特别是用于加压液体的垫圈的制作方法
【专利说明】特别是用于加压液体的垫圈
[0001]本发明涉及密封接头(或垫圈)的领域，特别是那些确保在可移动元件(诸如轴、轮轴等)的水平和周围处密封的密封接头(或垫圈)，所述可移动元件通过旋转运动被驱动并且在固定本体、元件、套管等的通道、壳体、开口等中延伸或者延伸通过所述通道、壳体、开口等。
[0002]更特别地，本发明涉及一种密封接头，一方面其包括具有外部轴向凸缘和内部径向凸缘的支撑环或框架(通常由钢板制成)，并且另一方面其包括由特氟隆类密封材料制成的垫片，所述垫片通过至少部分地覆盖轴向凸缘的外表面并且延伸超出径向凸缘的内端以便形成柔性密封唇缘而被安装或布置在所述环上。该唇缘设计成周向地抵靠在或施加在待密封元件上，特别是可旋转的圆柱形元件(诸如轴等)，其中所述密封唇缘于是具有第一环形部分(其大部分置于待密封元件上)和第二环形弯曲连接部分(将唇缘的第一端部连接至与环的径向凸缘一体制成的垫片的部分)。
[0003]这样的接头尤其是通过文献WO 2008/009317和US 2003/0031828 (图5a)已知。
[0004]这些接头利用相同的垫片确保了双重密封，S卩，相对于可移动元件的内部动态密封(通过不由环支撑的柔性密封唇缘)和相对于壳体的壁或安装开口的外部静态密封，待密封元件通常穿过所述壁或安装开口(通过存在于轴向凸缘的外表面上的垫片部分)。
[0005]然而，由这两篇文献所公开的密封接头具有至少以下两个缺点:
[0006]I)注意到密封唇缘的自由端抬升，这在保持紧密性和密封行为方面具有负面影响，特别是当该唇缘在较大长度上(显著的轴向距离)置于待密封元件上时；
[0007]2)因为低的抗变形性，并且当密封唇缘经受压力时密封唇缘甚至可能发生转向(例如，在诸如密封泵轴的应用中)，这些接头不适合于承受压力(当待隔离介质包含加压液体(通常在大约I到10巴之间)时，在待密封元件的水平处的密封行为问题)。
[0008]为了试图弥补这两个缺点，文献US 2002/0117810提出了一种密封接头，该密封接头的密封唇缘具有显著的厚度并且被径向细分成待安置于待密封元件上的主密封唇缘和副弹性支撑唇缘。
[0009]通过施加支撑力，使该副唇缘(在没有显著压力的情况下)接触自由端(顶端)，所述支撑力将该端压压靠在待密封元件上，并因此防止其分离和抬升。
[0010]此外，当待隔离的介质经受压力时，主唇缘和副唇缘紧密地叠加并且共同形成能够承受压力而不转向的具有较大厚度的单一唇缘。
[0011]然而，当唇缘/元件接触区域具有短距离时提供了满意度，但是这种解决方案在结构上是复杂的并且其实现是困难的(需要唇缘的精确剖切，主唇缘和副唇缘的双重加工)。
[0012]此外，考虑到底部唇缘的大厚度，材料成本较高，并且唇缘和可移动元件之间的摩擦力增加。
[0013]最后，在文献US 2002/0117810中，外部静态密封(接头和壳体之间)通过使用第二密封材料获得。
[0014]本发明的目的是通过提出一种简单的易于实施且经济的方案来弥补至少上面提及的主要缺点。
[0015]为此，本发明提出了一种上述类型的改进的并且特别适合于承受压力的密封接头(或垫圈)，由此该接头的特征在于密封唇缘具有较小的厚度，典型地小于0.8mm,并且在没有应力的情况下，基本上形成具有90° -α的峰值角的套筒或锥形环，其中α在10°到50°之间。
[0016]利用下面的描述将更好地理解本发明，所述描述涉及优选的实施例，这些实施例通过非限制性实例提供并且参考所附的示意图说明，其中:
[0017]图1是在没有任何应力的情况下，根据第一实施例的密封接头的剖视图；
[0018]图2是在安装在壳体中和待密封元件(轴)周围之后的类似于图1的密封接头的剖视图；
[0019]图3是包括如图1和图2中所示的密封接头的燃料泵的密封系统的局部剖视图；
[0020]图4和图5是根据本发明第一实施例的两个其他设计变型的处于安装状态的密封接头的局部尚J视图；
[0021]图6至图8是根据本发明第二实施例的三个设计变型的处于安装状态的密封接头的局部剖视图；以及
[0022]图9是在没有应力的情况下(在安装之前)的图8的接头的局部剖视图。
[0023]图1、图2和图4至图8示出了特别是用于加压液体的密封接头I。该接头I 一方面包括具有外部轴向凸缘3和内部径向凸缘4的支撑环或框架2，并且另一方面包括由特氟隆类密封材料制成的垫片5，所述垫片通过至少部分地覆盖轴向凸缘3的外表面3’并且通过延伸超出径向凸缘4的内端4’以便形成柔性密封唇缘6而被安装或布置在所述环2上。所述密封唇缘被设计成周向地抵靠在或施加在待密封元件7上，特别是可旋转的圆柱形元件(诸如轴等)，其中所述密封唇缘6于是具有第一环形部分6’ (其大部分置于待密封元件上)和第二环形弯曲连接部分6”。
