專利名稱：機械密封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于幾乎所有工業(yè)類的旋轉(zhuǎn)設(shè)備的機械密封。 機械密封包括"浮動"部件和"固定"部件，該"浮動"部件軸向可 動地繞著例如泵的旋轉(zhuǎn)軸安裝，該"固定"部件是軸向固定的，典型地被 固定到殼體。浮動部件具有平的環(huán)形端面，也就是它的密封端面，該密封 端面朝向固定部件的互補的密封端面。浮動部件通常通過一個或多個彈性 構(gòu)件被推向固定部件以使密封端面閉合在一起以形成滑動的面密封。在使
用中，浮動部件和固定部件中的一個旋轉(zhuǎn)；該部件因此被當(dāng)作旋轉(zhuǎn)部件。 浮動和固定部件中的另 一個未旋轉(zhuǎn)，該部件被稱作靜止部件。
浮動部件旋轉(zhuǎn)的那些密封被稱作旋轉(zhuǎn)密封。如果浮動部件是靜止的， 該密封被稱作靜止密封。
如果旋轉(zhuǎn)與靜止部件之間的滑動密封在從制造機械式密封件的廠家 發(fā)貨之前是已裝配好的且預(yù)設(shè)定的，行業(yè)術(shù)語稱之為"集裝式密封"。如 果旋轉(zhuǎn)與靜止部件是從制造機械密式封件的廠家各自單獨發(fā)貨的(未裝配 的)，行業(yè)術(shù)語稱之為"部件裝配式密封"。
機械密封可用于各類工業(yè)以密封多種不同的處理介質(zhì)，且可用于各種 工作狀況。定義處理介質(zhì)附近的區(qū)域的通用工業(yè)術(shù)語是"內(nèi)側(cè)"。定義大 氣一側(cè)附近的區(qū)域的工業(yè)術(shù)語是"外側(cè)"。
與大部分工業(yè)一樣，機械密封工業(yè)具有高竟?fàn)幮浴?br> 因此，機械密封制造商常常尋找具有竟?fàn)巸?yōu)勢的改進(jìn)方法。
背景技術(shù)：
使用壓制和成型的部件是機械密封制造商可以降低所述部件的生產(chǎn) 成本的一種方法。
不過不好的是，壓制的部件可能包括單部件的技術(shù)狀況或者彼此相關(guān) 地運行的部件的組合的所述狀況。
由于壓制的部件由給定厚度的材料制成，因而傳動機構(gòu)的橫截面通常限于所述厚度的倍數(shù)。
壓制的部件典型地由板材制成，通常是厚度為0.2mm到2.5mm的鋼或不銹鋼。但是典型地，大部分機械密封部件使用0.8mm到1.2mm厚度的材料壓制成的。
壓制的部件提供的優(yōu)點就是，在大部分情況下，不需要后續(xù)的機械加工作業(yè)。因此這相當(dāng)大地減少了制造成本。
使用所述壓制的部件的缺點是所述部件之間的傳動機構(gòu)的效率。
Gilbert的美國專利US 5,725,219提出了 一種機械密封設(shè)計，根據(jù)該設(shè)計，兩個壓制的且大致上是薄的部件通過嚙合的(齒)結(jié)構(gòu)相互接合。所述結(jié)構(gòu)綜合考慮了各構(gòu)件中開口的縱向端部，并且當(dāng)相互接合的時候，所述結(jié)構(gòu)將傳遞密封組件中兩個縱向間隔開的密封處之間的旋轉(zhuǎn)傳動。
在實際運用中，這種設(shè)計具有幾個缺點，也就是
-施加在兩個大致上是薄的構(gòu)件之間的接觸面上的扭轉(zhuǎn)力-所述構(gòu)件安裝在具有徑向彈性的構(gòu)件中并且還伴隨著設(shè)備振動-這等于某人將兩把刀刃壓合在一起的同時還位于海洋風(fēng)暴中心中的劃^廷上。在實際運用中，所述薄的構(gòu)件徑向不對齊并且內(nèi)側(cè)相互旋擰在一起，因而抵消了兩個構(gòu)件之間任何實質(zhì)上的旋轉(zhuǎn)傳動的益處。
-縱向開口端部的(齒)結(jié)構(gòu)在考慮到大致上是薄材料并且它們具有相對于各構(gòu)件的縱向端部的垂直位置的情況下，具有尖銳的邊緣/邊角。所述尖銳的邊緣/邊角不僅損壞彈性件/橡膠，比如密封構(gòu)件，也常常在安裝該密封裝置到設(shè)備上的過程中損傷/割破操作者的手。
