具有在滑动密封系统中作为备用的密封弹性体的非推式干式运行密封件的制作方法

示例性实施例涉及干气密封件领域，并且特别地涉及可用作用于主密封件的抑制密封件的非推式干式运行密封件。

背景技术：

1、有几种类型的密封件可用于在泵、压缩机、涡轮或其它旋转机器的旋转轴和固定壳体之间提供密封。一个例子是端面机械密封。这种密封包括由彼此接触的两个面形成的密封界面。在操作中，其中一个面与旋转轴一起旋转，另一个面保持在固定位置。密封面上的流体静压和流体动压可产生在两个表面之间形成的膜间隙，从而导致过度泄漏。因此，这种密封件需要定期调整，以便保持面相对于彼此的适当或轴向位置，从而在仍然保持相对无泄漏的密封的同时解决磨损问题。当然，不管这些面被如何良好地操纵，都可能发生一些泄漏。

2、已经考虑了各种偏置机构来提供闭合力，以自动适应磨损并将密封面推到一起。这种偏置机构包括单个和多个螺旋弹簧以及金属波纹管。本领域技术人员将认识到，总闭合力实际上是来自密封流体的液压力和由偏置机构提供的力的组合。

3、如果密封面彼此相对旋转而没有某种形式的润滑，则面摩擦将产生过多的热量，从而导致早期故障。为此，在旋转密封面和固定密封面之间需要某种形式的润滑。在典型的机械密封中，通过在密封面之间形成流体薄膜来保持密封面的润滑。该膜可以来自被泵送/压缩的过程流体或来自外部源。

4、包括两个面的一种类型的密封件是所谓的“推式密封件”。在推式密封件中，设置动态副密封件(例如o形环)以在轴(或连接到轴的元件)和相对于轴轴向移动的面之间形成密封，使得流体不能绕过面并逸出。面的轴向移动可由于摩擦而导致副密封件的磨损或撕碎。

5、另一种类型的密封采用旋绕的弹性体波纹管。这种类型的密封件使用弹簧加载的波纹管代替o形环，而不是o形环。这种密封件有时难以在高压操作条件下实施。

6、在没有流体或气体被泵送、吹送等的情况下，可以使用干式运行机械密封件。一种无润滑运行的机械密封件，包括两个限定了彼此相对旋转的面的环。

7、旋转环有时被称为“配合环”，因为其与旋转轴/转子配合。旋转环可以经由轴套配合到转子。固定环有时可以被称为主环，并且在操作期间不旋转。

8、在操作中，在初始短磨合时间期间，材料在环之间转移并且摩擦被减少。该配合环被设计成有效地耗散在环处产生的热量。与上述类似，为了允许环之间的相对轴向运动，主环通常通过诸如弹簧或其它工具的可压缩构件安装到干式运行机械密封件的静止部分。

技术实现思路

1、在一个实施例中公开了一种机械密封组件。干式运行机械密封与主密封结合使用，作为抑制密封或“备用”密封。

2、在一个实施例中，密封件适于围绕旋转轴布置，并且包括主环和配合环。主环可相对于旋转轴轴向位移，并且配合环可相对于旋转轴轴向固定。该密封件还包括偏置机构，其将主环推向配合环和环形柔性密封膜。

3、环形柔性密封膜密封流体以防止其围绕密封件流动，并且不受o形环的限制。在此使用的环形柔性密封膜不像传统弹性体那样塌陷。这可以导致在整个密封操作中，甚至在高压情况下，非接触保持恒定(或接近恒定)的密封平衡和面负载恒定。

4、在一个实施例中，环形柔性密封膜包括至少部分地设置在偏置机构和主环之间的凸缘部分、可相对于轴轴向固定的同轴部分以及定位在第一凸缘部分的径向向内范围内且将第一凸缘部分连接到第一同轴部分的柔性连接部分。

5、如下面更充分地讨论的，在一些情况下，主密封件是任何类型的旋转密封件，其可围绕旋转轴(例如，泵的旋转轴)形成密封，并且包括可相对于彼此旋转且利用液体来润滑的两个面/环。

6、此外，在一个实施例中，环形柔性密封膜的同轴部分和柔性连接部分的一些或全部由环形短管套筒支撑。这防止或减少了环形柔性密封膜的任何塌陷，并将抑制密封件保持在操作有利的状态，而与主密封件的压力或操作条件无关。当然，短管套筒可以用支撑环形柔性密封膜的另一元件来代替。

