具有改良的辅助密封件的机械密封设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有改良辅助密封件的机械密封设备。
【背景技术】
[0002]已知的机械密封设备中的一系列问题为辅助密封件的问题，该辅助密封件经常在密封环的后侧，即与密封间隙相反的一侧执行密封。为此，辅助密封件必须保持轴向可动性，以便在机器的待机或缓慢运行期间特别是对轴和壳体之间的轴向偏移进行补偿并且确保密封。归因于机械密封设备操作期间通常普遍存在的高压和高温，辅助密封件塑性变形，接着可能导致在机器待机情况下归因于温度下降和压力下降而使辅助密封件在套管状部件上不期望的收缩。然而，由此可能减小辅助密封件的轴向可动性，在机器的待机期间或刚重启时可能发生两个密封环之间的泄漏，或者在配置有辅助密封件的密封环后侧可能发生泄漏。DE 20 2007 017 783.6 Ul公开了一种机械密封设备，其中，支撑环松弛地配置在辅助密封件和密封环之间，以避免各部分之间的潜在的剪切应力，该剪切应力也是在高温以及特别是高机械应力时由不同部件的不同的热膨胀引起的。此外，支撑环和辅助密封件之间布置有PEEK的膜状中间层。该膜状中间层还将防止分别由密封环和辅助密封件的不同热膨胀系数引起的不利影响。
【发明内容】
[0003]因此，本发明的目标在于提供一种具有辅助密封装置的机械密封设备，其在所有操作状态下，特别是在待机期间或待机之后允许安全并且无泄漏的密封，同时结构简单并且能以简单的方式低成本生产。
[0004]通过具有方案I的特征的机械密封设备实现该目标。从属方案示出本发明的优选改进方案。
[0005]因此，本发明的具有方案I的特征的机械密封设备具有在待机或缓慢运行期间或重启的情况下确保辅助密封件的充分轴向可动性的优点。特别地，根据本发明能够防止辅助密封装置在冷却后粘在管状部件上或在管状部件上收缩，这将防止辅助密封装置的轴向可动性。根据本发明这实现为辅助密封装置利用环元件(环元件部分)和辅助密封件(辅助密封件部分)一体地制成。该环元件在此配置于辅助密封件的朝向固定密封环所指的一侦U。辅助密封件和环元件在此由不同材料制成并且其间具有不可分离的连接，以提供单件式辅助密封装置。因而，通过将环元件固定到辅助密封件以形成单个部件能够保持辅助密封装置的轴向可动性。此外，环元件在密封环和辅助密封件之间设置轴向的距离，使得能够避免特别是在操作期间可能发生的挤出，即，能够避免辅助密封件的材料被拉入到密封环和环状部件之间的间隙内。
[0006]优选地，辅助密封件和环元件之间的连接是通过热方法特别是烧结连接建立的连接。烧结连接提供辅助密封件和环元件之间的不可分离的连接，并且能够以特别简单并且便宜的方式形成。例如，用于辅助密封件和环元件的颗粒或粉末状物质能够被导入模具并且被烧结接合，或者可选地，环元件被烧结于已生产出的辅助密封件，或者辅助密封件烧结于环元件。此外优选地，采用其他方法生产的辅助密封装置可选地也是可能的，例如由至少两种不同材料制成的单件式注射成型部件，或者采用快速原型法(rapid prototypingmethod)制成，例如借助于激光烧结法，其中特别地，能够借助于层状建立的方式快速并且低成本地生产辅助密封装置。此外可选地，辅助密封件和环元件之间的连接是粘接连接。
[0007]此外优选地，机械密封设备包括用于在轴向上对辅助密封装置施力的施力装置。施力装置包括压力环和施力元件，优选地是几个弹簧围绕周向分布，压力环抵靠辅助密封件。
[0008]此外优选地，压力环在轴向上从上方至少部分地夹持辅助密封装置的辅助密封件。特别地，即使在强烈的温度变化的情况下，另外通过压力环也能够由此将辅助密封装置保持在适当位置。压力环仅松弛地位于辅助密封装置上。根据本发明的另一个优选变形，压力环在轴向上借助于轴向突起从下方夹持辅助密封件的一部分。由此通过压力环将辅助密封件保持在适当位置，这能够抵消辅助密封件的收缩趋势。特别优选地，压力环从上方和下方夹持辅助密封件的一部分。
[0009]此外优选地，压力环借助于后夹持部从后方夹持辅助密封件。
[0010]根据本发明的另一个优选变形，辅助密封装置的环元件具有在轴向上延伸的环状延伸部。该环状延伸部从上方夹持辅助密封件，优选地在轴向上至少部分地夹持径向最外部。由此能够确保，环元件优选地在辅助密封件的整个径向高度的上方延伸，并且另外在轴向上从上方夹持辅助密封件。由此能够防止特别是可能发生的并且将导致固定密封环的倾斜的倾斜力。
[0011]根据本发明的可选的变形，辅助密封装置的辅助密封件在朝向固定密封环所指的一侧具有轴向突出的肩部。此外，环元件包括轴向延伸的环状延伸部，其从上方夹持辅助密封件的突出肩部。
[0012]此外优选地，连接形成于辅助密封件和环元件之间的整个接触区域。这确保两个部件之间的可靠连接，使得辅助密封装置作为单件式部件具有长的使用寿命。此外，能够以非常可靠的方式传递剪切力。
[0013]优选地，环元件包括高性能塑料，特别是PEEK或PEK或PEKEKK。
