一种位于两个部件之间的流体密封装置，该部件中的一个可相对于另一个转动，该密封装置包括： 一个第一部件； 一个与所述第一部件相邻安装的可旋转第二部件； 一个处于压力下的流体源； 所述第一部件和第二部件在其中间包括一个间隙通道，从而来自所述流体源的流体可流经其中； 所述第一部件包括一个第一端表面； 所述第二部件包括一个与所述第一端表面相邻的第二端表面； 所述间隙通道的位置与构形可保证将所述流体提供到所述第一、第二端表面的结合处；以及 位于所述间隙通道内的控制作用在所述第一端表面上的压力的装置，基于向所述接合处提供流体，该压力趋向于使得至少一部分第一端表面会聚或离开第二端表面。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
技术介绍
及概述本专利技术总体涉及液压密封件，具体涉及在高温、高压和腐蚀性液体环境中围绕高速转轴的液压密封件的使用。液压密封件一般包含两个或多个可相对移动的密封表面，它们分开布置并且一般与通过其间的流体流动方向平行，流体用于防止所述可移动的平行表面在密封操作过程中相互接触。如果流体未能实现上述目的，密封表面可能会相互摩擦而使平行的外廓磨损为锥形，因而降低了密封效果。液压密封件密封效果的降低会带来许多问题。例如，除了流体泄漏外，密封表面间的相互摩擦会造成有关驱动零件的结构破坏以及灾难性地密封失效。并且，还会形成对流体组成产生不利影响的局部高温。在某些应用中，液压密封件的一个或两个密封表面因受到流体压力的作用而逐渐失去平行关系，最终形成锥形外形。以前曾建议使用刚性材料制造密封件以抵抗这种非平行移动或挠曲。但是使用刚性材料会增加密封件的成本，并且在使用某些工作流体时该材料更容易被腐蚀。而且，在更高的压力下仍旧会发生挠曲，虽然此时的挠曲率可能会低些。也曾有建议，通过有选择地使用可控制的平衡力来主动抵消作用于密封件上的挠曲力。与这些方面稍有关联的是美国专利NO.4,643,437，它根据温度的变化调整密封表面的外形。然而，这样的结构不仅增加密封件本身的成本，而且还需要对周围的泵座和相关部件进行专门的修改。液压密封件一般在某个平行密封面上带有开口凹槽或油兜以集聚和补偿在密封面之间的流体。通常，在密封件上有几条相对较窄的通道从流体源通到这些凹槽。已经发现，从通道进入凹槽的流体会在凹槽内产生“喷射”或文氏效应。可以认为，当流体工作在使其易达到沸点的温度和压力下时，这种喷射会在凹槽内造成微旋涡和其它情况，在该凹槽内会产生蒸汽气泡并且随后又冷凝成流体。实际上，这就是凹槽内的气穴，它会侵蚀和渗透构成凹槽的密封壁，特别是在与进入凹槽的通道入口相对的区域。最终，这种不利作用影响了密封件的功效并导致平行密封表面间的接触和磨损。为避免这个问题，可以改变流体条件以使流体在沸点附近工作的情况很少遇到，但这样做可能对使用流体的整个生产过程的最优化产生不利影响。例如，如果在生产溶于流体溶液中的化学制品所用的泵上使用液压密封件，当改变流体的温度和压力条件时是不可能有效地生产出这些化学制品的。也曾有建议用对气穴和腐蚀不太敏感的材料制造液压密封件，但是这样的材料相当昂贵，而且也不总是具有足够的刚度以避免平行密封面的过度挠曲。而且，由于所述通道通常是平行表面间流体流动的控制口，如果通过改变通道外形来最大程度地减少进入凹槽内的流体喷射，则那些平行表面的间距将会受到不利影响，这样就降低了密封件的作用和效果。在某些情况下，还会重新导致平行表面间的实际摩擦。因此，本专利技术的目的是提供一种改进的液压密封件。并且，具体目的包括提供一种具有以下特点的液压密封件1.可抵抗平行密封表面上的锥形效应，2.相对便宜并且易于对现有的密封件应用进行改型，3.可控制作用在平行密封表面上的挠曲力作用，4.可减少密封表面间的气穴效应，5.在不利的液体环境下具有更长的使用寿命，以及6.能够对作用于密封件上的温度和压力作用作出反应。本专利技术的这些和其它目的是利用在密封面之间能控制密封表面锥度和减少气穴结构的液压密封件来实现的。流体压力和温度作用所产生的挠曲力作用于密封壁，通过在密封壁上开设一个或多个卸荷槽来减少密封刚性对密封表面之间平行关系的影响，从而提供了对密封表面的锥度控制。