-在密封處于縱向未壓縮狀態(tài)下，各構(gòu)件的開口端部的縱向齒可能會脫開而產(chǎn)生安裝問題。另外，位于兩個縱向浮動構(gòu)件之間的彈性構(gòu)件提供縱向力，該縱向力被直接施加到柔性的縱向密封構(gòu)件，導(dǎo)致了所述構(gòu)件的拉伸和/或撕裂。
提供下述的機械密封部件的設(shè)計被認(rèn)為具有顯著的優(yōu)點該機械密封部件是完全或部分以經(jīng)濟的方式(例如壓制操作)制成，并且該機械密封部件包括不限于材料厚度的傳動設(shè)計。
我們_的GB2391275申請定義了 一種改進(jìn)總成中的傳動機構(gòu)的方法，該總成包含有薄的、壓制的材料。但是，因為被包括在所述傳動機構(gòu)中的每個構(gòu)件和所述眾構(gòu)件的總成的大致環(huán)形的表面，該發(fā)明的機構(gòu)被限定在包括兩個單獨且總體上不同的傳動構(gòu)件設(shè)計； 一個大致是U形的且一個大致
4是L形的。所述不同的傳動構(gòu)件設(shè)計可能導(dǎo)致裝配錯誤和/或?qū)е卵娱L裝
配時間。另外，L形構(gòu)件除了相當(dāng)薄的材料厚度結(jié)構(gòu)之外，在提供改善的
傳動表面積方面并不是最佳的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，如果兩個密封構(gòu)件之間的傳動機構(gòu)包括足夠厚的表面?zhèn)鲃訁^(qū)域，并且能夠以這樣一種方式裝配，使得裝配錯誤被消除、裝配時間/成本減少并且消除了用于縱向約束所述構(gòu)件的后續(xù)保持操作，這被認(rèn)為是有利的。
后續(xù)的保持操作被定義為沖孔或加壓纟喿作，該沖孔或加壓操作使至少一個部件在所述部件裝配之后變形，從而防止了至少兩個部件的脫開。
如果用共用的密封構(gòu)件一起密封的兩個縱向分開的構(gòu)件于所述密封構(gòu)件上施加拉力之前在縱向上受約束被認(rèn)為具有進(jìn)一步的益處。
原料生產(chǎn)加工之后沒有后續(xù)的機械加工作業(yè)，例如車削、銑或鉆，這樣的設(shè)計是更為有利的。
另外，如果密封組件包含最少量的部件，和/或這些部件具有最簡單的結(jié)構(gòu)，從而有助于進(jìn)一步減少裝配成本，這是有利的。


附圖如下
圖1示出了本發(fā)明第一實施例的部分剖視圖2對應(yīng)于圖1,并且示出了部分等距視圖，其中傳動表面區(qū)域比構(gòu)
件的材料厚度大；
圖3對應(yīng)于圖2，并且示出了本發(fā)明的傳動環(huán)的等距視圖4示出了本發(fā)明的另一實例的部分等距視圖5僅作為示例示出了本發(fā)明的另一傳動機構(gòu)的部分等距視圖6對應(yīng)于圖5,并且示出了本發(fā)明分解的等距視圖7示出了本發(fā)明的模塊化的部件裝配式雙密封的部分剖視圖8對應(yīng)于圖7,并且示出了本發(fā)明的模塊化的部件裝配式雙密封的
部分等距^L圖9僅作為示例示出了本發(fā)明的部件裝配式雙密封，該密封安裝在壓蓋中形成了低成本的集裝式雙密封；
5圖10示出了本發(fā)明的集裝式單密封。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述，對本發(fā)明的描述僅作為示例。根據(jù)本發(fā)明的機械密封的基本原理不僅可用于軸是旋轉(zhuǎn)構(gòu)件且殼體
是靜止構(gòu)件的情況，也可用于相反的情況，也就是，軸是靜止的且殼體是
旋轉(zhuǎn)的。
另外，本發(fā)明可以用于旋轉(zhuǎn)和靜止兩種結(jié)構(gòu)中的采用金屬部件、非金屬部件的集裝式和部件裝配式密封參考附圖的圖1,示出了安裝在旋轉(zhuǎn)設(shè)
備(9)的零件中的本發(fā)明的機械密封(10)的縱向剖視圖。
