揭示一种自动对齐动态间隙密封组件（２０）。该组件包含固定外壳（２３）、移动构件（２４）、环绕布置在固定外壳和移动构件之间的壳体构件（２６）、环绕布置在壳体构件和移动构件之间的密封构件（２５）和两个弹力密封（２１，２２）。第一弹力密封防止流体流入密封构件和固定外壳之间的间隙。当压缩时，第二弹力密封防止壳体构件的脊偏压密封构件的底面。密封构件和移动构件限定连续且均匀的间隙，该间隙具有的尺寸允许流体充满该间隙但防止流体在第一和第二侧之间的工作压力差的作用下经过该间隙从开口的第一侧流到开口的第二侧。还提供一种利用该自动对齐密封组件的泵。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及一种往复构件与其外壳之间的流体密封的动态密封。更具体 地，本专利技术涉及一种自动对齐动态间隙密封和利用该密封的流体移动设备，诸如活塞泵。
技术介绍
在多种流体移动设备，比如液泵、泥浆泵、干式搅拌机和许多其他装置中，滑 动柱塞、杆、活塞或者其他类似构件在固定支座中往复运动。典型地，通过利用密封结 构防止移动构件周围的流体渗漏。密封结构的材料要求具有允许移动构件通过密封结构 的轴向开口来回滑动的一些弹性和一定程度的硬度，并且足够紧，以防止移动构件周围 的流体渗漏或者至少使得移动构件周围的流体渗漏最小化。一种常规的密封结构是机械面密封。典型地，机械面密封包括一个随驱动轴旋 转的密封环和附接于周围的外壳上的静止密封环。两个密封环被偏压力被朝向彼此按 压，用这种方法防止流体经过它们之间。例如，美国专利No.3,282,235 ； No.4,754,981和 No.5,772,217描述了具有提供偏压力的弹簧的密封。通常，附加的弹性体组件被要求相应 地从轴或者外壳密封每个环。典型地，密封表面之间需要薄的润滑膜，以防止由于干摩 擦而导致它们的损坏。然而，随着时间的推移，磨损和振动引起密封环的接合面变得有 划痕，导致工作流体的渗漏。工作流体会造成磨蚀或者包含凝结剂的环境尤其会破坏常 规的密封并且需要频繁地更换它们。类似地，美国专利No.3,348,849揭示了一种往复柱塞填密(plunger packing)，包括多个环绕柱塞且在环与柱塞之间设置具有预定空隙的金属环。环用于在柱塞的操作 过程中，在压力的作用下缩小到几乎关闭的其空隙的程度。当流体压力被施加于每个环 时，环封闭或者在柱塞上缩小，因此减少环和柱塞之间的初始空隙。有效减少流体通过 组件的通道所需的压力导致金属环和柱塞之间的高摩擦，损坏环和柱塞。封装的密封箱(stuffingbox)是用于移动构件的常规密封的另一个示例。例如在 美国专利No.3,659,862和No.5,333,883中已经公开了这类密封。一般地，该封装被充分 地压缩以限制流体通过封装的通道，但不是被压缩以形成封装和移动构件之间的过度摩 擦。通过手动紧固密封箱上的密封垫(gland)直到达到通过封装的渗漏的最小化的点为 止，但在封装和轴之间的摩擦使封装过热的点之前，压力主要保持在封装上。这样的构 造根据对向大气的渗漏进行控制，而不是零渗漏的原则进行操作。然而，这需要频繁的 调节，并且过度的紧固导致封装产生过量的摩擦、热量积累以及过度磨损，并且甚至可 能破坏移动构件。即使当封装上的压力被适当地调节，使得流体通过封装的通道最小化所需的压力导致封装和轴之间比较高的摩擦。结果，封装很快磨损并且需要频繁更换。美国专利No.6,843,481描述了一个封装密封的可能替换方案，其揭示了一种间隙 密封组件，包括安装在圆柱形外壳结构中并且环绕布置在外壳结构和移动活塞之间的密 封构件。参照图1，密封构件4与固定外壳3和壳体构件(housing member) 5具有流体密 封关系。这个流体密封的关系通过具有安装在密封构件的顶部上的弹性O形环1实现， 以防止跨过密封构件和固定外壳之间的顶部的流体渗漏。当O形环被压缩时，密封构件 被锁定到壳体构件的表面，因此防止流体流动。由于密封构件和活塞2之间非常紧的空 隙，密封构件和活塞的轴向位置必须彼此严密地对齐。