减少气穴的结构包括通向密封表面凹槽并且在密封表面间沿流体相对运动方向倾斜的通道。在这些通道在凹槽内的出口处设有扩大的涡流室，用以将液体蒸气气泡与凹槽壁隔离。对本领域的技术人员而言，本专利技术的其它目的、优点和新颖特征将在下面的附图和详述中得到进一步说明。附图简述附图说明图1表示采用本专利技术液压密封件的泵齿轮箱装置的截面图；图2表示图1之局部A的放大截面图3表示图1中带有可替换的包覆组合物的液压密封元件的进一步放大截面图；图4表示沿图3中的线4-4截取的液压密封元件的端视图。优选实施方案详述图1示出了本专利技术在以前由本专利技术的受让人销售的泵设备10上的应用。可以发现，使用改进的液压密封件对该设备进行改型能以最少的费用极大地提高泵的效率和可靠性。这种泵设备10部分地包括安装在液流通道14和16之间的旋转叶片12。在其它类似的应用中，叶片12起着流体涡轮机而不是泵的功效，这取决于流体在通道14和16之间的流动方向。如图2所示，叶片12通常浸入流体中，因为流体也可以沿通道18流向叶片的背面。轴部件20与叶片12相连，以用于从/向叶片传递旋转力。轴部件20包括例如插入叶片12的心棒22、围绕心棒22安装并与叶片12的一个端面相贴合的紧固轴套24、与紧固轴套24的一个侧面相贴合并固定在心棒22上或与心棒22整体成型的旋转端面26。轴部件20安装在泵座32中，它可绕纵向旋转轴线30旋转；并且该轴部件还可以包括例如助于安装的其它通用紧固轴套及端面密封件28。泵座32中包括使轴部件20产生旋转运动的部件。在上述实施例中，在心棒22一端与之相连的驱动齿轮34用于此目的。密封元件40优选地围绕轴部件20安置在紧固轴套24和一部分叶片12上。这种安置包括例如在密封元件40的内周表面44与紧固轴套24、叶片12之间形成的间隙通道42。密封元件40的形状一般为中空的圆柱体，它在其内周表面44和外周表面46之间的截面关于轴线30呈环形。优选地，密封元件40还包括一个沿径向延伸的法兰48。泵座32在与旋转端面26及密封元件40相邻的位置形成一个流体腔室36，流体腔室36内的法兰固定装置用以限制密封元件40相对于泵座32的旋转。该法兰固定装置包括例如紧固垫圈39的螺栓38。法兰48优选地带有槽口部分50，该槽口部分的尺寸可以紧密地安放垫圈39，从而防止了密封元件40绕轴线30的旋转。泵座32至少还形成有一个弹簧室52，用以安置和容纳一个偏置弹簧54。这种弹簧作用于法兰48而将密封元件40推向旋转端面26。密封元件40包括以下几个结构特征一个承压表面、承压端或承压端面60，一个密封表面、密封端面或密封端62，一个泵座密封槽64以及流体凹槽、油兜或流体衬垫66，并且后者66带有一个与内周表面44连通的通道68。在所示的实施方案中，有压的流体源来自通道16，通道16经通道18与端面60相连。O型密封圈优选地安置在槽64中，以限制流体从通道18经由除了通道42以外的其它通道流向流体腔室36。法兰48布置在端面60与端面62之间、例如在密封元件40的径向扩大部分72上。端面62用作液压密封件的一个密封表面。另一个密封表面是旋转端面26的端部74。优选地，端面62和端部74从轴线30沿径向方向大体上平行。当轴部件20不旋转时，端面62和端部74相互接触。当轴部件20旋转时，流体经通道68流入凹槽66。由于凹槽66面对端部74开口，流体压力抵消了弹簧54的作用力而使密封端面62和端部74分离，从而使得流体流入腔室36。在所示实施例中，泵设备10可以用于抽取温度至少为60至200华氏度、密封压力约为500至1000psi(磅/英寸2)的液态氨。这样，轴部件20的旋转速度优选地为21000rpm(转/分)。在一个实施例中，通道42是内周表面44和紧固轴套24之间本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：W·C·普劳蒂，J·C·波恩，
申请(专利权)人：森德斯特兰德流体处理公司，
类型：发明
国别省市：
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