专利名称:刷式密封装置的制作方法
本发明涉及刷式密封装置及其制造方法。
在英国专利NO.2001400B中对一种刷式密封装置进行了介绍并提出了权利要求
，这种刷式密封装置的做法是
把刷式密封装置的第一块侧板固定在心轴上;
把作为料丝的至少一根连续丝缠绕在上述侧板上，并使此料丝越过侧板的露出表面;
将另一块侧板覆盖第一块侧板的露出表面上的料丝簇，把料丝簇夹入两侧板之间，并留下一些从成对侧板的一端伸出的料丝簇;
由于料丝簇的一端固紧在成对侧板之间，使它们成一整体，料丝簇的另一端也就约束住了;
割断料丝簇，并从心轴上取下侧板。
上述制造刷式密封装置的方法的主要缺点是不能保证相邻的各股料丝的准确位置，这将导致有一些料丝相互交叉引起料丝的磨损，甚至可能断裂。并且各料丝之间形成的小间隙降低了此密封装置的密封效果。这种方法的另一个缺点在于需要用复杂的、因而价值昂贵的心轴，以适应不同直径的各种密封装置，并且贵重的料丝的利用率低。
本发明的首要目的是减少并尽可能消除料丝的交叉问题，从而做出质量高、性能好的密封装置，并且，在达到该目的的同时，本发明还提供了降低现有技术遗留缺陷的依据，至于如何减少这些缺点，在本书中至少作了部分介绍，更全面的介绍可参见我们的尚未批准的专利申请NO.8504330，其申请人参见84-033B，申请日期与本专利相同。
本发明的另一个目的是标准化，对于各种不同直径的密封装置，均可采用同一尺寸的料丝簇。
根据本发明，刷式密封装置的制造方法包括如下步骤
a)做出一条自身支撑带子，带子由一层或多层平行地挨在一起的料丝段构成，这些料丝用粘合剂粘结在一起，以便形成自身支承体;
b)将这条带子切成分离的小段，从而形成许多粘在一起的料丝簇;
c)把许多相互紧靠的料丝簇装入支承元件中，每一料丝簇的一部分从支承元件中伸出;
d)固紧在支承元件中的每一料丝簇;
e)去掉粘合剂，至少是去掉每一料丝簇上从支承元件伸出部分的粘合剂。
下面，将参照附图，对本发明的实施例作出详细介绍。
图1a和图1b分别为一种简单缠绕设备的正视图和俯视图，此缠绕设备适用于把料丝缠绕到生产模框上。
图2a、b、c分别例举了三种料丝圈，这三种圈都能在图1所示的设备上做成。
图3a和b介绍了一种典型带状物的断面，清楚地画出了紧凑装填(a)和松散装填(b)的区别。
图3c为料丝密集装填的带子的断面图。
图4a、b、c画出了三种料丝簇的实例，它们能用图2所示的料丝圈制造出来。
图5是第一类刷式密封装置的局部侧视图。
图6是图5的A-A断面所示的第一类刷式密封装置的断面图。
图7是第二类刷式密封装置的侧视图。
图8是图7的B-B断面所示的第二类刷式密封装置的断面图。
图9是第三类刷式密封装置的侧视图。
图1所介绍的是一种适用的缠绕设备的实例。这种设备有一个底座(10)，它的一端装有供料卷筒(12)，另一端装有受料卷筒(14)，供料卷筒(12)和受料卷筒(14)分别安装在心轴(16)和(18)上，与心轴形成一个整体。而心轴(16，18)分别可转动地安装在一对支架(20)和(22)中。卷筒(12，14)各自配备有一对摩擦衬垫(24a)和(24b)，这些衬垫介于卷筒(12，14)端面和支架(20，22)之间。受料卷筒(14)环绕着圆周分成两半，使之能装入模框(26)。模框(26)安装在心轴(18)上并与其连成一体，因此它能随心轴(18)旋转。料丝(28)从供料卷筒(12)送出，通过前方的一个导向环(30)，纳入滾轮(32)。心轴(34)的两端固定在支承臂(36)上，滾轮(32)能在心轴(34)上自由转动。带粘合剂的敷贴器(35)和加热器(37)位于导向环(32)和受料卷筒(14)之间，它们也由臂(36)支承。
导向环(30)和支承臂(36)可固定在此设备的任何靜止部分上。然后将料丝(28)连接到所需形状的模框(26)上，并使卷筒(14)绕其中轴旋转，从而制出带状物(29)。卷筒(14)的旋转可采用转动装在轴(18)端部的手柄(40)的方法实现，也可采用其它任何常见的方法。