然而，活塞必须还与作为活塞的 引导件的壳体孔对齐。如果这两个轴没有对齐，活塞运动的卡滞会导致损坏驱动活塞运 动的传动皮带。因为需要非常低的公差以消除活塞对于密封构件的卡滞，这些密封组件 的大部分倾向于难于控制质量，因此以大的商业规模制造它们是不切实际的。因此，现有技术的密封结构并没有在移动构件和它们的壳体之间提供可靠和持 久的密封。在正常运行期间，常规的密封受到大量磨损并且必需频繁更换，使得设备的 预防性维护更加繁重，并且增加了它的养护费用。间隙密封经常需要很高的制造标准， 使得大量生产很昂贵且难于实现。
技术实现思路
因此，本专利技术的目标是提供改善的动态密封，该改善的动态密封能够避免现有 技术的密封的不希望的缺陷。具体地，本专利技术的目标是提供一种动态密封，该动态密封 具有低磨损，可以相对低的成本制造，并且在使用中提供优越的性能。本专利技术的另一个 目的是提供一种利用这种密封的便利的流体移动装置，其具有相对低的维护保养成本并 且具有高可靠性。 这些及其他目标由本专利技术的自动对齐动态间隙密封组件实现。该组件包含固定 外壳，该固定外壳限定第一侧、第二侧以及连接第一和第二侧的开口；移动构件，该移 动构件具有外壁且布置为可移动通过开口；壳体构件，该壳体构件具有内壁和在壳体构 件中形成凹陷的脊，该壳体构件环绕布置在固定外壳和移动构件之间；密封构件，该密 封构件具有内壁、外壁、顶面和底面，该密封构件环绕布置在所述壳体构件和移动构件 之间；第一弹力密封，该第一弹力密封布置在固定外壳和密封构件的顶面之间；和第二 弹力密封，该第二弹力密封布置在壳体构件和密封构件的底面之间的凹陷中。第一弹力 密封防止流体流入密封构件和壳体构件之间的间隙。当压缩时，第二弹力密封防止壳体 构件的脊偏压在密封构件的底面上。密封构件和移动构件限定连续且均勻的间隙，该间 隙的尺寸允许流体充满该间隙，但防止流体在第一和第二侧之间的工作压力差的作用下 从开口的第一侧流过该间隙到达开口的第二侧。这个间隙的尺寸在工作压力差的作用下 本质上不会改变。 在另一个方面中，本专利技术提供一种利用该间隙密封组件的泵。该泵包含固定外 壳，该固定外壳具有限定用于储存流体的压力室的内壁；具有外壁的活塞，该活塞可移 动地布置在压力室内；壳体构件，该壳体构件具有内壁和在壳体构件中形成凹陷的脊， 该壳体构件环绕布置在固定外壳和活塞之间；密封构件，该密封构件具有内壁、外壁、 顶面和底面，该密封构件环绕布置在壳体构件和活塞之间；第一弹力密封，该第一弹力密封布置在固定外壳和密封构件的顶面之间；和第二弹力密封，该第二弹力密封布置在 壳体构件和密封构件的底面之间的凹陷中。第一弹力密封防止流体流入密封构件和壳体 构件之间的间隙。当压缩时，第二弹力密封防止壳体构件的脊偏压在密封构件的底面 上。密封构件和活塞限定连续且均勻的间隙，该间隙的尺寸允许流体充满该间隙，但防 止流体在工作压力差的作用下从压力室流到该室的外部。这个间隙的尺寸在工作压力差 下本质上不会改变。通过排除密封构件和移动构件之间的直接接触，该间隙密封组件减少了很多上 面讨论到的与常规密封相关联的问题。具体地，该手段的优点包括使得部件的磨损最小 化，使得装配和维修简单化，显著地改善可靠性，以及降低维护费用。本专利技术的间隙密 封可以被用于任何需要汲取、移动和分配流体的装置或者系统。本专利技术可以尤其有利地 用于分析测试设备中使用的高精度泵。例如，具有根据本专利技术制造的间隙密封的活塞泵 可以被有利地用于Nexgen存取系统(贝克曼仪器(Beckman Instruments)，加利福尼亚) 中的样本抽吸及分配，该仪器在美国专利No.6,825,041中被揭示，该专利已经被转让给本 专利技术的受让人，并且其相关内容通过引用结合在本文中。