專利名稱：機械密封件組件的制作方法
機械密封件組件
相關(guān)申請
本申請要求于2006年5月17日向美國提交、專利申請系列號為 11/436,719的申請的優(yōu)先權(quán)，在此將參照引用其內(nèi)容。 發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種使軸或桿相對靜止殼體元件形成密封的密封件組 件。 一般來說，本發(fā)明涉及機械密封件。具體而言，本發(fā)明涉及能在 不同工況下提供較強密封能力的通用拼合機械密封件。
背景技術(shù)：
普通機械密封組件應(yīng)用于各種環(huán)境和裝配中，比如說，在機械設(shè) 備中提供流體密封。密封組件通常環(huán)繞安裝在裝于靜止機械殼體內(nèi)且 從其中伸出的旋轉(zhuǎn)軸或桿上。
拼合機械密封件被用在各種機械設(shè)備中以提供壓力密封與流體密 封。機械密封件通常環(huán)繞安裝在裝于靜止殼體內(nèi)且從其中伸出的轉(zhuǎn)軸 上。密封件通常被栓接在軸伸出端處的殼體上，從而避免殼體處加壓 工作流體的損失。普通拼合機械密封件包括平面型機械密封件，其包 含有一對繞軸同心安置且彼此軸向分開的密封圏。每個密封圈都具有 彼此偏動密接的密封面。通常情況下， 一個密封圏保持靜止，而另一 密封圏與軸接觸并隨其轉(zhuǎn)動。機械密封件通過加偏壓使密封圏密封面 相互密封接觸，從而避免加壓工作流體泄漏到外部環(huán)境中。旋轉(zhuǎn)密封 圈通常被安裝在支座組件中，而支座組件被安置在由壓蓋組件形成的 容腔內(nèi)。支座組件可具有一對由螺釘固定的支座半件。同樣地，壓蓋 組件也可具有一對由螺釘固定的壓蓋半件。密封團通常被劃分成段， 每段都有一對密封面，從而每個密封圈都可作為可繞軸安裝的拼合環(huán)， 而不必將軸的一端拆卸下來。
原先的拼合機械密封件具有旋轉(zhuǎn)元件和靜止元件，它們被環(huán)繞軸 組裝起來并被栓接到待密封的裝置上。在將各區(qū)段繞軸組裝好后，將 一個旋轉(zhuǎn)密封面插入旋轉(zhuǎn)金屬套夾中。然后將靜止面區(qū)段與壓蓋段組 裝起來，再把拼合壓蓋組件栓接到泵殼體上。
6先前拼合機械密封件設(shè)計存在若干問題。原先拼合機械密封件設(shè) 計的第一個問題涉及到要將旋轉(zhuǎn)密封圈插入到繞軸夾緊的支座組件
中。用一個o形圈將旋轉(zhuǎn)密封面與夾緊支座軸向隔絕。必須將旋轉(zhuǎn)密 封面推入夾緊支座的狹小空間內(nèi)，而且經(jīng)常會遇到一些困難。需要擠
壓彈性o形圏才能將旋轉(zhuǎn)密封面與支座隔絕，而且要求有一定的力將 密封面插入夾緊支座內(nèi)。另外，由于o形圈試圖卡緊密封囷并防止滑
動，因此原先技術(shù)中機械密封組件設(shè)計的旋轉(zhuǎn)密封面有可能在插入后 突然跳出。還有，安裝以后o形圏的運動會使o形圈相對旋轉(zhuǎn)密封圏 傾斜，而不是處于較好的相對垂直位置。安裝人員需要將o形圏從其 傾斜位置移回到其原位，這樣做存在一定的難度。在安裝過程中可能 需要多次嘗試才能將旋轉(zhuǎn)密封面正確安置在夾緊支座內(nèi)。
另一個要考慮的要點就是保持旋轉(zhuǎn)密封面與軸的垂直度以便平滑 運轉(zhuǎn)。很有可能旋轉(zhuǎn)密封面的一側(cè)比另一側(cè)進(jìn)入夾緊支座更深。結(jié)果 就是旋轉(zhuǎn)密封面相對軸中心線不成直角。這又使得在每次軸回轉(zhuǎn)過程 中，靜止密封圏來回擺動以跟隨旋轉(zhuǎn)密封圏時，靜止密封圏會前后運 動。如果影響顯著，就會縮短密封件壽命。
在把封蓋緊接到泵或其它裝置殼體上的過程中，如果對壓蓋螺栓 施加過扭矩的話，原先機械密封件設(shè)計的另一個問題就會出現(xiàn)。在僅 使用兩個壓蓋螺栓時，這一問題尤為嚴(yán)重。由于雙螺栓與四螺栓構(gòu)型 是最常用的螺栓設(shè)計，而螺栓孔通常情況下相對壓蓋拼縫并不處于均 勻?qū)ΨQ位置。實際上，當(dāng)使用雙螺栓時，大多數(shù)螺栓邏輯位置相對拼
縫呈90度。如果是這樣的話，那么在使用四個螺栓時，另外兩個螺栓 就正好處于拼縫上，而這是沒必要的。為避免這一情況，就要將螺栓 孔設(shè)計在相對拼合線偏轉(zhuǎn)15~45度的任何位置上。
因此，如果在壓蓋組件中只使用兩個螺栓，那么施加在壓蓋半件 上的載荷對于拼合面來說就不對稱或不均勻。被擠壓在壓蓋與殼體之 間的平面墊圏通常是由具有足夠彈力來提供密封的彈性材料制成的。 如果夾緊負(fù)載不均勻，那么栓接力就勢必會由壓蓋半件連接機構(gòu)傳遞 到拼縫各側(cè)。通常情況下會有一個定位銷或緊固螺釘與軸外徑相切(相 對壓蓋螺栓軸向)。相比施加的力來說，定位銷明顯偏小，因此就不 能保證壓蓋半件不會相互滑動，從而就會造成定位銷與壓蓋半件的變 形。這樣就造成以下兩種結(jié)果第一就是降低了壓蓋半件間墊圏的密封性能；第二就是壓蓋組件會失圓扭曲，這又引起靜止密封圏的密封 問題。
發(fā)明概述
本發(fā)明提供了一種用于對泵或任何旋轉(zhuǎn)裝置等元件形成密封的改 進(jìn)機械密封組件。機械密封組件可包括一個旋轉(zhuǎn)密封圏， 一個靜止密 封圏以及相關(guān)組件元件，旋轉(zhuǎn)密封圏與待密封裝置的運動元件相連， 靜止密封團相對旋轉(zhuǎn)密封圈密封并與待密封裝置的靜止元件相連。改 進(jìn)機械密封組件可包括有一個環(huán)繞軸卡緊的旋轉(zhuǎn)密封圈支座以便在選 定位置上或構(gòu)型中支撐旋轉(zhuǎn)密封圈。旋轉(zhuǎn)密封圈支座被構(gòu)型為便于將 旋轉(zhuǎn)密封圏裝入旋轉(zhuǎn)密封圏支座并保持旋轉(zhuǎn)密封面與被密封軸的垂直 度。旋轉(zhuǎn)密封圈可具有一個定位槽以便俘獲并對準(zhǔn)O形圏等密封元件， 從而對旋轉(zhuǎn)密封圈的徑向外表面形成密封。雙傾角導(dǎo)引有利于將旋轉(zhuǎn) 密封圏及O形圏插入旋轉(zhuǎn)密封圏支座中。
改進(jìn)機械密封組件可包括一個具有互動配合半件的壓蓋組件，這 樣有利于壓蓋半件的接合，并有利于在來自螺栓、裝置殼體、墊圈支 撐件及/或其它來源的力施加在壓蓋組件上時減少或避免壓蓋半件間的 相互滑動。
依據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用以繞軸密封的拼合機械密 封組件，其中軸沿靜止裝置的縱向軸線延伸。機械密封組件包括一個 壓蓋、 一個支座、 一個拼合旋轉(zhuǎn)密封元件和一個密封圏，其中壓蓋 包括有至少兩個連接在靜止裝置上的配合壓蓋區(qū)段；支座適用于旋轉(zhuǎn) 密封元件并徑向內(nèi)置于壓蓋內(nèi)，支座上開有一個定位槽，定位槽成形 于支座徑向內(nèi)表面上并沿兩個方向彎曲；拼合旋轉(zhuǎn)密封元件被裝在支 座前軸向空間內(nèi)；O形圏繞旋轉(zhuǎn)密封元件同心安裝以便在旋轉(zhuǎn)密封元 件和支座之間形成密封，O形圏的徑向外部裝在定位槽內(nèi)。
依據(jù)本發(fā)明的另一方面，拼合機械密封組件中的旋轉(zhuǎn)密封元件支 座包括有一個環(huán)形體，環(huán)形體包括至少兩個互相配合的弧形支座區(qū)段， 并且在環(huán)形體上還有徑向梯形內(nèi)表面，在徑向內(nèi)表面的軸向延伸壁上 形成有一個定位槽用以安置O形圏徑向外部。
依據(jù)本發(fā)明的又一方面，拼合機械密封組件中的旋轉(zhuǎn)密封元件支 座包括有一個環(huán)形體，環(huán)形體包括至少兩個弧形支座配合段以及一個 環(huán)形體上的梯形底面，兩個弧形支座配合段相互配合形成環(huán)形體，梯形底面具有一個第一斜面和一個第二斜面，第一斜面從支座軸向前端 處開始在徑向和軸向上向內(nèi)延伸，第一斜面相對機械密封組件縱軸以 第一傾角延伸，第二斜面從第一斜面處在徑向和軸向上向內(nèi)延伸，第 二斜面相對機械密封組件縱軸以第二傾角延伸。
