改进的机械端面密封制造技术

一种机械端面密封装置，包括两个相对旋转的密封环（１８，２０），一用于在一个密封环与外壳（１２）或旋转轴（１６）之间提供一第二密封件的有回弹力的波纹管（１００），及一坐落于波纹管中的夹形弹簧元件（８０）。该有回弹力的波纹管包括一弹性体材料，如模制橡胶，并具有大致呈倒置的“欧米加”形状的更大剖面的单个旋圈。该夹形弹簧元件包括多个大致“Ｕ”形的弹簧夹（８６），这些弹簧夹向处于密封关系的环表面提供轴向偏压力。在一优选实施例中，弹簧包括套圈（８２，８４），套圈（８２，８４）在波纹管每一端的凸缘部分上施加径向向内的力，以保持第二密封件。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本申请是2000年8月21日提交的待审申请No.09/643045的部分继续申请。本专利技术涉及在外壳和旋转轴之间提供液密密封的机械端面密封件。更特别地，涉及这样的密封件，包括一提供轴向偏压的夹形弹簧和由橡胶或弹性体波纹管制成的第二密封件。目前普遍使用的密封件一般包括限定了相对旋转的密封面的一主环和配合环。这些环可由碳化硅或碳制成。一螺旋簧提供轴向偏压，一弹性体或橡胶波纹管在轴向移动主环与其相联的外壳或轴之间提供一第二密封件。例子可在美国专利No.4275889和5199719中找到。美国专利No.4754981和5947479中示出具有不同形式的第二密封件或偏压装置的密封件。波纹管类型的密封件在商业上取得了巨大成功。对于提高相关泵的产量、可靠性、耐久性和改变外壳的要求的不断需求，提出不断努力进行新的开发。本专利技术代表了在满足这些需求的密封技术上的进步。专利技术概述本专利技术涉及一种机械端面密封装置，它使用夹形弹簧来向轴向移动密封环提供轴向载荷。另外，还提供了一个独特的弹性体波纹管，它提供第二密封件，并在其与轴向移动密封环的联接处和其与相关外壳或轴的联接处之间包括一单个旋圈。本专利技术在广义上包括一机械端面密封装置，用于在限定了一孔的外壳与延伸穿过该孔的旋转轴之间提供液密密封，上述密封装置包括一环形配合密封环；一可轴向移动的环形主密封环；上述环分别具有一与另一环的密封表面面对的密封表面，从而在其间限定一密封界面；一有回弹力的波纹管与上述主环成液密密封关系并与一外壳或轴成液密密封关系；上述波纹管包括一内幅板和一外幅板；一联接上述幅板而形成一单个旋圈的底部，一用于将上述主环朝上述配合密封环推动的夹形弹簧，上述夹形弹簧元件包括多个在将上述密封装置安装在外壳和轴之间之后变形的弹簧夹；上述夹形弹簧坐落在上述单个旋圈中。图6A是一种形式夹形弹簧元件的部分平面图；图7是在预装载之前，机械面密封装置另一实施例的剖视图；图8是图7实施例中的配合环的平面图；图9是沿图8中的9-9线所取的，图7实施例中配合环的侧部剖视图；附图说明图10是图7实施例中套的平面图；图11是沿图10中线11-11所取的，图7实施例中套的侧部剖视图；图12是处于其安装位置并装载的图7中所示机械面密封装置的剖视图。外壳12可以是一水泵或其它装置，其中一轴延伸穿过位于周围外壳中的一狭缝。但可以设想，密封装置10可应用于多种泵和其它装置中，特别是具有小直径轴的泵。流体可以是水，或者是水基液体，甚至是油。图1和2中所示实施例的外壳是泵，如水泵或其它流体泵的一部分，其中由轴16旋转的一叶轮(未图示)提高了要密封的液体的压力。图1中示出在将密封环装载到预定最小安装工作高度之前，安装在位于一外壳14中的轴16上的密封元件，如将要进行的说明。图2中示出弹簧已预加载的、位于工作位置的类似密封。如图1中所示，液体容放在外壳12内部的空间13中，叶轮将设置在密封装置10的左侧。在描述所示实施例时，术语“内部”用于指示泵的压力侧，而术语“外部”指示泵外部的周围环境，即大气。术语“径向向内”表示朝向轴，而“径向向外”表示远离轴。虽然图1、2、3和5中是以剖视图表示，但应当很容易明白，密封装置零件是环形的，如下面详细描述的这些零件的各表面一样。如图1中所示，每个密封装置包括一对环形密封环，它们包括分别与轴16和外壳12相关联的配合环18和主环20。这些环分别限定了处于面对、密封关系并限定一密封界面的密封表面19和21。所示的密封环18和20容纳在包括一圆柱形套40和一环形壳体或保持架70的支架上。套40包括管状细长部分50，该部分50连接到轴16上，将环18紧固而与轴16一起旋转。保持架70包括设置用于将环20与相应外壳12相联接的轴向延伸的圆柱形外壁部分72。