具有均匀分布的单层料丝(28)的带状物(29)，其断面如图3所示。它是用小心地将料丝缠绕到模框(26)的方法生产出来的。缠绕的每一圈料丝(28)都与相邻料丝平行地挨在一起，并处在同一平面之中。料丝圈可用手工绕出，但是为了制品一致，采用某些自动设备(未示出)绕制该圈将会更好。
在料丝(28)铺设到模框上面之前，可以用让料丝通过粘合剂敷贴器(35)的一个滾子(图中未示出)的方法，使料丝涂敷上粘合剂(44)，所说的敷贴器部分地浸渍在粘合剂(44)之中。另外，粘合剂(44)也可以喷涂到料线(28)上，或者将料线在液态粘合剂槽中浸渍。在这一实例中所用的粘合剂是合成树脂粘合剂。
粘合剂(44)的凝固速度能加以控制，其方法可为使涂过粘合剂的料丝(28)通过一个使粘合剂(44)保持液态的加热器(37)，然后在空气中冷却此料丝，使涂上的粘合剂(44)的料丝铺入模框(26)时固化。
为了提高密封装置的性能，带状物(29)中的料丝(28)最好尽可能地像图3a所示的那样紧凑装填。这种紧凑装填方式加上粘合剂(44)的应用，使料丝(28)相对于其相邻料丝的位置固定下来，能显著地减少或消除料丝(28)的相互迭盖，从而提高了最终的密封装置的密封性能。因此，在保证密封装置的密封性能不低于现有技术的同时，能减少昂贵的料丝的用量。
使用粘合剂，就能够在料丝(28)被铺到模框(26)上面时，控制料丝的装填密度。在需要调整泄漏率时，控制料丝的装填密度就是必要的。为使效果更好，料丝在铺到模框上面之前涂敷上粘合剂(44)，并使粘合剂至少部分地固化，因此料丝(28)既能与相邻料丝粘结，又能在两者之间保持一定的小间隙。改变施加在料丝(28)上的粘合剂(44)的用量，就能改变装填密度。在图3b中示出了控制而成的一种松散装填圈的实例。
为了制成多层带子，带状物(29)一层一层地相互迭在一起，图3c画出了一种带子(38)，它把两条或多条带状物(29)粘结在一起，每条带状物(29)中的料丝与相邻带状物(29)中的料丝相互平行并相互挨在一起。用上述方法制成的带子(38)的优点是比单独的带状物(29)更富于弹性，因而在制造刷式密封装置期间被损坏的可能性更少。
在这一实例中，为了形成这种带子，通过连续的缠绕过程将带状物一层一层地缠绕在模框上。也就是说，在模框上做出一条带状物，然后在粘合剂完全凝固或硬化之前，将下一条带状物缠绕到前一条已有的带状物上。粘合剂不仅将每条带状物中的料丝粘结在一起，还将各条带状物相互粘结在一起，待粘合剂硬化之后，就形成一种易于加工的带子。
此带子(38)还可以用如下方法制成做出许多各自分离的带状物(29)，各带状物中料丝粘结在一起，将各带状物彼此迭在一起，并把这些预先制成的带状物粘结在一起形成带子(38)。
在这一实例中，下一步是从模框上取下带子(38)，再将带子切成小段，每一小段上都有许多形状和尺寸相似的料丝簇。
三种不同类型的带子(38)以及它们在刷式密封装置的制造中如何应用，将通过实例介绍如下。
图2a中画出的带子(38a)是一种较好的形式。此带子(38a)是将涂过粘合剂的料丝(其典型的直径为0.25mm)缠绕在模框上而制成的。此模框的横截面形状通常为方形，其边长尺寸为A。缠绕的结果做出了许多带状物(29)，其中每条带状物的厚度为t，宽度为W，而厚度t等于涂过粘合剂的料丝厚度(参见图3a)。所得的带子(38a)有四个平均长度为L的直边。带子(38a)的横截面与图3c所示的横截面相似，其宽度(顺着模框的长度方向测量)等于带状物(29)的平均宽度W，其厚度(按垂直于模框侧边的方向测量)等于所有带状物(29)的总厚度。带子(38a)的厚度Z大于其宽度X，它的角B是圆形的，而内边折痕C取决于模框拐角的形状。
从模框上取下带子(38a)，并沿着模框拐角之间的中点的DE、EF线将带子(38a)切成相等的四段(40a)。每一段(40a)沿模柄拐角等分线，亦即每一段(40a)的对称线N-N折迭，折迭线N-N位于与带子(38a)的最宽面(亦即尺寸为Z的面)垂直的平面中。每一段(40a)的DE、EF线与自身的折迭线N-N等距并与其平行，所以，当这些段(40a)沿折迭线N-N折迭时，每一段(40a)沿着线DE和EF切割而成的两个边缘处于同一平面之中。