依據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種拼合機械密封組件組裝方法
以便在靜止裝置與軸之間形成密封。該方法包括以下步驟提供一種 具有O形圈的拼合旋轉(zhuǎn)密封圏，其中O形圈環(huán)置于旋轉(zhuǎn)密封圏徑向外 表面上并與其接觸，旋轉(zhuǎn)密封圈包括至少兩個弧形配合段，它們相互 配合形成旋轉(zhuǎn)密封圏；沿一縱軸將旋轉(zhuǎn)密封圈及O形圏插入旋轉(zhuǎn)密封 圏支座中，直到旋轉(zhuǎn)密封圈支座徑向內(nèi)表面上的定位槽俘獲O形圈為 止。
依據(jù)本發(fā)明的最后一方面，用以在靜止裝置與軸之間提供密封的 拼合機械密封組件組裝方法包括以下步驟將旋轉(zhuǎn)密封圏支座夾緊到 軸上，旋轉(zhuǎn)密封圏支座包括有兩個環(huán)繞軸安置的弧形配合段；在將旋 轉(zhuǎn)密封圏支座環(huán)軸緊固后，將帶有O形圏的旋轉(zhuǎn)密封圈插入旋轉(zhuǎn)密封 圏支座中，其中O形圏環(huán)置于旋轉(zhuǎn)密封圍徑向外表面上。
附圖簡介
參照以下詳述并結(jié)合附圖就可全面了解本發(fā)明的這些及其它特征 與優(yōu)勢，其中，在附圖中，不同圖形中相同參考數(shù)字表示相同元部件。 附示了本發(fā)明原理并以非比例方式顯示了相對尺寸。
圖1為依據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實施例中被分成兩部分的一種拼合機 械密封件的透視圖2為依據(jù)本發(fā)明一種實施例的圖1所示機械密封件的截面圖3為圖1所示機械密封件的局部剖面圖4為過圖1中線3-3所取的圖1所示機械密封件一半的未組裝分 圖5為圖1所示機械密封件一半的透視圖6為依據(jù)本發(fā)明某一示例中的圖1所示機械密封件中旋轉(zhuǎn)密封 圏支座軸向外部的透視圖7為圖6所示旋轉(zhuǎn)密封團支座的截面圖； 圖8為圖6所示旋轉(zhuǎn)密封圏的局部剖面圖9為依據(jù)本發(fā)明某一實施例的圖6所示旋轉(zhuǎn)密封圈支座的詳細(xì)截面圖，其中圖示了特殊角度與長度；
圖IO為依據(jù)本發(fā)明某一示例的適用于機械密封組件的壓蓋組件側(cè) 視圖11為圖IO所示壓蓋組件的另一側(cè)視圖； 圖12為圖10所示壓蓋組件的透視圖13為一段壓蓋組件的透視圖，其中顯示了壓蓋段兩端的重疊交 界面；
圖14為依據(jù)本發(fā)明某一示例的壓蓋組件交界區(qū)域的詳細(xì)近視圖； 圖15為壓蓋區(qū)段重疊配合面處的詳細(xì)近視圖； 圖16A為依據(jù)本發(fā)明某一實施例的壓蓋或支座螺釘?shù)膫?cè)視圖； 圖16B為依據(jù)本發(fā)明某一實施例的圖1所示螺釘殼體的斷面圖； 圖17為彈性構(gòu)件的截面圖18為依據(jù)本發(fā)明某一優(yōu)選實施例的支座組件平面圖。 優(yōu)選實施例詳述
本發(fā)明提供了一種用以對轉(zhuǎn)軸或其它適當(dāng)裝置形成密封的機械密 封組件。下面將結(jié)合圖示實施例對本發(fā)明進(jìn)行說明。那些精通技術(shù)的 人員將會理解，可以在大量不同應(yīng)用及實施例中使用本發(fā)明，其應(yīng)用 絕不僅限于本文所述特定實施例。
本文用語"密封件組件"與"密封組件"意指各種類型的密封組 件，包括單密封件、拼合密封件、同心密封件、螺旋密封件及其它已 知密封組件類型及構(gòu)型。
詞語"軸，，意指機械系統(tǒng)中可裝密封件的任何適當(dāng)裝置，包括軸、 桿及其它已知裝置。
本文用語"軸向"是指基本平行于軸中心線的方向。本文用語"徑 向"是指基本垂直于軸中心線的方向。詞語"流體"指液體、氣體及 其混合體。
本文用語"軸向內(nèi)"指與用有密封組件的機械系統(tǒng)接近的靜止裝 置與密封組件部分。相反地，本文用語"軸向外"指遠(yuǎn)離機械系統(tǒng)的 靜止裝置與密封組件部分。
本文用語"徑向內(nèi)"指鄰近軸的密封組件部分。相反地，本文用 語"徑向外"指遠(yuǎn)離軸的密封組件部分。
本文用語"靜止裝置"、"靜止面，，及"壓蓋"意指任何適當(dāng)?shù)?br>
10內(nèi)裝其上固定有密封件的軸或桿的靜止結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明某一實施例中，機械密封件組件可采用一種改進(jìn)旋轉(zhuǎn)密 封圏以便在機械密封件組件內(nèi)選定位置上安裝并固定旋轉(zhuǎn)密封構(gòu)件， 并且/或可采用一種改進(jìn)壓蓋組件以便將機械密封件組件的靜止元件連 接到靜止裝置上。
機械密封團組件中的旋轉(zhuǎn)密封圏支座可在其徑向內(nèi)表面上開一凹 槽。凹槽被設(shè)計并構(gòu)型為安置、捕捉或保持用于對旋轉(zhuǎn)密封構(gòu)件如旋 轉(zhuǎn)密封圏徑向外表面形成密封的密封件。凹槽有助于密封元件及相關(guān) 旋轉(zhuǎn)密封面定位，從而改善了密封并提高了機械密封件組件的整體壽 命。另外，凹槽還優(yōu)先使密封元件及旋轉(zhuǎn)密封面精確定位，這樣旋轉(zhuǎn) 密封面就基本保持與軸中心線垂直。
旋轉(zhuǎn)密封圍支座在其軸向外端處形成有一軸線開孔以便接收旋轉(zhuǎn)
密封構(gòu)件及o形圍。軸向開孔優(yōu)先從軸向外端大直徑逐漸縮減到安裝 有旋轉(zhuǎn)密封構(gòu)件及o形圏的細(xì)孔處。旋轉(zhuǎn)密封圏支座上的軸向開孔至
少可以兩級遞減。在下文將詳述的某一實施例中，軸向端接處具有一 個雙傾角內(nèi)斜面，其從旋轉(zhuǎn)密封圏支座軸向外端一直伸向徑向內(nèi)表面 上的定位槽處。徑向內(nèi)表面上雙傾角面的使用減小了將o形圈插入旋
轉(zhuǎn)密封圏支座與旋轉(zhuǎn)密封構(gòu)件之間所需的插入力。
機械密封件組件的封蓋組件可采用互鎖式重疊壓蓋半件以防止在 操作過程中壓蓋半件相互滑動。
圖1-5顯示了依據(jù)本發(fā)明某一優(yōu)選實施例的一種拼合機械密封件 IO.優(yōu)先將機械密封件IO環(huán)繞沿第一軸線13延伸的軸12同心安裝，并 將其固定到泵或其它系統(tǒng)殼體14的外壁上。可將軸12安裝，至少是 部分安裝在殼體內(nèi)或其附近。依據(jù)本發(fā)明教義構(gòu)件的機械密封件10提 供了流體密封，從而防止了工作介質(zhì)如液壓流體從殼體14處泄漏出去。 流體密封作用是由密封構(gòu)件，即圖示一對密封圏20與30來完成的。 圖示密封構(gòu)件包括一個第一或旋轉(zhuǎn)密封圏20和一個第二或靜止密封圏 30，在它們之間形成了密封。每個密封圏20與30都分別具有一個光 滑弧形密封面21、 31。對各個密封圈的光滑弧形密封面21、 31加偏壓 使其與另外密封圏的相應(yīng)密封面21或31密封接觸。如下所述，優(yōu)先 將密封圈20與30分別剖分成區(qū)段25、 25'和30、 30'以1更于安裝。 密封圏的密封面提供了在多種工況下，包括在真空條件下，都可運作
ii的流體密封，正如下面將詳述的那樣。
除旋轉(zhuǎn)密封圈20與靜止密封圏30外，圖示機械密封件IO還包括 有一個用來把靜止密封元件安裝到裝置14上的封蓋組件40和一個用 來安裝旋轉(zhuǎn)密封圏20的密封團支座組件110，下面將進(jìn)一步說明。
