机械密封的制作方法

文档序号:5729882阅读:358来源:国知局
专利名称:机械密封的制作方法
技术领域
本发明涉及适用于几乎所有工业类的旋转设备的机械密封。 机械密封包括"浮动"部件和"固定"部件,该"浮动"部件轴向可 动地绕着例如泵的旋转轴安装,该"固定"部件是轴向固定的,典型地被 固定到壳体。浮动部件具有平的环形端面,也就是它的密封端面,该密封 端面朝向固定部件的互补的密封端面。浮动部件通常通过一个或多个弹性 构件被推向固定部件以使密封端面闭合在一起以形成滑动的面密封。在使
用中,浮动部件和固定部件中的一个旋转;该部件因此被当作旋转部件。 浮动和固定部件中的另 一个未旋转,该部件被称作静止部件。
浮动部件旋转的那些密封被称作旋转密封。如果浮动部件是静止的, 该密封被称作静止密封。
如果旋转与静止部件之间的滑动密封在从制造机械式密封件的厂家 发货之前是已装配好的且预设定的,行业术语称之为"集装式密封"。如 果旋转与静止部件是从制造机械密式封件的厂家各自单独发货的(未装配 的),行业术语称之为"部件装配式密封"。
机械密封可用于各类工业以密封多种不同的处理介质,且可用于各种 工作状况。定义处理介质附近的区域的通用工业术语是"内侧"。定义大 气一侧附近的区域的工业术语是"外侧"。
与大部分工业一样,机械密封工业具有高竟争性。
因此,机械密封制造商常常寻找具有竟争优势的改进方法。
背景技术
使用压制和成型的部件是机械密封制造商可以降低所述部件的生产 成本的一种方法。
不过不好的是,压制的部件可能包括单部件的技术状况或者彼此相关 地运行的部件的组合的所述状况。
由于压制的部件由给定厚度的材料制成,因而传动机构的横截面通常限于所述厚度的倍数。
压制的部件典型地由板材制成,通常是厚度为0.2mm到2.5mm的钢或不锈钢。但是典型地,大部分机械密封部件使用0.8mm到1.2mm厚度的材料压制成的。
压制的部件提供的优点就是,在大部分情况下,不需要后续的机械加工作业。因此这相当大地减少了制造成本。
使用所述压制的部件的缺点是所述部件之间的传动机构的效率。
Gilbert的美国专利US 5,725,219提出了 一种机械密封设计,根据该设计,两个压制的且大致上是薄的部件通过啮合的(齿)结构相互接合。所述结构综合考虑了各构件中开口的纵向端部,并且当相互接合的时候,所述结构将传递密封组件中两个纵向间隔开的密封处之间的旋转传动。
在实际运用中,这种设计具有几个缺点,也就是
-施加在两个大致上是薄的构件之间的接触面上的扭转力-所述构件安装在具有径向弹性的构件中并且还伴随着设备振动-这等于某人将两把刀刃压合在一起的同时还位于海洋风暴中心中的划^廷上。在实际运用中,所述薄的构件径向不对齐并且内侧相互旋拧在一起,因而抵消了两个构件之间任何实质上的旋转传动的益处。
-纵向开口端部的(齿)结构在考虑到大致上是薄材料并且它们具有相对于各构件的纵向端部的垂直位置的情况下,具有尖锐的边缘/边角。所述尖锐的边缘/边角不仅损坏弹性件/橡胶,比如密封构件,也常常在安装该密封装置到设备上的过程中损伤/割破操作者的手。
-在密封处于纵向未压缩状态下,各构件的开口端部的纵向齿可能会脱开而产生安装问题。另外,位于两个纵向浮动构件之间的弹性构件提供纵向力,该纵向力被直接施加到柔性的纵向密封构件,导致了所述构件的拉伸和/或撕裂。
提供下述的机械密封部件的设计被认为具有显著的优点该机械密封部件是完全或部分以经济的方式(例如压制操作)制成,并且该机械密封部件包括不限于材料厚度的传动设计。