7、当抑制密封件在低于正常润滑(例如，仅穿过主密封件的润滑)的情况下操作时，与主密封件相比，抑制密封件可具有高达14％的较低密封平衡(在一个实施例中为4-14％)中的一者或两者，且具有带有至多10％的面弹簧压力的轻负载弹簧以减少界面处产生的热，从而改进密封件寿命。

8、在一个实施例中，主环可由包括一些石墨的碳制成(以减少摩擦，并因此减少热量产生)。配合环可以由碳化硅制成。

9、在一个实施例中，公开了一种适于围绕泵的旋转轴布置的机械密封组件。密封组件包括第一密封件和第二密封件。第一密封件包括：第一主环和第一配合环，所述第一主环能够相对于所述旋转轴轴向地位移，并且所述第一配合环能够相对于所述旋转轴轴向地固定；第一偏置机构，其将第一主环推向第一配合环，第一偏置装置提供第一偏置力；以及第一环形柔性密封膜。膜可以是本文公开的任何膜。在一个实施例中，所述膜包括：第一凸缘部分，所述第一凸缘部分至少部分地设置在所述第一偏置机构与所述第一主环之间；第一同轴部分，其可相对于所述轴轴向固定；以及第一柔性连接部分，其定位在第一凸缘部分的径向向内范围内，并且将第一凸缘部分连接到第一同轴部分。在操作中，第一偏置装置通过第一凸缘部分将第一偏置力施加到第一主环，以朝向第一配合环推动第一主环。

10、在该实施例中，第二密封件与抑制腔流体连通，并且包括：第二主环和第二配合环，所述第二主环能够相对于所述旋转轴轴向地位移，并且所述第二配合环能够相对于所述旋转轴轴向地固定；第二偏置机构，其将第二主环推向第二配合环，第二偏置装置提供第二偏置力；以及第二环形柔性膜，其包括：第二凸缘部分，所述第二凸缘部分至少部分地设置在所述第二偏置机构与所述第二主环之间；第二同轴部分，其可相对于所述轴轴向固定；以及第二柔性连接部分，其定位在第二凸缘部分的径向向内范围内，并且将第二凸缘部分连接到第二同轴部分。在操作中，第二偏置装置通过第二凸缘部分将第二偏置力施加到第一主环，以朝向第二配合环推动第二主环。在该实施例中，其中第二偏置力小于第一偏置力的10％。

11、在任何前述的实施例中，第二密封件可具有比第一密封件低至多14％的密封平衡。

12、在任何前述的实施例中，第二密封件可具有比第一密封件低4％至14％的密封件平衡。

13、在任何前述实施例中，第一密封件和第二密封件设置在筒中。

14、在任何前述实施例中，所述筒至少部分地设置在所述泵中。

15、在任何前述实施例中，第二密封件和第一密封件在筒内流体连通。

16、在任何前述实施例中，所述第二同轴部分能够以所述密封组合件的所述平衡直径内的直径布置。

17、在任何前述实施例中，在操作中，旋转轴相对于第二偏置机构的轴向平移促使第二凸缘部分相对于第二同轴部分轴向向内和径向向内位移。

18、在任何前述实施例中，在操作中，旋转轴相对于第二偏置机构的轴向平移促使第二凸缘部分相对于第二同轴部分轴向向外和径向向外移位。

19、还公开了适于围绕泵的旋转轴布置的机械密封组件。在该实施例中的密封件可包括如上布置的第一密封件和第二密封件。在该第二实施例中，其中第二密封件具有比第一密封件低最多14％的密封平衡。

20、在第二实施例的组件中，第二密封件可具有比第一密封件低4％至14％的密封平衡。

21、在第二实施例的组件中，第一和第二密封件设置在筒中。

22、在第二实施例的组件中，筒至少部分地设置在泵中。

23、在第二实施例的组件中，第二密封件与筒内的第一密封件流体连通。

24、在第二实施例的组件中，第二同轴部分能够以密封组件的平衡直径内的直径布置。

25、通过本发明的技术实现了额外的技术特征和益处。本发明的实施例和方面在本文中详细描述，并且被认为是所要求保护的主题的一部分。为了更好地理解，参考详细描述和附图。