支座組件110限定有一個用以接收并保持旋轉(zhuǎn)密封圏20的空間 201?？蓪⒅ёM件IIO剖分以便組裝及安裝。在某一實施例中，支座 組件110包括有一對相互配合而形成環(huán)形支座組件100的區(qū)段112、 114。支座組件110或拼合支座組件的各個支座區(qū)段都具有一個朝向壓 蓋組件40的徑向外表面116和一個徑向內(nèi)表面124，徑向內(nèi)表面124 用以對軸形成密封并用以限定接收并保持旋轉(zhuǎn)密封圏20的空間201。 支座組件110在軸向外端lll處形成一個伸向空間201的軸向圓孔以便 將旋轉(zhuǎn)密封圈20插入空間中。
將一個密封元件如O形圏188繞旋轉(zhuǎn)密封團20同心安置以便在旋 轉(zhuǎn)密封圏20和支座IIO之間形成密封。如圖所示，優(yōu)先將O形圏環(huán)繞 旋轉(zhuǎn)密封圏20軸向內(nèi)部的徑向外表面184放置，如下所述，O形圏對 支座組件110的徑向內(nèi)表面124形成密封。正如下面將詳細(xì)描述的那 樣，支座組件110的徑向內(nèi)表面124上可包含有一個用以接收并安放O 形圏188的定位槽189，其中O形圈環(huán)繞旋轉(zhuǎn)密封圈20放置，這樣有 助于密封件組件的組裝與操作，并且還使旋轉(zhuǎn)密封圏20保持在一個最 優(yōu)位置上。
可用其它密封構(gòu)件對機械密封組件10不同元件間的交界面形成密 封。比方說，在圖示實施例中，用以扁平的環(huán)形彈性墊圏60在封蓋組 件40與殼體14間的交界面形成密封。如果支座組件110為拼合式的話， 用支座墊圏160對支座組件110的兩個半件形成密封，正如下面將描 述的那樣。用支座/軸彈性構(gòu)件，如圖示O形圍142在旋轉(zhuǎn)密封圏支座 組件IIO與軸12間形成密封。用靜止密封圏/壓蓋彈性構(gòu)件，如圖示O 形圏202,對靜止密封團30與壓蓋組件40間的交界面形成密封，并對 靜止密封團30施加向內(nèi)徑向力。精通技術(shù)的人員會認(rèn)識到，機械密封 組件可采用任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ诓煌g形成密封。
此外，如下所述，圖示密封件組件IO還可包括一個在旋轉(zhuǎn)密封圏 20與支座組件110間軸向延伸的防轉(zhuǎn)銷釘144以避免旋轉(zhuǎn)密封圏及支 座組件的相對轉(zhuǎn)動。如圖2實施例所示，可在密封圏支座組件110徑
12向外表面116與壓蓋組件40之間安裝一個對中鈕74以便密封件組件環(huán) 繞軸12對中。同樣如圖2所示，用第一內(nèi)六角螺釘181將支座組件110 固定，而用第二內(nèi)六角螺釘183將壓蓋40固定。如下所述，用SB螺 栓67和螺栓接頭片38將壓蓋組件40固定到裝置14上。
本發(fā)明圖示實施例中圖示密封件組件的某些元件與美國專利 5，571，268中機械密封件組件相似，本文將參考引用該專利。
如圖1~5所示，用于安裝旋轉(zhuǎn)密封圈20的支座組件IIO被安置在 由壓蓋組件40形成的容腔24內(nèi)，并沿徑向向內(nèi)隔開。但應(yīng)當(dāng)理解的 是，不一定需要將支座組件110安置在壓蓋組件40內(nèi)。也可將支座組 件IIO與壓蓋組件40軸向隔開。
支座組件IIO被設(shè)計并構(gòu)型為便利于旋轉(zhuǎn)密封圏20內(nèi)置以及機械 密封件的整體操作。依據(jù)圖示實施例，支座組件110的徑向內(nèi)表面124 被構(gòu)型為有利于將旋轉(zhuǎn)密封圈20裝入支座組件110內(nèi)并有利于改善旋 轉(zhuǎn)密封面21與軸12的一致性。
圖6-9詳細(xì)顯示了本發(fā)明某一實施例中的支座組件110。圖6為支 座組件110軸向外端111的透視圖。如圖所示，支座組件徑向內(nèi)表面 124具有兩個從軸向外端111處延伸而出的斜面124a、 124b，從而內(nèi)表 面124就從軸向外端111處的相對大的開孔兩級遞減到用于接收旋轉(zhuǎn) 密封圏20的較小空間201。如圖所示，徑向內(nèi)表面124就形成從支座 110軸向外端111處開始沿內(nèi)壁延伸到凹槽189的雙傾角導(dǎo)引倒角。在 圖示實施例中，包括有第一級的第一斜面124a形成了一個從支座組件 110軸向外端111徑向延伸前壁1121處徑向內(nèi)傾的徑向內(nèi)表面。第一 斜面過渡到第二斜面124b并與其終接。包括有第二級的第二斜面124b 從第一斜面124a處以一定斜度沿徑向向內(nèi)延伸，并且與軸向延伸平面 124c或其它過渡面終接。圖示過渡表面124c基本上沿平行于軸線13 的方向延伸。過度表面，如平面124c，繼而延伸到梯形軸向內(nèi)延壁132 處并與其相交，從而限定了用以接收旋轉(zhuǎn)密封圏20的空間201軸向內(nèi) 端。在支座組件110中也可省去軸向延伸平面124c，這樣笫二斜面124b 就延伸到軸向內(nèi)延壁132處并與其相交。此外，精通技術(shù)的人員將認(rèn) 識到，內(nèi)表面124軸向外端111處導(dǎo)向空間201的倒角可具有多于兩個 的徑向內(nèi)傾面。
在將支座110配接到軸12上時，多傾角導(dǎo)引倒角有利于將旋轉(zhuǎn)密
13封圍20及O形圏插入空間201內(nèi)。
如圖9所示，第一徑向內(nèi)傾面124a與平行于軸線13的圖示假想軸 線L以第一傾角e延伸相交，并與軸向延伸的徑向平面124c相交，如 果支座不含有平面124c，那么第一徑向內(nèi)傾面124a就與空間201的軸 向延伸內(nèi)側(cè)相交。在圖示實施例中，第一徑向內(nèi)傾面124a第一延伸傾 角約在10 20度之間，并優(yōu)先與假想線L形成15度夾角。精通技術(shù) 的人員將認(rèn)識到，第一徑向內(nèi)傾面124a可以任意適當(dāng)?shù)慕嵌妊由?，?不限于圖示范圍。
第二內(nèi)傾面124b相對軸線L以第二傾角V延伸，如圖9所示。 在圖示實施例中，第二傾角W小于第一傾角6。圖示第二傾角V 相對假想線L來說約在2 10度之間，優(yōu)先在3 4度之間，最好是3.5 度。精通技術(shù)的人員將認(rèn)識到，第二徑向內(nèi)傾面124b可以任意適當(dāng)?shù)?角度延伸，而不限于圖示范圍。
如圖9所示，斜面124a與124b之間的交界點/過度點1240優(yōu)先與 壁132相距某一預(yù)定距離T。支座組件110軸向外端111處的徑向延伸 前壁1121與壁132相距某一距離F。具體距離可根據(jù)具體應(yīng)用、所用 O形圈188尺寸、整體密封件尺寸及其它因素來選擇，精通技術(shù)的人 員4艮容易就可選定。精通技術(shù)的人員將認(rèn)識到，內(nèi)表面124的斜面及 平面可具有任意適當(dāng)?shù)臉?gòu)型、長度以及與支座組件110其它元件間的 間距，本發(fā)明并不限于所示實施例。
一對連續(xù)徑向內(nèi)凹梯形表面分別形成了旋轉(zhuǎn)密封圏支座110的第 二軸向延伸面134及第三軸向延伸面138。徑向內(nèi)表面124和第三表面 134之間形成有第一徑向內(nèi)凹壁132。在圖示實施例中，軸向延伸平面 (即不傾斜)124c或其它過渡表面位于第二徑向內(nèi)傾面124b和第一徑 向延伸壁132之間。在替選實施例中，第二徑向內(nèi)傾面124b延伸向第 一徑向延伸壁132并與其終接。如圖所示，笫三表面134和第四表面 138之間形成有第二徑向延伸壁136。第四表面138的直徑優(yōu)先等于或 稍大于軸12的直徑，其中支座組件110將被連接到軸12上。