旋轉(zhuǎn)且軸向浮動的密封端件11被彈性偏壓向固定的靜止密封端件12。
旋轉(zhuǎn)密封端件11被允許在固定的密封端件12上滑動。旋轉(zhuǎn)密封端件11
與靜止密封端件12之間的接觸面形成密封區(qū)13。該密封區(qū)13是防止處理
介質(zhì)14從處理腔室15泄露的主密封。
除了滑動密封區(qū)13之外，處理介質(zhì)14還^皮旋轉(zhuǎn)的彈性構(gòu)件16與軸
17以及旋轉(zhuǎn)密封端11的接觸所密封。這提供了第一副密封區(qū)。
在靜止密封端件12與靜止的壓蓋板組件21之間用彈性構(gòu)件22形成
第二副密封區(qū)。
在壓蓋板組件21與處理腔室15之間用墊圈26形成第三副密封區(qū)。這三個副密封裝置與主滑動密封接觸面阻止了處理介質(zhì)14從處理腔室15泄露。
固定的密封端件12被彈性構(gòu)件22與壓蓋板組件21之間的徑向擠壓而不能旋轉(zhuǎn)。顯然，如果需要的話，其它的防旋轉(zhuǎn)裝置可以被包含在設(shè)計中。
旋轉(zhuǎn)密封組件(26)包括旋轉(zhuǎn)保持架27。所述旋轉(zhuǎn)保持架27優(yōu)選為壓制的金屬結(jié)構(gòu)并且包含徑向延伸部分20,該徑向延伸部分20與縱向彈簧28的一端鄰接。所述旋轉(zhuǎn)保持架27傳遞縱向彈簧28力到旋轉(zhuǎn)密封端件11。
傳動環(huán)29被安裝到彈性構(gòu)件16的徑向外側(cè)部分。所述傳動環(huán)29徑向地壓緊彈性構(gòu)件16以形成對軸17的密封。
旋轉(zhuǎn)運動從軸17通過彈性構(gòu)件16傳遞到傳動環(huán)29。其后，傳動環(huán)29通過至少一個與 一傳動孔口 31接合的傳動凸耳30將所述旋轉(zhuǎn)運動傳遞到旋轉(zhuǎn)保持架27。
然后，旋轉(zhuǎn)保持架27通過彈性構(gòu)件16的徑向壓縮將旋轉(zhuǎn)運動傳遞到密封端件11。
顯然，所述設(shè)計可以包含多種傳動機構(gòu)，用于執(zhí)行所述旋轉(zhuǎn)保持架27與所述密封端件ll之間的傳動。這樣的傳動機構(gòu)例如是槽中的銷。
所述傳動環(huán)29優(yōu)選是壓制的金屬結(jié)構(gòu)并且包括徑向延伸部分19,該徑向延伸部分19與彈簧28的另一縱向端鄰接。
圖2對應(yīng)于圖1，且示出了本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)計(40)的部分等距視圖，其中，旋轉(zhuǎn)保持架42與傳動環(huán)43之間的傳動表面區(qū)域(41)比傳動環(huán)43的壓制過的薄材料厚度大。
從圖2中將要注意的是，傳動環(huán)43被傳動環(huán)43的閉合孔口 44軸向地約束在旋轉(zhuǎn)保持架42中。
另外，讀者將注意到，在旋轉(zhuǎn)保持架42的一縱向端部處，材料具有徑向變位并且包括縱向的折回45。這使旋轉(zhuǎn)保持架42中與孔口 (部分移去)相接觸的傳動區(qū)域(41)最大化。
圖3對應(yīng)于圖2，并且示出了傳動環(huán)(43)的等距視圖，圖示了徑向突出的孔口側(cè)壁50和51。
從圖2和3,讀者將清楚地注意到旋轉(zhuǎn)保持架42和傳動環(huán)43之間的傳動表面區(qū)域顯著地既大于軸向的折回結(jié)構(gòu)45所給定的材料52的厚度，又大于徑向突出的孔口側(cè)壁50和51的厚度。
圖4示出了本發(fā)明另一設(shè)計的旋轉(zhuǎn)密封件(60)的部分等距視圖，示出了不同的徑向突出的傳動區(qū)域的設(shè)計，在這種情形下，示出了在旋轉(zhuǎn)保持架62上的徑向突出構(gòu)件61和縱向折回64,并且與徑向尺寸較大的傳動環(huán)63接觸。