本专利技术通过在密封构件的底面上附加的弹力密封的创新使用，克服了美国专 利N本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自动对齐间隙密封组件，包含： （ａ）固定外壳，该固定外壳限定第一侧、第二侧和连接所述第一侧和第二侧的开口； （ｂ）具有外壁的移动构件，所述移动构件布置为可移动通过所述开口； （ｃ）壳体构件，所述壳体构件具有内壁和在所述壳体构件中形成凹陷的脊，所述壳体构件环绕布置在所述固定外壳和所述移动构件之间； （ｄ）密封构件，所述密封构件具有内壁、外壁、顶面和底面，所述密封构件环绕布置在所述壳体构件和所述移动构件之间； （ｅ）第一弹力密封，所述第一弹力密封布置在所述固定外壳和所述密封构件的顶面之间；和 （ｆ）第二弹力密封，所述第二弹力密封布置在所述壳体构件和所述密封构件的底面之间的凹陷中； 其中所述壳体构件的内壁和所述密封构件的外壁限定第一间隙，且所述第一弹力密封防止流体流入所述第一间隙； 被压缩时的所述第二弹力密封防止所述壳体构件的脊偏压所述密封构件的底面。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-4-30 61/049,4001.一种自动对齐间隙密封组件，包含(a)固定外壳，该固定外壳限定第一侧、第二侧和连接所述第一侧和第二侧的开Π ；(b)具有外壁的移动构件，所述移动构件布置为可移动通过所述开口；(c)壳体构件，所述壳体构件具有内壁和在所述壳体构件中形成凹陷的脊，所述壳体 构件环绕布置在所述固定外壳和所述移动构件之间；(d)密封构件，所述密封构件具有内壁、外壁、顶面和底面，所述密封构件环绕布置 在所述壳体构件和所述移动构件之间；(e)第一弹力密封，所述第一弹力密封布置在所述固定外壳和所述密封构件的顶面之 间；和(f)第二弹力密封，所述第二弹力密封布置在所述壳体构件和所述密封构件的底面之 间的凹陷中；其中所述壳体构件的内壁和所述密封构件的外壁限定第一间隙，且所述第一弹力密 封防止流体流入所述第一间隙；被压缩时的所述第二弹力密封防止所述壳体构件的脊偏压所述密封构件的底面。2.如权利要求1所述的自动对齐间隙密封组件，其特征在于，所述密封构件在所述第 一弹力密封和第二弹力密封之间浮动，且与所述移动构件自动对齐。3.如权利要求1所述的自动对齐间隙密封组件，其特征在于，当组装时，所述密封构 件的内壁和所述移动构件的外壁限定连续并且均勻的第二间隙；所述第二间隙具有的尺寸允许所述流体充满所述第二间隙但防止所述流体在所述第 一侧和第二侧之间的工作压力差的作用下经过所述第二间隙从所述开口的第一侧流到第 二侧；并且所述第二间隙的尺寸在所述工作压力差的作用下基本不变。4.如权利要求1所述的自动对齐间隙密封组件，其特征在于，其中所述第二间隙的尺 寸在从大约0.75微米到大约2.0微米的范围内。5.如权利要求1所述的自动对齐间隙密封组件，其特征在于，其中所述工作压力差小 于大约350kPa。6.如权利要求1所述的自动对齐间隙密封组件，其特征在于，其中所述第二弹力密封 具有未压缩本体部分直径和压缩本体部分直径，并且所述压缩直径与所述未压缩直径的 比值范围为从大约0.65到大约0.85。7.如权利要求1所述的自动对齐间隙密封组件，其特征在于，其中所述壳体构件的脊 具有高度，并且所述第二弹力密封具有未压缩本体部分直径，并且所述高度与所述未压 缩直径的比值范围为从大约0.50到大约0.70。8.如权利要求1所述的自动对齐间隙密封组件包括在泵内。9.一种泵，包含(a)固定外壳，所述固定外壳具有内壁，所述内壁限定用于储存流体的压力室；(b)具有外壁的活塞，所述活塞可移动地布置在所述室内；(C)壳体构件，所述壳体构件具有在所述壳体构件中形成凹陷的脊，所述壳体构件环 绕布置在所述固定外壳和所述活塞之间；(d)密封构件，所述密封构件具有内壁、外壁、顶面和底面，所述密封构件环绕布置 在所述壳体构件和所述活塞之间；(e)第一弹力密封，所述第一弹力密...
【专利技术属性】
技术研发人员：克瑞格汤普森，
申请(专利权)人：贝克曼考尔特公司，
类型：发明
国别省市：US
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