[0014]特别优选地，辅助密封件包括PTFE，环元件包括PEEK。通过选择优选的PEEK作为环元件用的材料确保了:归因于PEEK环元件和PTFE辅助密封件之间的稳固连接，即使在温度降低的情况下，压力环也能抵消PTFE辅助密封件和PEEK环元件的收缩趋势。因而，能够减小PEEK环元件和PTFE辅助密封件上可能的收缩力，并且能够避免管状部件上的收缩，使得能够一直保持辅助密封装置的轴向可动性。此外，通过较硬的PEEK环元件能够避免较软的PTFE辅助密封件挤入管状部件和固定密封环之间的间隙内。因此，用于环元件的挤压稳定性材料的使用还使得固定密封环和管状部件之间的所述间隙减小。可选地，包括PEEK的材料混合物能够用作环元件所使用的材料，包括PTFE的材料混合物用于辅助密封件。
[0015]优选地，辅助密封装置的环元件在朝向管状部件所指的一侧具有长度LI，辅助密封件在朝向管状部件所指的一侧具有轴向上的长度L2，长度L2是长度LI的至少两倍长，优选地为三倍长。特别优选地，长度LI在0.1mm至2mm的范围内，优选地在0.4mm和0.8mm之间。优选地，辅助密封件的轴向长度L2在2mm至12mm的范围内，特别是4mm至1mm的范围内，优选地在3mm和8mm之间，优选地在3mm和6mm之间。此外优选地，单件式辅助密封装置的总长L3不大于14_。换言之，长度L1+L2的和不大于14_。
[0016]根据本发明的另一个优选变形，在辅助密封装置和压力环之间设置形状匹配连接。形状匹配连接特别地形成于辅助密封件和压力环之间。特别优选地，辅助密封装置以从压力环悬挂的方式配置于压力环，即，压力环从下方夹持辅助密封装置的一部分，特别是还使得归因于该方法的压力环保持辅助密封装置，在辅助密封装置的冷却期间不期望的收缩变得更不可能。特别优选地，借助于环状销式固定(annular anchorage)在辅助密封装置和压力环之间形成形状匹配连接，其中优选地，辅助密封件包括容纳在压力环的环状槽内的环状突起部。
[0017]此外优选地，机械密封设备是用于密封气体介质的气体密封件。可选地，机械密封设备优选地是用于密封液体介质或气液混合物的液体密封件。
【附图说明】
[0018]现在将参考附图详细地说明本发明的优选实施方式。在图中，
[0019]图1是根据本发明的第一实施方式的机械密封设备的示意性截面图。
[0020]图2是图1的辅助密封装置的放大图。
[0021]图3是根据本发明的第二实施方式的机械密封设备的示意性截面图。
[0022]图4是根据本发明的第三实施方式的机械密封设备的示意性截面图。
[0023]图5是根据本发明的第四实施方式的机械密封设备的示意性截面图。
[0024]图6是图5的辅助密封装置的放大图，以及
[0025]图7至图10示出本发明的辅助密封装置的另外的优选替换。
【具体实施方式】
[0026]在以下说明的实施方式中，相同的或技术功能相同的部件由相同的附图标记表不O
[0027]现在参考图1和图2详细说明根据本发明的第一实施方式的机械密封设备I。
[0028]如图1中能够看到的，机械密封设备I包括转动机械密封环2和固定密封环3，以已知的方式在两者之间形成密封间隙4。旋转密封环3连接到诸如轴等的转动部件(未示出)。图1中所示的机械密封设备I是所谓的压力密封件，其密封压力区域10内的加压气体使加压气体不受大气区域11影响。
[0029]机械密封设备I还包括单件式辅助密封装置5和分离的压力环6。辅助密封装置5包括适当的辅助密封件51和环元件52，环元件52不可分离地连接到辅助密封件51。在该实施方式中，辅助密封件51和环元件52由不同的烧结材料制成，使得在辅助密封件51和环元件52之间形成烧结连接53。该烧结连接53是不可分离的，以便形成单件式辅助密封装置。根据本发明，术语“不可分离”是指只有通过破坏才能分离的连接。对于烧结材料，在本实施方式中，PTFE用于辅助密封件51，PEEK用于环元件52，或者混合所述材料。
[0030]特别是如图2中能够看到的，在此，环元件52在轴向X-X上的长度LI是辅助密封件51在轴向上的长度L2的大约1/3。总长度L3 = (L1+L2) <14mm。此外，辅助密封件51的径向高度H2为环元件52的径向高度Hl的至少两倍大。(参见图2)。
[0031]机械密封件I还包括具有施力元件7的施力装置，在本实施方式中为弹簧。施力元件7对分离的压力环6施加轴向上的力，压力环6将施力经由单件式辅助密封装置5传递到固定密封环3。在待机状态或当启动或关闭机器时，介质经由机械密封4从压力区域10进入大气区域11，固定密封环3因而在轴向上压抵旋转密封环2。
[0032]因此，单件式辅助密封装置5必须在所有操作状态下密封壳体9的管状部件8。管状部件8包括辅助密封装置5所密封的外密封面8a。在操作期间，辅助密封件51密封外密封面8a，环元件52密封固定密封环3的后部3a。
[0033]根据本发明的单件式辅助密封装置5由此能够提供由两种不同材料制成的一件式部件。环元件52特别是提供朝向密封环3减小的径向摩擦力。由于环元件52以平面的方式经由烧结连接53连接到辅助密封件51，因此特别是在机器的待机或冷却期间，具有减小的单件式辅助密封装置5在管状部件上收缩的风险。特别是在待机期间或刚启动或关闭时，能够避免通过两个密封环之间的密封间隙4产生泄漏的情况，该泄露是由于单件式辅助密封装置5粘在(stuck on)管状部件8上而使固定密封环3不能进行轴向运动而产生的。。此外，由与辅助密