圖5對應(yīng)于圖1,并且示出了旋轉(zhuǎn)密封件70的部分等距視圖，該旋轉(zhuǎn)密封件70示出了本發(fā)明的優(yōu)選的傳動機構(gòu)(71 )。
從圖5中的A-A截面示出了旋轉(zhuǎn)保持架27的至少一個徑向延伸的傳動凸耳30,該傳動凸耳30接合傳動環(huán)29的至少一個孔口 31，從而在這兩個構(gòu)件之間傳遞》炎l爭運動。
圖6對應(yīng)于圖5,并且示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例的分解等距視圖。
從圖6中，讀者能清楚了解本發(fā)明的創(chuàng)造性。也就是，當(dāng)徑向延伸的傳動凸耳30被插入傳動環(huán)29的縱向閉合孔口 31中時，旋轉(zhuǎn)保持架27中
7的徑向延伸的傳動凸耳30如何被壁部73縱向約束的。這是本發(fā)明優(yōu)選的實施例，因為這種縱向的約束防止了力從彈簧被施加到彈性構(gòu)件16上，
從而在非安裝位置張開所述構(gòu)件16。
本發(fā)明的進(jìn)一 步實施例是兩個配件29和27的裝配。為了使旋轉(zhuǎn)保持架27的徑向突出的傳動凸耳30穿過傳動環(huán)29的壁部73，在傳動環(huán)29中提供至少一個裝配切口 74。所述裝配切口 74除了用于在裝配過程中允許所述傳動凸耳30在旋轉(zhuǎn)運動之前進(jìn)入初始的軸向位置之外而沒有其它用途，使得傳動凸耳越過徑向外表面75或傳動環(huán)29并且接合對應(yīng)的孔口 31中的至少一個。
優(yōu)選地，本發(fā)明的進(jìn)一步實施例是在傳動凸耳30的周向兩側(cè)的兩個狹縫76和77。所述眾狹縫76提供了在傳動凸耳30附近的大體上徑向的柔性指狀物78。所述指狀物78有助于徑向延伸的傳動凸耳30裝配入閉合孔口 31中。
圖7示出了本發(fā)明模塊化的旋轉(zhuǎn)的部件裝配式雙密封(80)的部分剖視圖。通過仔細(xì)地參看圖7連同圖1,讀者將會注意到旋轉(zhuǎn)保持架27和傳動環(huán)29對于部件裝配式單或雙密封的變型來說是一樣的。另外，密封端件11對于內(nèi)側(cè)和外側(cè)密封位置也是通用的，僅有新彈性構(gòu)件81是增加的新構(gòu)件，用于將單密封轉(zhuǎn)換成雙密封。本發(fā)明在所述單和雙密封結(jié)構(gòu)之間的模塊化是本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選實施例，這意味著生產(chǎn)這種旋轉(zhuǎn)保持架27和傳動環(huán)29所需要的工具和資金投入可以在這兩種密封件結(jié)構(gòu)之間共享。
圖8對應(yīng)于圖7，并且示出了本發(fā)明的模塊化部件裝配式雙密封80的部分等距視圖。
圖9僅以示例的方式示出了本發(fā)明的部件裝配式雙密封(80)，該密封安裝在壓蓋81中形成了低成本、縱向尺寸短、集裝式雙密封。
因此有經(jīng)驗的讀者將會理解密封端件潤滑油可以通過壓蓋注孔82和83加入。所述結(jié)構(gòu)和操作將不再作進(jìn)一步描述。
圖10示出了本發(fā)明的集裝式單密封，其中旋轉(zhuǎn)部件安裝在套筒91上。彈性軟管93在它的一端的形狀與密封端件95和旋轉(zhuǎn)保持架97 —致，且該軟管在它的另一端的形狀在套筒91和傳動環(huán)99之間成形。通過用其它合適形狀的軟管替換該軟管93,該密封部件可以用于雙機械密封。
可以認(rèn)為下述對于有經(jīng)驗的讀者來說是不言自明的不管是設(shè)計成集裝式或部件裝配式密封形式，本發(fā)明既可以用于旋轉(zhuǎn)密封也可用于靜止密
8封，還可用于單、雙或三才幾械密封。