在图2b中示出了第二种带子(38b)的一部分，它是由一个半径较大(例如1至2米)的一般为圆环形横截面的模框26制成的。在此处，也是把涂过粘合剂的料丝(29)缠绕到模框上，以形成许多带状物，带子的最后横截面形状类似于图3c中所示。但是，在这种情况下，带子的尺寸X(相当于带状物(29)的平均宽度)比尺寸Z大。
然后将带子从模框上取下，并切成许多小段。带子(38b)的切口沿着与一个平面成夹角(90°-θ)的C-C线与尺寸X交叉，所说的平面垂直于此带子的扁侧面(也就是尺寸为Z的侧面，参见图2b)。用此法做出的小段构成了如图4b所示的料丝簇，其长度为L，内端为(53a)，外端为(53b)。
为了使每个料丝簇(46b)在其整个长度(L)上基本呈直线，图2b所示的模框的半径R1应足够大，而夹角θ一般取为45°。
图2c中示出了第三种带子(38c)，它也是用一个一般为圆环形横截面的模框(26)制成的，此模框的直径为d6。在此处，也是把过粘合剂的料丝缠绕到模框上，以形成许多带状物(29)，带子的最后形状像一个垫圈，其内径为d6，径向厚度为Z，轴向尺寸为X。尺寸Z一般大于X。
在图4c中示出了第三种形状的料丝簇(46c)，它是用两个与径向厚度Z成一定角度的切口，切割图2C所示的带子(38c)而成的。这样做成的小段具有第一弧形端(72)和第二弧形端(74)。最好是使料丝簇(46c)的第一弧形端(72)的切口与刷式密封装置的内径(图9中的d8)所确定的弧一致，而使第二弧形端(74)的切口与刷式密封装置的外径(图9中的d3)所确定的弧一致。
第一类刷式密封装置(54a)如图5和图6所示，其制作步骤如下首先，将图4a所示的许多料丝簇(46a)围绕一个半径为R2的环箍(56)沿圆周排列，并使料丝簇(46a)折迭的内表面与环箍的外表面接触，料丝簇(46a)的两腿通常向内伸出并与环箍(56)的切线成45°夹角，从而形成一个料丝簇组件(58)。料丝簇(46a)在其径向最内端(53a)形成密集装填形式，而其径向最外端(53b)稍微离开，形成一个小间隙。然后，将料丝簇组件(58)夹在后环(60)和盖环(62)之间。后环(60)一般为圆环形，它有一个内径为d2、外径为d3的主平面;在其径向最外直径处还有一个凸缘(64)，此凸缘(64)开始的一段与后环(60)的主平面垂直，其内径为d5。盖环(62)的内径d4比后环(60)的内径稍大，外径d6与凸缘(64)的直径d5大小接近。在盖环(62)的第一表面(68)的径向最外边缘上顺着圆周加工出一个沟槽(66)，而盖环的第二表面(70)上则没有类似第一表面(68)上的沟槽。
最后，将料丝簇固定在后环(60)和盖环(62)之间。可采用下法将后环(60)与盖环(62)夹紧，使料丝簇(46a)的径向最外部分及环箍(56)变形，并进入盖环(62)的第一表面(68)的沟槽(66)中，以形成料丝簇(46a)的可靠定位。然后辗压形成于后环(60)上的凸缘(64)，使其包在盖环(62)的第二表面(70)上，以得持料丝簇(46a)上的夹紧力。
至此，可以使用溶剂或加热方法，去除制造期间涂敷在料丝(28)上的粘合剂(44)，至少是去掉料丝从环(60、62)伸出部分的粘合剂。
所需的最后一道工序是修整料丝簇(46)的内径，使之符合尺寸要求。包括刀片磨削、磨轮切割在内的多种方法均可使用。
第二类刷式密封装置(54b)如图7、图8所示，它可以用图4b所示的简单形式的料丝簇(46b)组装而成。
生产这种密封装置(54b)时，由于省去了盖环(62)上形成的顺着圆周的沟槽(66)以及后环(60)上的凸缘(64)，因而简化了盖环(62)和后环(60)的结构。此处，两个环的外径d3最好相等。
第二类密封装置(54b)的制造步骤为首先，将许多料丝簇(46b)围绕着后环(60)沿圆周布置，料丝簇的外端(53b)，位于后环(60)的外圆周，它们的纵向中轴线一般是沿径向向内延伸并与后环(60)的外径的切线成45°夹角。