我们_的GB2391275申请定义了 一种改进总成中的传动机构的方法,该总成包含有薄的、压制的材料。但是,因为被包括在所述传动机构中的每个构件和所述众构件的总成的大致环形的表面,该发明的机构被限定在包括两个单独且总体上不同的传动构件设计; 一个大致是U形的且一个大致
4是L形的。所述不同的传动构件设计可能导致装配错误和/或导致延长装
配时间。另外,L形构件除了相当薄的材料厚度结构之外,在提供改善的
传动表面积方面并不是最佳的。

发明内容
因此,如果两个密封构件之间的传动机构包括足够厚的表面传动区域,并且能够以这样一种方式装配,使得装配错误被消除、装配时间/成本减少并且消除了用于纵向约束所述构件的后续保持操作,这被认为是有利的。
后续的保持操作被定义为沖孔或加压纟喿作,该冲孔或加压操作使至少一个部件在所述部件装配之后变形,从而防止了至少两个部件的脱开。
如果用共用的密封构件一起密封的两个纵向分开的构件于所述密封构件上施加拉力之前在纵向上受约束被认为具有进一步的益处。
原料生产加工之后没有后续的机械加工作业,例如车削、铣或钻,这样的设计是更为有利的。
另外,如果密封组件包含最少量的部件,和/或这些部件具有最简单的结构,从而有助于进一步减少装配成本,这是有利的。


附图如下
图1示出了本发明第一实施例的部分剖视图2对应于图1,并且示出了部分等距视图,其中传动表面区域比构
件的材料厚度大;
图3对应于图2,并且示出了本发明的传动环的等距视图4示出了本发明的另一实例的部分等距视图5仅作为示例示出了本发明的另一传动机构的部分等距视图6对应于图5,并且示出了本发明分解的等距视图7示出了本发明的模块化的部件装配式双密封的部分剖视图8对应于图7,并且示出了本发明的模块化的部件装配式双密封的
部分等距^L图9仅作为示例示出了本发明的部件装配式双密封,该密封安装在压盖中形成了低成本的集装式双密封;
5图10示出了本发明的集装式单密封。
具体实施例方式
现在参考附图对本发明进行描述,对本发明的描述仅作为示例。根据本发明的机械密封的基本原理不仅可用于轴是旋转构件且壳体
是静止构件的情况,也可用于相反的情况,也就是,轴是静止的且壳体是
旋转的。
另外,本发明可以用于旋转和静止两种结构中的采用金属部件、非金属部件的集装式和部件装配式密封参考附图的图1,示出了安装在旋转设
备(9)的零件中的本发明的机械密封(10)的纵向剖视图。
旋转且轴向浮动的密封端件11被弹性偏压向固定的静止密封端件12。
旋转密封端件11被允许在固定的密封端件12上滑动。旋转密封端件11
与静止密封端件12之间的接触面形成密封区13。该密封区13是防止处理
介质14从处理腔室15泄露的主密封。
除了滑动密封区13之外,处理介质14还^皮旋转的弹性构件16与轴
17以及旋转密封端11的接触所密封。这提供了第一副密封区。
在静止密封端件12与静止的压盖板组件21之间用弹性构件22形成
第二副密封区。
在压盖板组件21与处理腔室15之间用垫圈26形成第三副密封区。这三个副密封装置与主滑动密封接触面阻止了处理介质14从处理腔室15泄露。
固定的密封端件12被弹性构件22与压盖板组件21之间的径向挤压而不能旋转。显然,如果需要的话,其它的防旋转装置可以被包含在设计中。
旋转密封组件(26)包括旋转保持架27。所述旋转保持架27优选为压制的金属结构并且包含径向延伸部分20,该径向延伸部分20与纵向弹簧28的一端邻接。所述旋转保持架27传递纵向弹簧28力到旋转密封端件11。
传动环29被安装到弹性构件16的径向外侧部分。所述传动环29径向地压紧弹性构件16以形成对轴17的密封。
旋转运动从轴17通过弹性构件16传递到传动环29。其后,传动环29通过至少一个与 一传动孔口 31接合的传动凸耳30将所述旋转运动传递到旋转保持架27。