在某優(yōu)選實施例中，用于在旋轉(zhuǎn)密封圏20和旋轉(zhuǎn)密封團支座110 之間形成密封的O形團188凈皮安置在支座組件110徑向內(nèi)表面124上 形成的凹槽189內(nèi)，其中凹槽189可以是一個定位槽。定位槽189被定 尺寸、定位及構(gòu)型為接收O形圈188的頂部軸向外側(cè)以便在安裝時不損害性能的情況下相對支座組件110安置O形圏188。優(yōu)先在支座組 件的第一壁132和徑向內(nèi)表面124的交界處將0形圏188安放在定位 槽189內(nèi)，從而O形圈就優(yōu)先與旋轉(zhuǎn)密封圏20的第一壁132、內(nèi)表面 124及徑向外表面184接觸或與其緊鄰。也可在旋轉(zhuǎn)密封圏支座組件 110和旋轉(zhuǎn)密封圏20之間的另一位置上將O形圏安放在定位槽189內(nèi)。
在被裝入定位槽189內(nèi)之后，O形團優(yōu)先與旋轉(zhuǎn)密封圈20的第二 和第三外表面182、 184貼合，如圖2 4所示。
在圖示實施例中，定位槽189形成于支座組件110的第二徑向內(nèi) 傾面124b上。在圖9所示實施例中，定位槽189的軸向內(nèi)端189a與第 二徑向內(nèi)傾面124b平齊(即第二徑向內(nèi)傾面124b與軸向延伸平面124c 相交處)。
在圖示實施例中，第二徑向內(nèi)傾面124b的傾角^優(yōu)先起始于定 位槽189的軸向內(nèi)側(cè)189a處。這樣，由于定位槽189所在平面具有傾
在徑向上朝;卜。 。 二 — 。
也可在徑向內(nèi)表面124的另一面上形成定位槽189，并優(yōu)先使其與 壁132隔開以便對旋轉(zhuǎn)密封團20形成密封。
定位槽189相對較淺，其深度優(yōu)先顯著地小于O形圈188的名義 直徑D'。比如說，在圖示實施例中，定位槽是位于內(nèi)傾面124b表面 上的一個淺的環(huán)形凹道。圖示定位槽189在兩個方向上(優(yōu)先在徑向 和軸向上)彎曲，形成了一個類似圓環(huán)徑向外側(cè)一半的平面以便與O 形圍188的徑向外表面向匹配。優(yōu)先將定位槽189的尺寸和大小定為 在最優(yōu)位置上安放并保持O形圏188。在圖示實施例中，支座組件IIO 徑向內(nèi)表面124上的定位槽相對平面124c下凹深度為D。深度D與相 關(guān)O形圏189名義直徑D'的比值優(yōu)先約在0.02-0.10之間，如在 0.03~0.05之間則更好。定位槽189的形狀由一個半徑為R的圓弧形成， 其寬度為W。定位槽189的成形半徑R與槽189內(nèi)相關(guān)O形圏188名 義直徑D'的比值預(yù)先約在0.25-0.5之間，如在0.3-0.4之間更好，最 好是在0.33 0.38之間。精通技術(shù)的人員將會認(rèn)識到，定位槽189并不 限于這些尺寸、形狀及構(gòu)型，它可采取任意適當(dāng)?shù)某叽纭⑿螤罴皹?gòu)型 來固持環(huán)裝于旋轉(zhuǎn)密封圈20上的相關(guān)O形圈189。
定位槽189軸向內(nèi)端189a優(yōu)先與徑向延伸壁132隔開一定距離I。定位槽189的中心與壁132隔開一定距離C。精通技術(shù)的人員將能夠選定適當(dāng)?shù)亩ㄎ徊?89的構(gòu)型、定位及尺寸以恰當(dāng)安置O形圈188。精通技術(shù)的人員將認(rèn)識到，本發(fā)明并不限于將定位槽189定位在圖示位置上，可將定位槽定位在支座組件徑向內(nèi)表面124的任意適當(dāng)位置。
裝在定位槽189內(nèi)的O形圏優(yōu)先具有充分的彈性以便使每段旋轉(zhuǎn)密封面與另一段密封接觸，從而形成流體密封和壓力密封。O形圏188還與彈簧等偏動構(gòu)件如圖示機械夾200相互配合作為一個軸向彈性偏動件，以便對旋轉(zhuǎn)密封團20及靜止密封圏30形成浮動及非剛性支撐，并與壓蓋組件及支座組件40、 110的剛性壁及剛性面形成軸向浮動間隔關(guān)系。已委托給代理人的美國專利4，576，384首次描述了這種浮動關(guān)系，在此本文將其參考引用。
在將支座110裝到軸12上之后，再將旋轉(zhuǎn)密封圈20及O形圈188插入空間201內(nèi)。由于徑向內(nèi)表面124導(dǎo)引倒角處具有雙傾角表面，因此只需很小的力就可將旋轉(zhuǎn)密封圏20及O形圏188安裝到位。定位槽189接收0形圏188并使其自動對中，同時使旋轉(zhuǎn)密封面21處于與軸12軸線相垂直的位置上。具有多傾角導(dǎo)引表面及定位槽的支座的所述構(gòu)型很少需要或根本不需要在安裝過程中將密封面固定就位。
使旋轉(zhuǎn)密封圏/O形圏組件穿過徑向內(nèi)表面12 4與軸12之間的空間201，并將其滑動到支座110內(nèi)，通過這種方式，定位槽189就使帶0形圏188的旋轉(zhuǎn)密封圏20環(huán)繞已插入緊固支座110內(nèi)的外直徑安裝就位。在此組裝過程中，定位槽俘獲O形圏并將其固持就位。圖示支座的這種設(shè)計使得伴隨著密封圏及O形圈的插入就可首先將支座組件110環(huán)繞軸12緊固。從而定位槽189就有利于已緊固夾緊支座110內(nèi)的面及彈性體的裝配。
在沒有雙傾角導(dǎo)引倒角的情況下，也可在支座組件110的徑向內(nèi)表面上形成定位槽189。
現(xiàn)返回參照圖3、圖4及圖7,支座組件110的支座區(qū)段外表面116包括有第一軸向延伸外表面146、第二徑向內(nèi)傾面148以及第三徑向內(nèi)凹梯形外表面154。第三外表面154與第二外表面148結(jié)合形成了第一徑向延伸內(nèi)凹外壁150。支座組件110的外表面優(yōu)先與壓蓋組件40的內(nèi)表面54、 56隔開。如圖2及圖3所示，笫一軸向延伸外表面146朝向壓蓋40上的軸向延伸壓蓋內(nèi)側(cè)面54，并且第一外表面146的外徑優(yōu)先小于壓蓋區(qū)段表面54的內(nèi)徑。在某優(yōu)選實施例中，在將徑向密封件 組裝好后，支座區(qū)段第三外表面154的外徑要小于與其相對的壓蓋區(qū) 段表面56的直徑。這種間隙使得支座組件110在裝入壓蓋組件40內(nèi)后 可自由轉(zhuǎn)動。
支座區(qū)段112內(nèi)表面上的第四表面138形成有一環(huán)形溝槽140以便 安裝拼合軸用墊圈，如圖示0形圏142。在裝入溝槽140內(nèi)后，墊圈 142與軸12密封配合，沿支座與軸交界面形成流體密封(見圖2與圖3)。 第二壁136優(yōu)先具有一個從其上軸向延伸的柱狀突出塊以形成防轉(zhuǎn)銷 144。突出塊144作為一個機械轉(zhuǎn)動件對旋轉(zhuǎn)密封圏20加偏力使其轉(zhuǎn)
動，如下詳述o
支座區(qū)段112、 114還可在各個拼合支座密封面118及120上形成 一個支座墊圏槽158,其構(gòu)型見圖1~5。在形狀上與槽158互補的支座 墊團160安放在槽158內(nèi)。在放入槽158內(nèi)后，支座墊圈可伸出支座密 封面118、 120之外，從圖5可清楚地看出來。墊圈160的露出部分被 安放在對置支座區(qū)段密封面上的互補型槽內(nèi)。如下所述，在壓力高于 設(shè)定值時，這種配置可提供流體密封。墊圏優(yōu)先由彈性橡膠等任意適 當(dāng)?shù)目勺冃尾牧现瞥伞?br>
支座區(qū)段112、 114還可具有一個緊固件接收孔164用于安裝螺釘 170，從而將支座區(qū)段112、 114緊固在一起。螺釘170被裝入緊固件接 收孔164內(nèi)并由其剛性保持。