然后，将盖环(62)放在料丝簇(46b)上，并与后环(60)夹紧，使料丝簇(46b)夹在两环之间。最后，围绕密封装置(54b)的外周边进行焊接，从而将料丝簇(46b)固定在两环(60，62)之间。从图8中可以看出，有一些焊料(61)已熔入料丝簇(46b)的径向最外端，因此保证了料丝簇(46b)在密封装置中的可靠定位。
料丝簇(46b)在它们的径向最外端(53b)处形成的间隙使制造过程复杂化了，这是因为料丝簇(46b)的精确定位难以达到的缘故。采用图4c所示的料丝簇(46c)并做成图9所示的密封装置类型能解决上述问题。修整这些料丝簇，使它们的形状和尺寸能保证各料丝簇在其内端与外端与相邻的料丝簇相接触。图9中的后环(60)、盖环(62)与生产图7、图8所示的刷式密封装置(54b)＊所用的环大体上相同。
首先，将许多料丝簇(46c)放置在后环(60)上，料丝簇的外端(74)放在后环(60)的外径d3处，而它们的内端(72)放在刷式密封装置(54c)＊＊的内径d8处。
然后，将盖环(62)放在料丝簇(46c)上，并与后环(60)夹紧，使料丝簇(46c)夹在两环之间。最后，采用如同上述的焊接方法，将料丝簇(46c)固定在两环(60，62)之间。
可以看出，图4a和4b中所示的第一类和第二类料丝簇(46a、b)可用于任何直径的密封装置上，因此生产这种密封装置(54)的成本降低了。而图4c所示的第三类料丝簇(46c)仅能用于一些专门尺寸的密封装置上，因为这些专门尺寸的密封装置的尺寸决定了每一料丝簇的形状。
在上述三种类型的刷式密封装置(54)的制造中，料丝簇(46a、b、c)可以用手工放置在后环(60)上，然而，为使制品一致，采用一些自动放置料丝簇(46)的方法更好。一种能够从事第二类料丝簇(46b)的这一作业的机器，已经在我们的尚未批准的专利申请NO.8504330(申请参考号84-033B)中进行介绍和提出了权利要求
。该专利的申请日期与本专利相同，发明人姓各为G.W.豪(G.W.Hough)和I.A.亨特(I.A.Hunt)。在此，只对该机器作一简单介绍。该机器包括一个上面装有密封装置后环的转动工作台;一个将料丝簇放置到后环上的自动切断的安放装置;多个围绕工作台圆周布置的夹紧指状物，它们能将料丝簇定位于应有位置;还有在制造期间把密封组件夹在一起所需要的各种夹紧环。
在上面的一些实例中，金属丝已被用来制造带子(38)。然而，可以理解，在低温环境中也可能使用其它合成材料，如塑料、玻璃或陶瓷的弹性丝状物。此外，虽然把金属丝缠绕到模框上最为方便，但是也可以用手工沿着任何平面上的一条预定路径，把上述各种丝状物排成行，形成带状物，最后制成带子。可以沿所说的路径放置多根丝状物，以便在每一带状物中形成相互邻接的长丝。
虽然最好是将带状物粘在一起制成带子，但是，带子中的各带状物也可以不是粘结在一起，而是用某种方法约束在一起的，或者只是把它们长度方向的外面部分粘在一起。然而可以想到，用这种方法形式的料丝簇所制出的密封装置，不能得到如上述几种方法那样好的装填密度。
权利要求
1、一种制造刷式密封装置的方法，其特征在于它包括
做出一条带子，带子由一层或多层平行地相互挨在一起的料丝段构成，这些料丝用粘合剂粘结在一起，以便形成自身支承体；
将这条带子切成分离的小段，从而形成许多粘在一起的料丝簇；
把许多相互紧靠的料丝簇装入一个支承元件中，每一料丝簇的一部分从支承元件中伸出；
固紧在支承元件中的每一料丝簇；
去掉粘合剂，至少是去掉每一料丝簇上从支承元件中伸出部分的粘合剂。
2、根据权利要求
1所述的方法，其特征为，做出该带子的步骤如下沿着一条路径铺设一根或多根料丝以便形成许多平行地相互挨在一起的料丝段，并且用粘合剂粘结所述平行地相互挨在一起的料丝段，以便形成一条单层的带状物，然后迭放两条或多条带状物以便形成一条多层的带子。
3、根据权利要求
1所述的方法，其特征为，做出该带子的步骤中也包括这一步骤将一根连续的长料丝缠绕到一个模框上，以便形成一层或多层相邻的料丝圈，这些层中的料丝圈与同一层中其相邻的料丝圈平行，并处在同一平面之中。