然后,旋转保持架27通过弹性构件16的径向压缩将旋转运动传递到密封端件11。
显然,所述设计可以包含多种传动机构,用于执行所述旋转保持架27与所述密封端件ll之间的传动。这样的传动机构例如是槽中的销。
所述传动环29优选是压制的金属结构并且包括径向延伸部分19,该径向延伸部分19与弹簧28的另一纵向端邻接。
图2对应于图1,且示出了本发明的进一步设计(40)的部分等距视图,其中,旋转保持架42与传动环43之间的传动表面区域(41)比传动环43的压制过的薄材料厚度大。
从图2中将要注意的是,传动环43被传动环43的闭合孔口 44轴向地约束在旋转保持架42中。
另外,读者将注意到,在旋转保持架42的一纵向端部处,材料具有径向变位并且包括纵向的折回45。这使旋转保持架42中与孔口 (部分移去)相接触的传动区域(41)最大化。
图3对应于图2,并且示出了传动环(43)的等距视图,图示了径向突出的孔口侧壁50和51。
从图2和3,读者将清楚地注意到旋转保持架42和传动环43之间的传动表面区域显著地既大于轴向的折回结构45所给定的材料52的厚度,又大于径向突出的孔口侧壁50和51的厚度。
图4示出了本发明另一设计的旋转密封件(60)的部分等距视图,示出了不同的径向突出的传动区域的设计,在这种情形下,示出了在旋转保持架62上的径向突出构件61和纵向折回64,并且与径向尺寸较大的传动环63接触。
图5对应于图1,并且示出了旋转密封件70的部分等距视图,该旋转密封件70示出了本发明的优选的传动机构(71 )。
从图5中的A-A截面示出了旋转保持架27的至少一个径向延伸的传动凸耳30,该传动凸耳30接合传动环29的至少一个孔口 31,从而在这两个构件之间传递》炎l争运动。
图6对应于图5,并且示出了本发明的优选实施例的分解等距视图。
从图6中,读者能清楚了解本发明的创造性。也就是,当径向延伸的传动凸耳30被插入传动环29的纵向闭合孔口 31中时,旋转保持架27中
7的径向延伸的传动凸耳30如何被壁部73纵向约束的。这是本发明优选的实施例,因为这种纵向的约束防止了力从弹簧被施加到弹性构件16上,
从而在非安装位置张开所述构件16。
本发明的进一 步实施例是两个配件29和27的装配。为了使旋转保持架27的径向突出的传动凸耳30穿过传动环29的壁部73,在传动环29中提供至少一个装配切口 74。所述装配切口 74除了用于在装配过程中允许所述传动凸耳30在旋转运动之前进入初始的轴向位置之外而没有其它用途,使得传动凸耳越过径向外表面75或传动环29并且接合对应的孔口 31中的至少一个。
优选地,本发明的进一步实施例是在传动凸耳30的周向两侧的两个狭缝76和77。所述众狭缝76提供了在传动凸耳30附近的大体上径向的柔性指状物78。所述指状物78有助于径向延伸的传动凸耳30装配入闭合孔口 31中。
图7示出了本发明模块化的旋转的部件装配式双密封(80)的部分剖视图。通过仔细地参看图7连同图1,读者将会注意到旋转保持架27和传动环29对于部件装配式单或双密封的变型来说是一样的。另外,密封端件11对于内侧和外侧密封位置也是通用的,仅有新弹性构件81是增加的新构件,用于将单密封转换成双密封。本发明在所述单和双密封结构之间的模块化是本发明进一步的优选实施例,这意味着生产这种旋转保持架27和传动环29所需要的工具和资金投入可以在这两种密封件结构之间共享。
图8对应于图7,并且示出了本发明的模块化部件装配式双密封80的部分等距视图。
图9仅以示例的方式示出了本发明的部件装配式双密封(80),该密封安装在压盖81中形成了低成本、纵向尺寸短、集装式双密封。