[0024]根据本发明和如图1更具体地示出的，密封唇缘6具有小的厚度EL，典型地小于0.8mm，并且在没有应力的情况下，基本上形成具有90° -α的峰值角的套筒或锥形环，其中α在10。到50。之间(图1和图9)。
[0025]换句话说，并且如图1所示，峰值角AS = 90° -α在40°到80°之间(其中α是相对于垂直于接头I的对称中心轴线的平面的角度)。
[0026]发明人注意到，以一种预料不到和惊人的方式，甚至当接触区域9具有显著的轴向尺寸时，上述类型的密封接头I (其唇缘5具有两种上述技术布置)也没有经历唇缘6的端部抬升的现象。
[0027]此外，在被抵靠在待密封的元件7上之前，密封唇缘6 —方面相对于接头I的对称中心轴线(通常与元件7的旋转/对称轴线X结合)并且另一方面相对于垫片5的紧密地施加在径向凸缘4的内端4’上的部分5’(角α)的特定初始倾斜(垫片4所固有的)同时在唇缘6的预调节中结束，这增加了在从唇缘6朝向其初始倾斜的一侧进行压力施加的情况下其对转向的抵抗。
[0028]当然，唇缘6和垫片5的部分5’之间的连接不具有清晰的折叠线，而是具有弯曲的过渡区域8。
[0029]更具体地，并且根据本发明的一种有利布置，密封唇缘6，优选在没有应力的情况下以具有基本上平坦壁的锥形套筒的形式，通过垫片5的预弯曲或屈折的环形区域8被连接至垫片5的部分5’ (其置于径向凸缘4上和/或与所述径向凸缘一体制成)，所述环形区域8有利地直接位于所述径向凸缘4的内端4’之后，并且被定向在待密封介质MLS的方向上且作为环形连接部分6”的一部分。
[0030]因此，在生产密封接头I的过程中(优选地在垫片5与环2的接合过程中通过变形)，区域8形成在垫片5中(以垫片的壁的永久性局部变形的形式)，并且在将接头I安装在元件7上的过程中，所述区域构成连接部分6”的弯曲的开始。
[0031]与本发明的优选实际实施例一致，使得可以根据发明人以优化方式来回应上述缺点，同时限制成本并避免接头I的设计和生产过程复杂化(特别是相对于上述文献WO2008/009317中所描述的生产过程)，有利的设置是，密封唇缘6的厚度在0.4mm到0.7mm之间，优选在0.45mm到0.65mm之间，并且角α在15°到45°之间，优选在20°到40°之间。此外，在安装到承载环2上之前或之后，预弯曲区域8有利地通过垫片5的壁的局部变形而成形。
[0032]为了确保满足最终应用要求的足够质量的密封，特别是在一定压力下，可以确定支撑环2、由特氟隆类材料制成的垫片5和待密封元件7的相对尺寸和布置，以限定密封唇缘6的部分6’紧密接触和支撑在所述元件7上的区域9，其中距所述唇缘6的自由边缘6”’的轴向距离Ρ(在方向X上)在1.5mm到5.0mm之间，优选地在2.5mm到3.5mm之间。
[0033]尽管具有这种显著的距离，但是发明人注意到，对于上述几何布置的方面使得可以防止端6”抬升的现象并对转向(在径向凸缘4下方的唇缘6和通道的折叠)提供增加的抵抗。
[0034]唇缘6的部分6’可以包括平滑的支撑表面(接触区域9)并且通常具有基本不变的厚度(但可以考虑厚度基于使用条件而变化)。
[0035]然而，根据本发明的在附图中未详细示出(仅在图2中示意性地示出)的附加特征，密封唇缘6可以包括位于该唇缘6的被设计成待安置于待密封元件7上的部分6’的接触表面的水平处的输送结构10，所述输送结构是螺旋状的或以螺纹的形式，有利地以具有相对斜面或不同斜度的凹槽的形式，所述凹槽优选地具有不对称的三角形形状的横截面或轮廓。
[0036]例如，这样的结构10可以是以申请人名义的2012年2月3日的PCT专利申请号PCT/FR2012/050239和法国专利申请号1251011中描述的类型。
[0037]此外，如在图1至图4和图6至图8中所示出的，也可以这样设置:密封垫片5延伸超出轴向凸缘3的自由边缘3”并且形成突出部分11，所述突出部分朝向内部倾斜或弯曲并且至少覆盖所述自由边缘11的外部脊。
[0038]因此，突出部分11形成连接至前面脊的斜面，以将接头I引入到其壳体14中，在接头I的拧紧或调整安装过程中，有利于其定心并防止垫片5相对于轴向凸缘3的任何分离。
[0039]为了确保在高压情况下保持动态密封，以防止在压力峰值(特别是重复的)情况下对密封唇缘6的损坏，并且排除所述唇缘6的任何转向，接头I还可以包括或包含用于支撑和增强密封唇缘6的特定环形结构12，所述环形结构位于与待密封介质MLS相对的一侧上，并且通过部分地呈现该部分6”的形状并通过与该部分分开而在所述唇缘6的弯曲环形部分6”的水平上延伸。
[0040]如从附图显示的，唇缘6不与该结构12 —体制成，在所述唇缘6上没有足够压力的情况下也不抵靠在该结构上(除了在图3中由于存在足够的压力而在12与6之间存在楔形间隙12”)。缺少这种接合使得可以确保唇缘6具有很大的柔韧性和适当的适应待密封的可移动元件7的可能的径向运动或不对称的能力。
[0041]例如，通过比较图1和图2，进一步注意到，当唇缘6安置于元件7上时，