该实施例中，这些后面的元件结构成形成一夹头或一个可作为一整体零件安装到位的整体密封装置。但应当理解，本专利技术并不要求密封装置为一体。另外，不必在本专利技术的每一方面都在密封装置中装入套和保持架。操作零件还可以以替换方式连接到外壳和轴上，而省略套或保持架或者二个零件都省略。主环20可轴向移动。如图4和5中详细表示的，它通过作为夹形弹簧的弹簧80向环18偏压。图3中详细表示的一弹性体波纹管100在环20和保持架70之间提供了液密的第二密封件。它还允许环20轴向移动而不影响环20与保持架70之间的第二密封件。参照图1，配合环18相对于轴16和外壳12轴向固定。它包括一与径向密封面19轴向间隔开的环形径向表面22，还包括一沉孔17。它还包括一内圆柱表面24，其直径大于管状细长部分50的直径。内圆柱面24设有环绕环20的内圆周均匀分布的驱动凹槽28。应当注意，可轴向移动的主环20可与轴16联接，而配合环18可固定到外壳12上。主环20包括在密封面21外部间隔开的外部径向表面30。环20还包括一内部轴向圆柱面32，其直径大于套40的管状细长部分50的直径，以允许环轴向移动。表面32设有多个凹槽33。主环20包括限定其外圆周的轴向延伸的圆柱面37。参照图1，轴套40将配合环18支承在轴16上。轴套40包括一限定了内部放大部分52、轴啮合部分54和外部放大部分56的管状细长部分50。外部放大部分56的尺寸确定为有利于在安装过程中将密封装置设置于轴16上。外部放大部分56的轴向端部最好在装配后向外弯曲，以固定保持架70的弧形壁部79，从而在安装之前作为夹头固定密封件。可替换地的是，外部放大部分56可包括多个翼片57(如图2中虚线所示)，用于作为一个整体密封装置对套40和保持架70进行保持，直到安装了密封件10。内部放大部分52限定了多个用于下面将说明用途的孔53。轴套40限定了一个包括径向凸缘46的密封环插座。轴套40还包括一环形圆柱壁48和一个径向壁49。壁48的直径大于环18的外圆柱表面26。套40的壁48和49向密封环18提供保护，防止其由于与其它物体接触而损坏，如在安装之前处理或储存过程中可能彼此接触的其它类似的密封装置。在不脱离本专利技术原理的情况下可省略这些壁部分或者对形状进行修改。一有回弹力的弹性体支承和第二密封件60模制在管状细长部分50的内部放大部分52上。在内部放大部分52中的孔53处进行模制操作的过程中它机械地紧固到套40上。模制支承和第二密封件60限定了一个内部环形缘边61，该缘边61与轴16的外表面啮合，在轴16与套40之间建立了密封关系。缘边61还有助于管状细长部分50的轴啮合部分54与轴16之间金属和金属的过盈配合，从而保持套40相对于轴16的轴向位置。如图1所示，当安装时，缘边61被压靠在轴上。弹性体支承和第二密封件60限定了位于套40的放大内部52径向外部的环密封件和驱动部分。它包括在放大内部52与密封环18的内圆柱面24之间延伸的轴向驱动部分62。部分62限定了设置于形成在内圆柱面24中的驱动凹槽28内部的驱动凸耳63。弹性体支承和第二密封件60还限定了一个压缩在套40的径向壁46与配合环18之间的一体成形的环形密封部分64。它限定了与埋头孔17中的环18液密地接触的径向密封表面65。主环20相对于外壳12由环形冲压金属主环保持架70支承。保持架70包括轴向延伸的圆柱外壁部72，一径向缘边73，一径向延本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械端面密封装置，用于在限定了一孔的外壳与延伸穿过该孔的旋转轴之间提供液密密封，上述密封装置包括：一环形配合密封环；一可轴向移动的环形主密封环；上述环分别具有一与另一环的密封表面面对的密封表面，从而在其间限定一密封界面； 一有回弹力的波纹管，该波纹管与上述主环成液密密封关系，并适于与外壳或轴成液密密封关系；上述波纹管包括内幅板和外幅板；联接上述幅板的底部，从而形成一单个旋圈；用于将上述主环朝上述配合密封环推动的夹形弹簧，上述夹形弹簧元件包括多个在 将上述密封装置安装在外壳和轴之间之后变形的弹簧夹；上述夹形弹簧坐落在上述单个旋圈中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：乔恩J拉多萨夫，
申请(专利权)人：约翰克雷恩公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]