旋轉(zhuǎn)密封圍組件20還可包括有一對旋轉(zhuǎn)密封圏弧形區(qū)段25、 25 '，而靜止密封圈組件可包括有一對靜止密封圏弧形區(qū)段33、 33'。 每段密封圏都分別具有一個光滑弧形密封面21、 31，并各自具有一對 區(qū)段密封面22、 32。每個密封圈的光滑弧形密封面21、 31都被偏置以 便分別與其它密封圈區(qū)段的對應(yīng)表面21、 31'密封接觸，從而形成流 體密封。同樣地，密封圈區(qū)段25及33的區(qū)段密封面22、 32被偏置以 便互相密封，從而形成各個密封圈。這樣，這些獨立密封面在各種工 況，包括在真空條件下，都可提供可運作流體密封。
從圖4可清楚地看到，被圖示為旋轉(zhuǎn)密封圏弧段25的圖示旋轉(zhuǎn)密 封元件20具有一個大致弧形的光滑內(nèi)表面172以及一個含若干表面 180、182、184的外表面。在內(nèi)表面172上形成有一個大致矩形切口 174。 切口 174安放在支座突出塊144上方。圖示旋轉(zhuǎn)區(qū)段外表面具有一個
17與徑向內(nèi)傾第二外表面182終接或緊接的軸向延伸第一外表面180，還具有一個環(huán)繞裝配有O形圈188的軸向延伸第三外表面184。旋轉(zhuǎn)區(qū)段25還優(yōu)先具有位于密封圈20上方的弧形光滑密封面21。旋轉(zhuǎn)密封區(qū)段內(nèi)表面172的內(nèi)徑大于軸的直徑以允許安裝。旋轉(zhuǎn)密封區(qū)段外表面184的直徑等于或稍小于支座區(qū)段第三表面134的直徑，以便與支座組件110的安裝連接。旋轉(zhuǎn)密封區(qū)段第一外表面180的直徑小于支座區(qū)段傾斜內(nèi)表面124a、 124b的內(nèi)徑，且大于支座第三表面134的直徑。精通技術(shù)的人員將認(rèn)識到，旋轉(zhuǎn)密封圈20可采用任意適當(dāng)?shù)臉?gòu)型，以便與另一密封元件，如靜止密封圈30相互作用并形成密封。
雖然圖示密封圈20在外表面上形成有一個貼合面182，但人們一般都會認(rèn)識到，也可采用非傾斜梯形環(huán)面。
從圖4可清楚地看到，圖示靜止密封圏30同樣可包括有一對密封圏弧形區(qū)段33、 33'，它們彼此相等或大致相等。圖示靜止密封圏弧形區(qū)段33具有一個平行于第一軸線13延伸的大致光滑弧形內(nèi)表面35和一個外表面36。靜止密封圈區(qū)段外表面36優(yōu)先具有一個與徑向外延貼合面192終接的軸向延伸第一外表面190。靜止密封團30優(yōu)先具有一個大致光滑的弧形頂面194和一個位于密封圈底部的密封圍光滑弧形密封面31.圖示靜止密封區(qū)段33還具有一個沿頂面194成形的凹口196.通過卡槽63機械連接在壓蓋組件40頂面62上的機械夾200被安放在凹口 196內(nèi)。這種配置有助于靜止密封圏30在容腔24內(nèi)的對準(zhǔn)及安放，而且還可作為一種機械阻抗以防止靜止密封圈30隨軸12及旋轉(zhuǎn)密封圈20轉(zhuǎn)動。
靜止區(qū)段內(nèi)表面35的內(nèi)徑大于軸直徑，并大于旋轉(zhuǎn)密封圈20內(nèi)表面172的直徑，從而允許其間的相對運動。因此，當(dāng)軸12旋轉(zhuǎn)時，靜止密封圏30保持靜止。 一個彈性構(gòu)件，如0形圈202,提供了充分的徑向內(nèi)偏力使靜止密封圏區(qū)段33的區(qū)段密封面32與其它靜止密封圈區(qū)段密封接觸。此外，O形團在壓蓋組件40和靜止密封圈30之間形成流體密封和壓力密封。O形圏202位于由壓蓋區(qū)段第一壁48、壓蓋第二表面50、靜止密封圈外表面190及靜止密封圈192共同限定的第一安裝區(qū)204內(nèi)。在某一優(yōu)選實施例中，貼合面192相對靜止密封圍外表面190形成的角度優(yōu)先在30 60度范圍內(nèi)，最好是45度。靜止密封圈30優(yōu)先由碳素材料或陶瓷材料，如鋁或碳化硅等制成。
18偏動構(gòu)件，如圖示實施例中機械卡200也可作為一個軸向偏動件， 使密封圏軸向偏動而為靜止密封圏及旋轉(zhuǎn)密封圈30提供彈性支撐，從 而靜止密封面和旋轉(zhuǎn)密封面21、 31就相對密封接觸。如圖3所示，密 封圏20、 30被浮動并非剛性支撐起來，并與壓蓋組件及支座組件40、 110的剛性壁與剛性表面成浮動間距關(guān)系。這種浮動與非剛性支撐及間 距關(guān)系使得旋轉(zhuǎn)密封區(qū)段25、 25'及靜止密封區(qū)段33、 33'相對軸12 的徑向與軸向浮動較小，同時還使旋轉(zhuǎn)密封面21跟隨靜止密封圍30 的光滑弧形密封面31并與其密封接觸。因此，作為這種浮動作用的結(jié) 果，旋轉(zhuǎn)及靜止密封圏密封面21與31都可自對中。
圖示機械密封件組件10還可包括有一個改進(jìn)封蓋組件40以改善 密封件組件的運作，如圖10 15所示。圖示封蓋組件40具有一對壓蓋 區(qū)段41、 42,它們相互配合而構(gòu)成環(huán)形封蓋組件40。
在圖示實施例中，如圖10~15所示壓蓋區(qū)段41、 42^:構(gòu)型為相互 配合以便于機械密封件組件的組裝及運作。圖示壓蓋組件41、 42具有 一個互鎖機構(gòu)以便于兩個區(qū)段41、 42的接合。相比先前壓蓋設(shè)計來說， 每個壓蓋區(qū)段41、 42都至少具有一個非平面交界面64、 66以便將栓 接力傳遞到另外的配合壓蓋半件上并防止壓蓋半件相互間的滑動。在 圖示實施例中，壓蓋區(qū)段交界表面具有梯形面，在兩個區(qū)段間的各個 交界面上都至少分別形成有互鎖凸臺411、 421以及凹口 413、 423。每 個凸臺411、 421都嵌入相應(yīng)的凹口 413、 423內(nèi)，從而在兩個區(qū)段交界 面之間就形成交疊1000以便將對應(yīng)的壓蓋區(qū)段結(jié)合起來。凸起表面對 壓蓋施加栓接力并有利于壓蓋區(qū)段半件的連接與對準(zhǔn)。重疊部分降低 并/或避免了由用來將壓蓋組件栓接到裝置殼體上的栓接壓蓋所引起的 壓蓋拼合件處的分離力。
在圖示實施例中，如圖11與14所示，每個交界面都是梯形面， 該梯形面包括軸向延伸平面4110、 4210、與軸向延伸平面延伸垂直的 徑向延伸平面4110、 4210,從而限定了凸臺411、 422。徑向延伸平面
4111、 4210 —直延伸到與面4110、 4210錯開且平行的軸向延伸平面
4112、 4212處，從而在各個交界面上限定了凹口 413、 423。相互配合 形成交疊1000的軸向延伸平面4111、4210延伸方向基本垂直于機械密 封件組件的縱軸13，從而將已傳到壓蓋區(qū)段上的栓接力傳遞到另外的 壓蓋區(qū)段上，而不會使得壓蓋區(qū)段分離開來。精通技術(shù)的人員將認(rèn)識
19到，凸臺及相應(yīng)的凹口可采用任何適當(dāng)?shù)臉?gòu)型。
人們 一般容易認(rèn)識到可采用其它交界配置及/或互鎖配置。比方說， 每個交界面可具有若干個凸臺與/或凹口，也可在交界面上任意適當(dāng)?shù)?位置上以其它方式形成交疊表面。
參照圖3、圖4、圖13及圖14，每個圖示壓蓋區(qū)段42所具有的一 個內(nèi)表面包括有一個笫一表面46和一個從笫一表面46處徑向外延的 梯形第二表面50。第一表面46和第二表面50共同形成了第一連接環(huán) 壁48。梯形第三表面54從第二表面50處徑向外延，并與其共同形成 了第二環(huán)形連接壁52，第二環(huán)形連接壁52可以呈梯形并/或可包括有 一個延伸到第二表面52處的斜面。第四斜面56從壓蓋區(qū)段第三表面 54處徑向內(nèi)延。由表面46、 50、 52、 54及56形成的壓蓋區(qū)段內(nèi)表面 限定了用于接收支座組件IIO的空間24，如上所述。