因此有经验的读者将会理解密封端件润滑油可以通过压盖注孔82和83加入。所述结构和操作将不再作进一步描述。
图10示出了本发明的集装式单密封,其中旋转部件安装在套筒91上。弹性软管93在它的一端的形状与密封端件95和旋转保持架97 —致,且该软管在它的另一端的形状在套筒91和传动环99之间成形。通过用其它合适形状的软管替换该软管93,该密封部件可以用于双机械密封。
可以认为下述对于有经验的读者来说是不言自明的不管是设计成集装式或部件装配式密封形式,本发明既可以用于旋转密封也可用于静止密
8封,还可用于单、双或三才几械密封。
可以认为这也是不言自明的本发明可以使用金属部件,也可以使用非金属部件(例如塑料)。对于一些壳体旋转而轴静止类型的设备,本发明被认为同样可以用于这样的设计中。
可以清楚地看出本发明在竟争日益加大的工业环境中具有许多优点,在这种工业环境中需要价值高/低成本以及好的技术解决方案。
权利要求
1. 一种密封,包括弹性构件、弹性偏压装置、纵向浮动的第一构件、纵向不浮动的第二构件和纵向浮动的密封端件,所述弹性构件密封接合所述密封端件和第一和第二构件,且所述弹性偏压装置径向放置在所述密封端件和所述第二构件之间,所述第一构件和所述第二构件通过所述构件中之一个的至少一个大致为突出的径向凸起部分接合所述构件中另一个的至少一个凹入部分被纵向地约束着并且旋转连接,并且所述第一和第二构件为用于密封接合被布置成,使得在单密封中用第一弹性构件与所述密封端件密封接合、或者在双密封中用第二弹性构件与所述密封端件以及另外的密封端件密封接合。
2. 根据权利要求1所述的密封,其中,所述第一和/或第二构件具有 径向柔性部分,所述径向柔性部分大致邻近于所述突出的径向凸起和/或凹 入部分。
3. 根据权利要求1或2所述的密封,其中,旋转传动通过横截面接合 区域从所述第 一构件传递到所述第二构件,所述横截面接合区域比所述第 一和第二构件各自的材料厚度大。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的密封,其中,至少一个构件包 括至少一个径向延伸部分,所述径向延伸部分包4舌纵向折回,所述折回相 应于对应的构件中的至少一个孔口的径向和纵向位置。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的密封,其中,所述密封包括旋 转构件和静止构件,所述构件相互可相对滑动形成密封,所述静止构件由 压盖板保持,所述密封的结构是部件装配式单机械密封。
6. 根据权利要求5所述的密封,其中所述构件中的一个是连接到套筒 构件且从该套筒构件径向偏移的旋转构件,所述套筒构件在纵向方向上延 伸并且终止于用于连接到旋转设备的零部件的夹紧环的附近,所述密封是 集装式单机械密封。
全文摘要
机械密封具有位于旋转保持架(27)中的密封端件(11),该旋转保持架(27)被弹性偏压向远离传动环(19)方向。弹性软管(16)密封这些部件。该保持架和传动环通过这些构件中之一个的至少一个凸起部分(30)接合所述构件中另一个的至少一个凹入部分(31)被纵向地约束着并且旋转连接。通过选择合适的成形弹性软管,该保持架和传动环既可用于单密封,也可用于双密封。
文档编号F16J15/34GK101490453SQ200780026787
公开日2009年7月22日 申请日期2007年5月22日 优先权日2006年5月24日
发明者A·J·罗迪斯 申请人:Aes工程有限公司
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