超压保护阀14安装于腔体A内。

阀体18通过卡环19固定在腔体A内，阀体18与静环座8形成一个整体，阀体18的外壁与腔体A的内壁之间设置有阀体密封圈20。

超压保护阀14的入口朝向中盖6一侧。

实施例2：

如图3所示，与实施例1的不同之处在于，超压保护阀14的入口朝向动环4一侧。

实施例3：

如图4所示，超压保护阀14安装于中盖6上，中盖6上开设有用于安装超压保护阀14的腔体B以及能够将腔体B与中盖6的大气侧连通的通孔B，超压保护阀14安装于腔体B内。超压保护阀14安装于中盖6上的好处在于：对静环座8的结构完整性起到保护作用，不需要在静环座8上打孔，使得静环座8的结构稳定性更好。中盖6的尺寸较大，具有较大的开孔空间，以便于更好地安装超压保护阀14。另外，超压保护阀14安装在中盖6上，拆装超压保护阀14更加方便。

以上三个实施例中，阀体18通过卡环19固定在腔体B内，阀体18的外壁与腔体B的内壁之间设置有阀体密封圈20。

进一步地，中盖6的大气侧沿径向分别开设有III号密封注入孔16和III号密封泄漏孔17。当全厂停电时，III号密封注入孔16注入压力略高于III号密封的密封水，并从III号密封泄漏孔17处排出，在III号密封的大气侧形成边界压力，以防止III号密封的泄漏介质进入停车密封，泄漏的介质引至III号密封泄漏孔17，随着密封水一起排出、收集。

进一步地，浮动式静环组件包括静环支撑件7、静环座8、静环9、补偿弹簧11和防转销A12，静环支撑件7固定安装于中盖6内侧，静环座8滑动套装在静环支撑件7上，静环座8与静环支撑件7之间安装有沿主轴1轴向延伸的补偿弹簧11，静环9固定安装在静环座8上，静环9的密封面抵接在动环4上。

进一步地，静环座8与静环支撑件7之间设置有静环座密封圈10，动环4与轴套2之间设置有动环密封圈5。

需要说明的是，在密封腔3上沿径向开有II号密封泄漏孔15，该II号密封泄漏孔15与密封区域13连通，当II号密封泄漏的介质进入密封区域13内时，可通过II号密封泄漏孔15进行排出、收集。

如图6所示，主轴1上的最后一道密封是停车密封，停车密封设置于端盖25内侧，停车密封包括停车密封环26和停车密封座27，停车密封环26与端盖25之间能够相对滑动，停车密封座27固定在轴套2上，在端盖25上沿径向开有停车密封气入口28，停车密封环26远离端盖25的端面为推动面29，当需要停车时，停车密封气（N

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。