4、根据权利要求
1所述的方法，其特征为，做出该带子的步骤包括沿着一条路径铺设一根或多根料丝，以便形成许多相互挨在一起的料丝段，并且在该料线沿着此路径铺设之前，对该料丝敷以粘合剂。
5、根据权利要求
4所述的方法，其特征为，粘合剂是涂敷上去的，并且相互挨在一起的料丝段之间的间距取决于涂敷的厚度。
6、根据权利要求
1所述的方法，其特征为，做出该带子的步骤包括沿着一条路径铺设一根或多根料丝，以便形成许多平行地相互挨在一起的料丝段，并且在该料线已经沿着此路径铺设以后，对该料线敷以粘合剂。
7、根据权利要求
1所述的方法，其特征为，该料丝是金属丝。
8、根据权利要求
1所述的方法，其特征为，支承元件包括两个轴向留有一定距离放置的同心环，并且，将料丝簇固紧在支承元件中的步骤包括在同心环和料丝簇之间形成整体连结这一步骤。
9、根据权利要求
8所述的方法，其特征为，该料丝是金属丝，该同心环是金属环，该整体连结是采用辗压方法实现的。
10、根据权利要求
8所述的方法，其特征为，该料丝是金属丝，该同心环是金属环，该整体连结是采用焊接方法实现的。
11、根据权利要求
3所述的方法，其特征为，该模框一般为方形截面，许多层料丝圈相互重迭，以便形成一条带子。该带子的尺寸Z比尺寸X大，此处X等于每一层料丝圈的平均宽度，而Z取决于料丝圈层的总厚度。
12、根据权利要求
11所述的方法，其特征为，沿此方形模框各拐角之间的中间位置将该带子切割成四小段，每小段有两条腿，它们从相应的方形模框拐角处的折迭线互相垂直地伸出，所述的小段在其折迭线处对半相折以便造成尺寸为Z的每条腿的相互面对的排列，形成具有尺寸Z和尺寸2X的一个料线簇。
13、根据权利要求
3所述的方法，其特征为，该模框一般为圆环形截面，在此模框上制成的带子的最终形状为圆环形的圈，其内圆周尺寸取决于模框的外圆周尺寸，尺寸X取决于每条带状物的宽度，而径向尺寸Z取决于缠绕在模框上的各层料线的总厚度。
14、根据权利要求
13所述的方法，其中X一般大于Z。
15、根据权利要求
13所述的方法，其中Z一般大于X。
16、根据权利要求
15所述的方法，其特征为，用与带子宽度Z成一定角度的两个切口切开该带子，以便形成具有第一和第二弧形端的弧形料丝簇。此处，确定第一弧形端的切口与刷式密封装置的内径所确定的弧一致，而确定第二弧形端的切口与刷式密封装置的外径所确定的弧一致。
17、根据权利要求
1所述的方法，其特征为，该支承元件包括两个轴向留有一定距离放置的同心环。第一个环的内径大于刷式密封装置的内径;其外径将形成刷式密封装置的外径;有一凸缘位于此环的外径处，与此环的第一表面相垂直，该凸缘有一个内缘和一个外缘。第二环的内径大于刷式密封装置的内径，其外径与凸缘的内缘相接触，在其第一表面的外径上顺着圆周加工出一个沟槽。安装类丝簇的步骤包括设置一个顺着圆周延伸的保持环箍，保持环箍上带有许多料丝簇。这些料丝簇对折起来，每一料丝簇弯曲处的内半径与此环箍的外径相接触，并且料丝簇自此环箍向内伸出。然后将此环箍放入第二环的沟槽中。固紧支承元件中的料丝簇这一步骤包括使凸缘变形，包在第二环上，因此第二环对料丝簇施加压力，使料丝簇的径向最外边缘和环箍变形，进入第二环所形成的沟槽中。
专利摘要
一种制造刷式密封装置的方法包括制成许多料丝簇，然后将它们紧固在两块侧板之间形成密封装置。每一料丝簇的制造是做出一条有一层或多层互相邻接及平行的料丝段，并互相粘结成一自承体的带。将这条带切成分离的小段，并形成粘结的料线簇。把多个料线簇互相紧靠地组装在一个支承件中，每一簇的一部分从支承件中伸出，并把这些簇紧固在支承件中。最后至少将每一簇上从支承件伸出的部分的粘合剂去掉。
文档编号A46B3/00GK86101749SQ86101749
公开日1986年9月24日 申请日期1985年2月20日
发明者斯图尔特·阿普斯利·布里奇斯, 约翰·戈达德 申请人:劳斯莱斯有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan