专利名称：弹簧负载树脂密封件的制作方法
技术领域：
本发明涉及在压力传送器中围绕隔离膜压挤可变形的树脂材料形成的弹簧负载环，在各配合件之间提供流体密封，已知有多种弹簧负载树脂密封，例如，美国专利4508365号，因此本说明书将该专利文献用作参考。
在压力传送器中，连续密封槽通常围绕隔离膜，在压力传送器上安置密封件，再由密封件对把生产流体传送到压力传送器的凸缘进行密封，如
图1的横截面图所示。为满足化学的、压力和温度循环变化的需要，应使用不同形状和材料的密封件。
在有些应用场合中，一种树脂聚合材料-聚四氟乙烯被选作为密封件，形成基本为三角形的外形，与槽相吻合，在槽中加压后，密封材料的一部分可能挤出槽外，如图2。在有些应用场合中，由弹性较小的材料制造的密封圈的保护垫圈，与密封件一起设置在槽中，以防止密封圈挤出槽外。在温度循环变化的应用场合，当高温时，密封材料挤出，然后当压力传送器退回到较低温度时，原来作用在密封件上的密封压力则会下降。久之，由于这个降低的密封压力，密封件可能发生渗漏，凸缘必须再次拧紧，或在某些情况下，密封件必须更换。使用高密封压力可能使槽壁弯曲和邻近的隔离膜变位，从而导致压力传送器的输出误差，需要对其重新校准。使用高密封压力也可能引起压力传送器输出的不稳定，因为压力是随温度的变化而改变的。
也有使用一种绕中心弹簧的金属壳形成的密封件，但是这种金属壳对槽面密封时发生变形的性能有限，在密封件表面上施加很大的压力，足以使隔离膜变位，从而改变压力传送器的校准，这是非所要求的。
绕有隔离膜的压力传送器密封件存在一个特殊的密封问题。因为，在温度循环变化后，需要有一个较高的起始密封压力，以保证完全的密封。但矛盾的是，为了避免隔离膜过分变位，以防止周围的密封槽变形，又需要把密封压力降低到一个受控的水平。压力传送器要求一种更耐用的密封件，温度循环变化时，保持足够的密封压力，同时也产生可变形的表面以形成对槽壁的密封，无需使用会使隔离膜发生不可接受的变形的过大压力。
在压力传送器中围绕隔离膜的密封件在各配合件之间，放置在第一、第二和第三连续槽壁之间。密封件包括树脂材料形成的环，该环具有第一和第二外环壁，与第一和第二槽壁相一致，还具有第三环壁，其上带有伸进环内为容纳螺旋弹簧的连续槽沟。密封件还包括放置在槽沟内的螺旋弹簧。这样，当配合件配合时，第三环壁向槽沟压螺旋弹簧，压紧的螺旋弹簧迫使第一和第二外环壁各自地对第一和第二槽壁有一个密封的受控压力。螺旋弹簧的压力控制密封压力，限制不希望出现的槽壁的变形。在温度循环变化的条件下，受控的密封压力可提供可靠的密封。在优选的实施例中，树脂环包含聚四氟乙烯，以防止受到压力传送器所使用的多种工艺化学品的腐蚀。
图1是在压力传送器中，围绕隔离膜的连续密封槽现有技术结构的横断面图;
图2是在图1的密封槽中加压后的现有技术聚四氟乙烯密封件的横断面图;
图3所示为根据本发明的密封件实施例的正视图;
图4所示为配置在密封槽中的图3所示密封件的横断面图。
在图1中显示现有技术的压力传送器10的横断面图。压力传感室12在压力传送器10中，包括将压力传感室12与生产流体隔离的膜14，但为了传感，隔离膜14是能变位的，以传递室12内的压力。隔离膜14绕其外缘焊接在室体上。当隔离的隔离膜14的外缘变形时，这就使隔离膜变位而产生误差，这是非所要求的压力改变膜变位而产生误差，生产流体由凸缘16与压力传递器相连，该凸缘16由螺栓18固定在压力传送器上。在室12上的圆形边缘与凸缘16上的斜边之间形成一个连续的圆形密封腔22，密封件24可以是O形环、金属密封件或固体的DupontTeflon牌的聚四氟乙烯密封件，放置在圆形密封腔22中，然后拧紧螺栓18给选择好的密封件上一个密封压力。
在图2中显示的是在固定螺栓18拧紧加压后，在密封腔22中最初呈三角形外形的现有技术聚四氟乙烯密封件24的横断面图。密封件的一部分被挤出腔22外。具有较硬的树脂材料的第二圆环称作“密封圈的保护垫圈”(图中未显示)，有时放置在盛有聚四氟乙烯的腔22的开口附近，以减少聚四氟乙烯挤出槽外的麻烦。如上所述，密封件在温度循环变化的使用中，使用寿命有限，而且在相邻隔离膜14上施加过大的压力将导致压力测量误差。
在图3中显示的是根据本发明的密封件30。密封件是连续的，且有一个与密封腔相一致的选定的外形，密封件就装在密封腔内，在本例中它是呈圆形的。
在图4中显示的是在圆形密封槽或腔22中的密封件30的横断面图。腔22由压力传感室12的一部分的槽壁24、26和凸缘16的圆形斜边的槽壁28所限定。槽壁24、26和28安排成在横断面上基本呈三角形的外形。根据本发明的密封件30放置在槽壁24、26和28之间，在相互配合的室12和凸缘16之间。密封件包括树脂材料形成的圆环32，圆环32具有第一和第二外环壁34、36与第一和第二槽壁24、28相一致，还具有第三环壁38，其上带有伸进圆环内的连续槽沟42。圆环32最好由聚合物形成，例如具有弹性特征的Teflon牌的聚四氟乙烯，当施加压力时，能使它与槽壁24、28相一致而密封。槽壁24、28最好具有很平滑，光洁度很高的表面，不使用过大的密封压力也能实现与圆环32的密封。树脂圆环32的外形基本呈三角形与腔22相配合，但是，圆环32的拐角处是被截顶的，所以当螺栓18拧紧后，这些拐角处一起被挤压时，避免遭到很大的压力。
连续槽沟42的形状适于容纳螺旋弹簧，在朝向壁38的开口附近，有一个突起部44，用作螺旋弹簧的保持件。
螺旋弹簧50是连续的，放置在槽沟42内，这样，当配合件配合时，第三环壁向槽沟42压螺旋弹簧50，压紧的螺旋弹簧迫使第一和第二外环壁各自地对第一和第二槽壁有一个密封的受控压力，螺旋弹簧的压力控制密封压力，限制不希望得到的槽壁的变形。第二环壁26可以直接地压在螺旋弹簧50上，或者第三环壁26可以通过圆环32的一部分间接地压在螺旋弹簧50上，或者第三环壁26可以由直接和间接两者结合地压在螺旋弹簧上，如图4所示。
如果需要的话，位于54处，在腔22中还可以包括一种具有较硬材料的垫圈，以限制圆环挤出腔外。
螺旋弹簧50最好是向斜下缠绕成螺旋状的螺旋弹簧，以提供改进了弹簧特性。卷绕的弹簧50的外形可以是圆形的或椭圆形的，如图4所示。
虽然对照推荐实施例对本发明已经作了描述，本专业的技术人员可以对形式和细节做出变化，而不超出本发明的精神实质和涉及的范围。
权利要求
1.放置在连续槽的第一、第二和第三连续槽壁之间的一种密封件，包括，一个树脂材料制成的环，它具有与第一和第二槽壁相一致的第一和第二外环壁以及第三环壁，其上带有伸进圆环内的连续槽沟，以及放置于槽沟内的螺旋弹簧，这样，当配合件配合时，第三壁向槽沟压螺旋弹簧，压紧的螺旋弹簧迫使第一和第二外环壁分别地对第一和第二槽壁有一个密封的受控压力，螺旋弹簧的压力控制密封压力，以限制不希望出现的槽壁的变形。
2.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于所述环是由含有聚合物的一种材料所组成。
3.根据权利要求2所述的密封件，其特征在于所述聚合物包括聚四氟乙烯。
4.根据权利要求3所述的密封件，其特征在于所述材料形成的环还包括一种填充材料。
5.放置在连续槽的第一、第二和第三连续槽壁之间的一种密封件，用于对与第一零件相配合的第二零件的表面提供密封，这种密封件包括树脂材料形成的一个环，它具有与第一和第二槽壁相一致的第一和第二外环壁，以及第三环壁，其上带有伸进圆环内的连续槽沟，以及放置于槽沟内的螺旋弹簧，这样，当配合件配合时，第三环壁被第二零件的表面所贴合，并向着槽沟间的方向移动以压紧螺旋弹簧，压紧的螺旋弹簧迫使第一和第二外环壁分别地对第一和第二槽壁有一个密封的受控压力，螺旋弹簧的压力控制密封压力，限制不希望出现的槽壁的变形。
6.根据权利要求5所述的密封件，其特征在于所述连续槽沟是一环形槽沟，由倾斜于第一和第二槽壁的表面所限定。
7.根据权利要求5所述的密封件，其特征在于所述槽沟的中心线位于与配合零件配合时，配合零件的运动方向有关的线的轨迹上。
8.根据权利要求5所述的密封件，其特征在于所述第一和第二槽壁是相互垂直的，而所述第三环壁则与第一和第二槽壁构成一定的角度。
全文摘要
弹簧负载密封件放置在三个连续槽壁之间位于与压力传送器隔离膜邻近的配合件之间，密封件包括一个树脂环，该环具有与两个槽壁相一致的两个环壁以及第三环壁，其上带有一伸进圆环内的连续槽沟，螺旋弹簧放置在槽沟内，这样，当配合件配合时，第三环壁向槽沟压螺旋弹簧，压紧的螺旋弹簧迫使第一和第二外环壁分别地对第一和第二槽壁有一个密封的受控压力，螺旋弹簧的压力控制密封压力，限制不希望出现的槽壁的变形。
文档编号F16J15/32GK1071495SQ9211098
公开日1993年4月28日 申请日期1992年9月22日 优先权日1991年9月23日
发明者特伦斯·F·克劳斯, 迈克尔·J·兹韦伯 申请人:罗斯蒙德公司