可以認(rèn)為這也是不言自明的本發(fā)明可以使用金屬部件，也可以使用非金屬部件(例如塑料)。對于一些殼體旋轉(zhuǎn)而軸靜止類型的設(shè)備，本發(fā)明被認(rèn)為同樣可以用于這樣的設(shè)計中。
可以清楚地看出本發(fā)明在竟?fàn)幦找婕哟蟮墓I(yè)環(huán)境中具有許多優(yōu)點，在這種工業(yè)環(huán)境中需要價值高/低成本以及好的技術(shù)解決方案。
權(quán)利要求
1. 一種密封，包括彈性構(gòu)件、彈性偏壓裝置、縱向浮動的第一構(gòu)件、縱向不浮動的第二構(gòu)件和縱向浮動的密封端件，所述彈性構(gòu)件密封接合所述密封端件和第一和第二構(gòu)件，且所述彈性偏壓裝置徑向放置在所述密封端件和所述第二構(gòu)件之間，所述第一構(gòu)件和所述第二構(gòu)件通過所述構(gòu)件中之一個的至少一個大致為突出的徑向凸起部分接合所述構(gòu)件中另一個的至少一個凹入部分被縱向地約束著并且旋轉(zhuǎn)連接，并且所述第一和第二構(gòu)件為用于密封接合被布置成，使得在單密封中用第一彈性構(gòu)件與所述密封端件密封接合、或者在雙密封中用第二彈性構(gòu)件與所述密封端件以及另外的密封端件密封接合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封，其中，所述第一和/或第二構(gòu)件具有 徑向柔性部分，所述徑向柔性部分大致鄰近于所述突出的徑向凸起和/或凹 入部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的密封，其中，旋轉(zhuǎn)傳動通過橫截面接合 區(qū)域從所述第 一構(gòu)件傳遞到所述第二構(gòu)件，所述橫截面接合區(qū)域比所述第 一和第二構(gòu)件各自的材料厚度大。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的密封，其中，至少一個構(gòu)件包 括至少一個徑向延伸部分，所述徑向延伸部分包4舌縱向折回，所述折回相 應(yīng)于對應(yīng)的構(gòu)件中的至少一個孔口的徑向和縱向位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的密封，其中，所述密封包括旋 轉(zhuǎn)構(gòu)件和靜止構(gòu)件，所述構(gòu)件相互可相對滑動形成密封，所述靜止構(gòu)件由 壓蓋板保持，所述密封的結(jié)構(gòu)是部件裝配式單機械密封。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的密封，其中所述構(gòu)件中的一個是連接到套筒 構(gòu)件且從該套筒構(gòu)件徑向偏移的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，所述套筒構(gòu)件在縱向方向上延 伸并且終止于用于連接到旋轉(zhuǎn)設(shè)備的零部件的夾緊環(huán)的附近，所述密封是 集裝式單機械密封。
全文摘要
機械密封具有位于旋轉(zhuǎn)保持架(27)中的密封端件(11)，該旋轉(zhuǎn)保持架(27)被彈性偏壓向遠(yuǎn)離傳動環(huán)(19)方向。彈性軟管(16)密封這些部件。該保持架和傳動環(huán)通過這些構(gòu)件中之一個的至少一個凸起部分(30)接合所述構(gòu)件中另一個的至少一個凹入部分(31)被縱向地約束著并且旋轉(zhuǎn)連接。通過選擇合適的成形彈性軟管，該保持架和傳動環(huán)既可用于單密封，也可用于雙密封。
文檔編號F16J15/34GK101490453SQ200780026787
公開日2009年7月22日 申請日期2007年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月24日
發(fā)明者A·J·羅迪斯 申請人:Aes工程有限公司