如圖13所示，壓蓋區(qū)段42的第二壓蓋密封面66'也可被成形為 與相應(yīng)的第一壓蓋區(qū)段41第二壓蓋密封面(無圖)互鎖。在圖示實施 例中，第二壓蓋密封面66'也包括有一個凸臺421和一個凹口 "3， 其中凹口 423相對凸臺反向定位并凹向第一壓蓋密封面66。
每個壓蓋密封面64、 66、 66'上也可形成有一個壓蓋墊圍槽70。 圖14詳細(xì)圖示了第一壓蓋區(qū)段的壓蓋密封面64，并顯示了凹槽70。 圖示凹槽70的軸向主體71從壓蓋第二表面50延伸到壓蓋第四表面56。 凹槽區(qū)段72、 73分別沿第二壓蓋壁52和壓蓋第四表面56延伸，并與 凹槽主體71相貫，而凹槽區(qū)段74沿壓蓋區(qū)段第二表面50延伸，并相 對凹槽區(qū)段71徑向向內(nèi)隔開。
與壓蓋凹槽70形狀互補的壓蓋彈性墊圏76被安放在壓蓋凹槽70 內(nèi)。在裝入凹槽70內(nèi)后，墊圏76突出到壓蓋拼合面64、 66之外，從 圖1、圖4和圖5可清楚地看到。在將壓蓋區(qū)段41、 42組裝好后，墊 圏76的突出部分會被另外壓蓋區(qū)段42拼合壓蓋密封面上的互補凹槽 俘獲。在所受壓力高于預(yù)定最大壓力時，對拼合壓蓋對置密封面之間 墊圏76兩端的俘獲作用可使墊圏76免于突出到拼合壓蓋密封面之間 的間隙中。因而這種雙俘獲特征使得壓蓋區(qū)段41、 42可承受更高的壓 力，而不會有壓力泄漏，同時還放寬了機械密封件IO其它元件的機械 誤差。壓蓋墊圈76優(yōu)先由彈性橡膠等任意適當(dāng)?shù)膹椥圆牧现瞥?。另外?雖然墊圏76具有圖示形狀，但普通技術(shù)人員將會認(rèn)識到，墊圏76及其對應(yīng)凹槽70可采用任意適當(dāng)?shù)膸缀螛?gòu)型。
每個壓蓋區(qū)段41、 42還可形成有一對螺釘殼體80、 82。每個螺釘 殼體都具有一個橫向貫穿的緊固件接收孔84?？?4具有一個小直徑攻 絲部86和一個同心大直徑非攻絲部88，如圖1、圖16A、圖16B所示。 孔84的非攻絲部88優(yōu)先最接近壓蓋密封面64、 66。
橫貫孔84安裝有一個具有圖示構(gòu)型的螺釘90。螺釘90優(yōu)先具有 一個主桿92和一個螺釘頭部96。螺釘桿92具有一個螺紋末端93和一 個無螺紋近端94，如圖l和圖16A所示。螺紋端93的外直徑大于近端 94的外直徑，如圖16B所示，每個螺釘卯都將一對殼體80和82緊固 在一起。在將螺釘90的螺紋末端93擰入孔84的攻絲部86之后，末端 93就被剛性保持在孔84中。當(dāng)螺釘卯進(jìn)一步擰入孔84時，螺釘末端 就進(jìn)入非攻絲部88中，或者進(jìn)入孔84的空隙中。以此方式定位，即 使不被緊密固定，螺釘90也會被剛性保持(即不松脫)在孔84內(nèi)。 在某一優(yōu)選實施例中，螺釘末端93的直徑與螺釘殼體80、 82上小直 徑攻絲部86的直徑接近。
本發(fā)明中螺釘90及孔84具有明顯的優(yōu)勢。尤其是，在組裝前可 從壓蓋區(qū)段41、 42任一側(cè)將螺釘裝入緊固件接收孔84中，并將其剛 性保持在螺釘殼體80內(nèi)，這點在安裝受限的情況下特別有用。通過防 止螺釘90從螺釘殼體80中完全脫離的方式，可避免在組裝和拆卸時 螺釘90的意外丟失，從而便利了密封件安裝，減少了安裝時間。同樣 的結(jié)構(gòu)也適用于螺釘殼體82。
壓蓋組件40還可沿其底部59形成一個墊圏卡槽58?？ú?8內(nèi)安 放環(huán)形彈性平墊圏60。如圖3及圖4所示，墊團60的軸向尺寸優(yōu)先大 于卡槽58的深度，從而在機械密封件IO和殼體14之間形成壓力密封 和流體密封。在某一優(yōu)選實施例中，殼體墊圈60被切為兩個弧段以便 裝在各個壓蓋區(qū)段41、 42中。優(yōu)先將殼體墊圈區(qū)段安裝在卡槽58內(nèi) 并用粘結(jié)劑將其固定。這種配置有助于防止在將密封件10裝在殼體14 上之后工作介質(zhì)沿密封件IO泄漏。
圖示壓蓋組件40還可包括有多個螺栓接片38。螺栓接片38具有 一個主體37，在主體37 —端形成有一個插接突出部39。插接突出部 39被安裝在環(huán)繞壓蓋組件40周邊形成的環(huán)槽68內(nèi)。將螺栓接片38及 插接突出部39沿環(huán)槽68滑動，就可調(diào)整接片的角度位置。裝入安裝
21螺栓(無圖)后，螺栓接片38就有助于將機械密封件110緊固在殼體 14上。在使用時，將安裝螺栓插入一對相鄰螺栓接片之間。在已轉(zhuǎn)讓 給受讓人的美國專利5，209，496中對螺栓接片38有進(jìn)一步詳述，本文 將其參考引用。
支座組件110、壓蓋組件40以及螺釘90可由不銹鋼等任意適當(dāng)?shù)?剛性材料制成。
在本發(fā)明某一實施例中，可將O形圈188和202剖分以便組裝。 大致如圖n所示，在O形圏188及202自由端處裝有同等圓球及球窩 連接機構(gòu)。在其中一端，將O形圈202擠入大體半球形肩部222及相 鄰的環(huán)形頸部224內(nèi)。與頸部224緊鄰的是大體為球形的頭部226。在 連接時，將頭部224插入0形圏202另一端處相配球座部227內(nèi)，從 而環(huán)箍部228就包繞并俘獲頸部224,并且肩部222與環(huán)套部230緊密 接觸。此外，雖然機械密封件IO及其相關(guān)元件被描述為分段元部件， 但O形團188及202是具有上述構(gòu)型的連續(xù)完整結(jié)構(gòu)。然而，O形閨 188和202并不限于圖示實施例，而是可采用任意適當(dāng)?shù)臉?gòu)型。比如說， O形圏188和202是整體，也可采用替選連接才幾構(gòu)。
在組件中，O形圏188環(huán)繞旋轉(zhuǎn)密封件區(qū)段25同心安裝，并優(yōu)先 與旋轉(zhuǎn)密封件外表面182、 184接觸，然后使旋轉(zhuǎn)密封圍區(qū)段25對準(zhǔn) 軸向延伸支座防轉(zhuǎn)突出塊144，將旋轉(zhuǎn)密封件區(qū)段25、 25'裝入已優(yōu) 先環(huán)裝在軸12上的支座組件110內(nèi)。環(huán)置于旋轉(zhuǎn)區(qū)段25內(nèi)的O形圏 優(yōu)先在軸向延伸平面124及支座第一壁132內(nèi)與支座內(nèi)表面密封接觸。 如上所述，定位槽189將0形圏188及相關(guān)旋轉(zhuǎn)密封圏20接收并保持 在一個最優(yōu)位置上，而多傾角導(dǎo)入面有利于將O形圈及旋轉(zhuǎn)密封圏插 入支座組件110中。O形圏188提供了充分大的向內(nèi)徑向力使密封件 區(qū)段25的旋轉(zhuǎn)密封面22與其它旋轉(zhuǎn)區(qū)段的各個密封面22密封接觸。 然后將剛性保持在緊固件接收孔164內(nèi)的螺釘170擰緊，從而將支座 區(qū)段112、 114緊接在一起。如圖1 4所示，旋轉(zhuǎn)密封圈區(qū)段25、 25' 與支座組件內(nèi)表面124隔開，并被O形圈188非剛性支撐起來，從而 允許旋轉(zhuǎn)密封團20在徑向和軸向上有小的浮動。
靜止密封圏區(qū)段33被同心安裝在軸12上，并由O形圈202固定 在一起。O形圏202對靜止密封圈外表面36施加一個充分大的向內(nèi)徑 向力，從而使各區(qū)段的區(qū)段密封面32相互密封接觸。將壓蓋區(qū)段41、 42環(huán)繞支座組件110同心安置，這樣各表面就相 互接合，而且旋轉(zhuǎn)密封圏和靜止密封圏20、 30也接合起來，然后用安 裝在螺釘殼體80和82緊固件接收孔內(nèi)并由其剛性保持的螺釘90將壓 蓋區(qū)段41、 42緊固在一起。由于已經(jīng)用緊固件接收孔84和螺釘90將 螺釘90固定到了壓蓋組件40上，所以螺釘卯不會從機械密封件10 上意外脫落下來。另外，由于可從壓蓋組件40的相同側(cè)或相反側(cè)緊固 螺釘90，所以在安裝螺釘90時不需要轉(zhuǎn)動軸。
在將壓蓋螺釘90完全緊固待殼體14上之前，應(yīng)當(dāng)使軸12、支座 組件110以及旋轉(zhuǎn)密封圏和靜止密封圈20、 30在容腔24內(nèi)對中。如上 所述，定位槽189有利于旋轉(zhuǎn)密封圏20的對中。此外，可如圖18所示 方式沿支座組件110外表面116有選擇地布置對中定位件240以使壓蓋 區(qū)段41、 42對中。定位件可以一體形成在支座外表面116上，也可以 安裝在沿支座外表面116形成的凹腔內(nèi)。在某一優(yōu)選實施例中，定位 件240相對支座組件110笫一外表面146周向均勻隔開。定位件240 優(yōu)先由特氟隆等耐磨軟材料制成，這種材料可以避免在支座組件110 轉(zhuǎn)動時劃傷壓蓋內(nèi)表面。雖然在圖18所示實施例中顯示有四個均勻隔 離的定位件，但也可使用任意數(shù)量及間距的定位件。另外，定位件240 不一定要形成于支座第一外表面146上，而是可以處于各種支座位置 上。
也可使用其它適當(dāng)?shù)膶χ袡C構(gòu)。
在壓蓋組件40及支座組件IIO恰當(dāng)對正后，壓蓋墊圏76及支座墊 圏160就被俘獲在壓蓋區(qū)段和支座區(qū)段對置密封面上的各自墊圈凹槽 內(nèi)。這種雙俘獲構(gòu)型使得機械密封件10可承受更高的壓力。此外，O 形圏20在壓蓋第二表面50和第一壁48等壓蓋內(nèi)表面和靜止密封圈30 外表面36之間形成壓力密封和流體密封。
在將機械密封件組裝好并將其安裝到泵殼體14上之后，如圖3所 示，泵的工作介質(zhì)，如液壓流體，就被封存在由壓蓋內(nèi)表面54(壓蓋 第一表面46除外)、O形圈202、支座組件外表面116、靜止密封圈 外表面190和貼合面192、旋轉(zhuǎn)密封圏笫一和第二表面180、 182、支座 組件內(nèi)表面124以及O形圈188共同限定的工作介質(zhì)通道234內(nèi)。周 圍環(huán)境介質(zhì)，通常是空氣，充滿外界工作通道236，但通常與工作通道 234隔絕，其中外界工作通道236由靜止密封圏和組裝密封圈內(nèi)表面35、 1720、靜止密封圏外表面190、壓蓋第一與第二表面46、 50以及 第一壁48、旋轉(zhuǎn)密封圈第三外表面184以及支座組件第一壁132共同 限定。詞語"周圍環(huán)境"意指除殼體14內(nèi)部環(huán)境之外的任何外部環(huán)境。
O形圍188和202的徑向力使靜止密封圈和旋轉(zhuǎn)密封圈區(qū)段密封 面22、 32與成對區(qū)段的另外區(qū)段密封接觸。此外，保持在工作通道234 內(nèi)的工作介質(zhì)壓力向密封團區(qū)段外表面36、 190施加一個與流體壓力 成比例的附加向內(nèi)徑向力，從而使區(qū)段密封面32偏動結(jié)合起來。
總體而言，O形圈142防止了工作介質(zhì)沿軸12滲漏到周圍工作通 道234中。平墊團60防止了工作介質(zhì)沿殼體14與機械密封件10交界 面的滲漏，O形圏188和202分別防止了工作介質(zhì)通過支座組件110 和壓蓋40侵入外界工作通道236。
本發(fā)明圖示實施例中的圖示機械密封件組件相比先前技術(shù)而言具 有相當(dāng)明顯的優(yōu)勢，不但使機械密封件組件安裝更容易，還在功能上 有了改善。距離來說，由于在支座組件內(nèi)表面上具有定位槽及/或雙傾 角導(dǎo)入面，因而改善了旋轉(zhuǎn)面的插入，使得只需更小的插入力。插入 力可減少約59%~70%，當(dāng)然本發(fā)明并不限于這一范圍。由于減小了插 入力，所以安裝人員在安裝時就很少會損傷密封面，從而延長了密封 元件的壽命并改善了整體運作。因為定位槽可將旋轉(zhuǎn)密封面自動定位 在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?，所以在安裝時圖示構(gòu)型就不需要將旋轉(zhuǎn)密封面固定 就位。在運作時，定位槽改善了旋轉(zhuǎn)密封面與軸一致性，并防止了難
于定位的旋轉(zhuǎn)密封圏及/或相關(guān)o形圈從其位置上移動并/或突跳出來。
在插入旋轉(zhuǎn)密封圏及O形圈之前，雙傾角導(dǎo)引面還可首先將支座緊固 到軸上，從而改善了旋轉(zhuǎn)密封面與軸的一致性。
另外，在對組件施力后，壓蓋交疊區(qū)段防止了壓蓋區(qū)段間的相互 滑動，因而改善了性能，并延長了密封元件的壽命。
從前面的描述中可以看出，本發(fā)明完全達(dá)到了上述目標(biāo)。因為在 不偏離本發(fā)明范圍情況下，可對上述結(jié)構(gòu)做一定改變，所以需要注意 的是，上文所述及附圖所示僅為闡述目的，并不意味著限制。
還應(yīng)當(dāng)理解的是，后面的權(quán)利要求書將涵蓋本文所述本發(fā)明的一 般特點及具體特征，而且本發(fā)明的范圍也在文字之間得以表達(dá)。
在對本發(fā)明作了闡述以后，修改后的權(quán)利要求見下文所述，并請 求得到證書專利的固化。
權(quán)利要求
1. 一種拼合機械密封件組件，其用于對從靜止裝置處沿縱軸延伸的軸、桿形成環(huán)繞密封，機械密封件組件包括壓蓋，其包括至少兩個被連接在靜止裝置上的壓蓋配合區(qū)段；支座，其用于相對壓蓋徑向內(nèi)置的旋轉(zhuǎn)密封元件，支座具有一個定位槽，定位槽形成于支座的徑向內(nèi)表面上并在兩個方向上彎曲；拼合旋轉(zhuǎn)密封元件，其被裝在支座的軸向前端空間內(nèi)；O形圈，其相對旋轉(zhuǎn)密封元件同心環(huán)置以便在旋轉(zhuǎn)密封元件和支座之間形成密封，O形圈的徑向外部被安放在定位槽內(nèi)。
2. 依據(jù)權(quán)利要求1所述拼合機械密封件組件，其中O形圈具有一 定的直徑，定位槽具有一定的深度，定位槽深度與O形圏直徑比值約 在0.02~0.10之間。
3. 依據(jù)權(quán)利要求2所述拼合機械密封件組件，其中定位槽深度與 O形圈直徑比值約在0.03-0.05之間
4. 依據(jù)權(quán)利要求l所述拼合機械密封件組件，其中O形圏具有一 定的直徑，定位槽的成形圓弧具有一定的半徑，半徑與名義直徑的比 值約在0.25-0.50之間。
5. 依據(jù)權(quán)利要求4所述拼合機械密封件組件，其中比值約在 0.3~0.4之間。
6. 依據(jù)權(quán)利要求1所述拼合機械密封件組件，其中支座的徑向內(nèi) 表面具有一個第一斜面，第一斜面從支座的軸向前端處在徑向上和軸 向上向內(nèi)延伸，其中第一斜面相對機械密封件組件縱軸以第一傾角延 伸。
7. 依據(jù)權(quán)利要求6所述拼合機械密封件組件，其中支座的徑向內(nèi) 表面具有一個第二斜面，第二斜面從第一斜面處在徑向上和軸向上向 內(nèi)延伸，其中第二斜面相對機械密封件組件縱軸以第二傾角延伸。
8. 依據(jù)權(quán)利要求7所述拼合機械密封件組件，其中第二傾角小于 第一傾角。
9. 依據(jù)權(quán)利要求6所述拼合機械密封件組件，其中第一傾角在約 IO度到約20度之間。
10. 依據(jù)權(quán)利要求9所述拼合機械密封件組件，其中第一傾角為約 15度之間。
11. 依據(jù)權(quán)利要求7所述拼合機械密封件組件，其中第二傾角在約 2度到約IO度之間。
12. 依據(jù)權(quán)利要求11所述拼合機械密封件組件，其中第二傾角在 約3度到約4度之間。
13. 依據(jù)權(quán)利要求11所述拼合機械密封件組件，其中第二傾角為 約3.5度之間。
14. 依據(jù)權(quán)利要求7所述拼合機械密封件組件，其中定位槽形成于 第二斜面。
15. 依據(jù)權(quán)利要求1所述拼合機械密封件組件，其中定位槽的軸向 內(nèi)側(cè)徑向地位于定位槽的軸向外側(cè)的向內(nèi)。
16. 依據(jù)權(quán)利要求1所述拼合機械密封件組件，其中支座被拼合為 配合壓蓋區(qū)段。
17. 依據(jù)權(quán)利要求1所述拼合機械密封件組件，其中該壓蓋區(qū)段具 有在兩個壓蓋區(qū)段之間交界面的互鎖機構(gòu)。
18. 依據(jù)權(quán)利要求17所述拼合機械密封件組件，其中互鎖機構(gòu)包 括配合交疊表面，將栓接力傳遞到交界面處的相應(yīng)壓蓋區(qū)段。
19. 一種用于拼合機械密封組件的旋轉(zhuǎn)密封元件的支座，其包括 環(huán)形體，其包括至少兩個配合弧形支座區(qū)段；以及 在環(huán)形體上的徑向梯形內(nèi)表面，該徑向梯形內(nèi)表面包括在徑向內(nèi)表面的軸向延伸壁上形成有一個定位槽用以安置密封元件的的徑向外 部。
20. 依據(jù)權(quán)利要求19所述支座，其中所述定位槽在兩個維度上彎曲。
21. 依據(jù)權(quán)利要求19所述支座，其中支座的徑向內(nèi)表面具有第一 斜面，第一斜面從支座的軸向前端處在徑向上和軸向上向內(nèi)延伸，其 中第 一斜面相對機械密封件組件縱軸以第 一傾角延伸。
22. 依據(jù)權(quán)利要求21所述支座，其中支座的徑向內(nèi)表面具有一個第 二斜面，第二斜面從第一斜面處在徑向上和軸向上向內(nèi)延伸，其中第 二斜面相對機械密封件組件縱軸以第二傾角延伸。
23. 依據(jù)權(quán)利要求22所述支座，其中第二傾角小于第一傾角。
24. 依據(jù)權(quán)利要求21所述支座，其中笫一傾角在約10度到約20 度之間。
25. 依據(jù)權(quán)利要求22所述支座，其中第二傾角在約2度到約10度 之間。
26. 依據(jù)權(quán)利要求22所述支座，其中定位槽形成于第二斜面。
27. 依據(jù)權(quán)利要求22所述支座，其中定位槽的軸向內(nèi)側(cè)徑向地位 于定位槽的軸向外側(cè)的向內(nèi)。
28. 依據(jù)權(quán)利要求22所述支座，還包括一個軸向延伸平坦表面， 從第二斜面延伸到內(nèi)表面上的向內(nèi)延伸壁。
29. —種用于拼合機械密封組件的旋轉(zhuǎn)密封元件的支座，其包括 環(huán)形體，其包括至少兩個配合來形成該環(huán)形體的配合弧形支座區(qū)段；以及在環(huán)形體上的徑向梯形內(nèi)表面，該徑向梯形內(nèi)表面包括 第一斜面，第一斜面從支座的軸向前端處在徑向上和軸向上向內(nèi)延伸，其中第一斜面相對機械密封件組件縱軸以第一傾角延伸；以及 第二斜面，第二斜面從第一斜面處在徑向上和軸向上向內(nèi)延伸，其中第二斜面相對機械密封件組件縱軸以第二傾角延伸。
30. 依據(jù)權(quán)利要求29所述支座，其中第二傾角小于第一傾角。
31. 依據(jù)權(quán)利要求29所述支座，其中第一傾角在約10度到約20 度之間。
32. 依據(jù)權(quán)利要求31所述支座，其中第一傾角為約15度。
33. 依據(jù)權(quán)利要求29所述支座，其中第二傾角在約2度到約10度 之間。
34. 依據(jù)權(quán)利要求33所述支座，其中第二傾角在約3度到約4度 之間。
35. 依據(jù)權(quán)利要求34所述支座，其中第二傾角在約3.5度之間。
36. 依據(jù)權(quán)利要求29所述支座，其中還包括形成于環(huán)形體底表面 上的定位槽，用于接納O環(huán)的徑向外部。
37. 依據(jù)權(quán)利要求36所述支座，其中定位槽在兩個維度上彎曲。
38. 依據(jù)權(quán)利要求36所述支座，其中定位槽形成于第二斜面，使 得定位槽的軸向內(nèi)側(cè)徑向位于定位槽的軸向內(nèi)側(cè)的向內(nèi)。
39. —種組裝拼合機械密封組件以在靜止裝置和軸之間形成密封 的方法，其中包括下述步驟；提供具有O形環(huán)的拼合旋轉(zhuǎn)密封環(huán)，該O形環(huán)放置在旋轉(zhuǎn)密封環(huán)的徑向外表面周圍且與其接觸，該旋轉(zhuǎn)密封環(huán)至少兩個配合來形成該旋轉(zhuǎn)密封環(huán)的配合弧形區(qū)段；以及把旋轉(zhuǎn)密封環(huán)和O形環(huán)沿著縱軸插入一個旋轉(zhuǎn)密封環(huán)支座，直至 旋轉(zhuǎn)密封環(huán)支座的徑向內(nèi)表面上的一個定位槽捕獲O形環(huán)。
40. 依據(jù)權(quán)利要求39所述方法，其中在插入旋轉(zhuǎn)密封環(huán)和O形環(huán) 之前，旋轉(zhuǎn)密封環(huán)支座夾緊到軸上。
41. 依據(jù)權(quán)利要求39所述方法，其中旋轉(zhuǎn)密封環(huán)具有在徑向內(nèi)表 面上的一個雙傾角導(dǎo)引倒角，以導(dǎo)入定位槽。
42. —種組裝拼合機械密封組件以在靜止裝置和軸之間形成密封 的方法，其中包括下述步驟；把旋轉(zhuǎn)密封環(huán)支座夾緊于軸上，該旋轉(zhuǎn)密封環(huán)支座包括兩個在軸 周圍放置的配合弧形區(qū)段；以及把旋轉(zhuǎn)密封環(huán)插入旋轉(zhuǎn)密封環(huán)支座而在軸周圍擰緊旋轉(zhuǎn)密封環(huán)支 座，其中旋轉(zhuǎn)密封環(huán)具有放置在旋轉(zhuǎn)密封環(huán)的徑向外表面周圍的O形 環(huán)。
43. 依據(jù)權(quán)利要求42所述方法，其中把旋轉(zhuǎn)密封環(huán)插入，直至旋 轉(zhuǎn)密封環(huán)支座的徑向內(nèi)表面上的一個定位槽捕獲O形環(huán)。
44. 依據(jù)權(quán)利要求42所述方法，其中旋轉(zhuǎn)密封環(huán)具有在徑向內(nèi)表 面上的一個雙傾角導(dǎo)引倒角，以導(dǎo)入定位槽。
全文摘要
拼合機械復(fù)合密封組件(10)用于提供在旋轉(zhuǎn)軸(12)和靜止表面(14)之間的密封。拼合機械復(fù)合密封組件包括第一、第二軸向相鄰環(huán)形密封元件(20、30)。第一、第二軸向相鄰環(huán)形密封元件每個包括接觸軸的密封邊緣，以在第一、第二軸向密封元件與軸之間提供相應(yīng)密封。靜止外殼(40)接納第一、第二密封元件且與靜止表面接合以提供靜止固定密封，且伴隨地提供柔性區(qū)域與密封元件接合以與其的動態(tài)密封。支座組件(110)接納一個密封元件且可以包括雙角度導(dǎo)引以利于密封元件的安裝。支座組件可以包括止回槽(189)，用于接納和保持放置在密封元件周圍的O形環(huán)(188)。靜止外殼可以包括兩個具有交疊表面的配合區(qū)段。
文檔編號F16J9/00GK101490450SQ200780027209
公開日2009年7月22日 申請日期2007年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月17日
發(fā)明者A·T·阿特納西奧, C·A·科瓦斯基, H·V·阿滋伯特 申請人:A.W.切斯特頓公司