專利名稱：組合的轉(zhuǎn)動(dòng)密封組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及相對(duì)于靜態(tài)殼體來(lái)密封軸或桿的密封組件。具體地， 本發(fā)明涉及一種組合密封組件，用于提供轉(zhuǎn)動(dòng)軸和靜態(tài)殼體之間的 密封。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的密封組件廣泛應(yīng)用于不同的環(huán)境和場(chǎng)合，如機(jī)械裝置， 提供流體密封。密封組件通常圍繞軸或桿設(shè)置，軸安裝在靜態(tài)機(jī)械 殼體并從殼體突出。
傳統(tǒng)的密封組件一般包括彈性材料形成的密封件和彈性件或其 他彈性偏壓件，用于偏壓密封件到轉(zhuǎn)動(dòng)軸。偏壓件偏壓密封件，使 其與軸密封接合，形成流體密封。
但是，這些密封組件具有許多缺點(diǎn)和問(wèn)題。例如，彈性件一般 暴露于密封的機(jī)械裝置的內(nèi)部或工藝流體，這樣可能損壞彈性件， 并可能導(dǎo)致彈性件損壞。此外，彈性件和其他移動(dòng)偏壓件容易隨時(shí) 間消逝而喪失其彈性，降低密封件的效率。
傳統(tǒng)密封組件的另外缺點(diǎn)是彈性密封件的不良抗磨性。當(dāng)密封 件磨損時(shí)，密封件相對(duì)軸施加的徑向密封力的數(shù)量減少，導(dǎo)致密封 件的密封功能相應(yīng)減少。預(yù)期的密封性能下降必然導(dǎo)致經(jīng)常的監(jiān)控, 更換和/或調(diào)節(jié)密封件。更換和調(diào)節(jié)過(guò)程要求應(yīng)用密封組件的系統(tǒng)定 期停機(jī)，這樣就降低了系統(tǒng)的整體密封效率，因此增加了成本。
本發(fā)明的其他和具體的目的一部分很明顯， 一部分可通過(guò)附圖 和下面的介紹清楚了解。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的組合密封組件適合并設(shè)置成可提供轉(zhuǎn)動(dòng)軸和靜態(tài)裝置 之間的密封。該密封組件使用可產(chǎn)生高度有效靜密封的相對(duì)靜態(tài)件 和可移動(dòng)的柔性件，當(dāng)密封組件對(duì)接轉(zhuǎn)動(dòng)軸時(shí)，提供動(dòng)態(tài)流體密封。 本發(fā)明的密封組件因此具有組合設(shè)計(jì)，組件的不同部分由不同的材 料形成，優(yōu)化安裝到或位于靜態(tài)裝置內(nèi)的機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)和靜密封功能。 具體地，組合密封組件包括第一和第二軸向相鄰的環(huán)形密封件，其
與可移動(dòng)的密封件，如柔性區(qū)，接合，向軸提供動(dòng)態(tài)流體密封；和 靜態(tài)殼體，可容納密封件和向靜態(tài)裝置提供靜流體密封。密封組件 一部分的動(dòng)態(tài)特性使得軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)組件保持軸流體密封，軸同心和其 他性能。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了在軸和靜態(tài)裝置之間提供流體 密封的組合密封組件。該組合密封組件包括第一環(huán)形密封件，其包 括第一動(dòng)態(tài)密封表面，用于接觸軸以提供第一環(huán)形密封件和軸之間 密封；還包括靜態(tài)殼體，其包括位于徑向內(nèi)端的可壓縮的環(huán)形間隙， 用于容納第一環(huán)形密封件。該靜態(tài)殼體包括位于徑向外端的靜態(tài)密 封表面，用于接觸靜態(tài)裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，組合密封組件包括第一環(huán)形密封件， 其包括第一動(dòng)態(tài)密封表面，可接觸軸以提供第一環(huán)形密封件和軸之 間的密封；和靜態(tài)殼體，可施加徑向栽荷力偏壓第一動(dòng)態(tài)密封表面 接觸軸。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，組合密封組件包括外殼件，其包括徑 向外表面，以便向靜態(tài)裝置提供靜密封；和內(nèi)殼件，通過(guò)干涉配合 連接到外殼件。外殼件和內(nèi)殼件配合形成間隙，以容納動(dòng)態(tài)密封件, 其包括密封軸的動(dòng)態(tài)密封表面。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種密封軸的方法，其包括步
驟插入環(huán)形密封件到靜態(tài)殼體上形成的環(huán)形間隙；和偏壓環(huán)形密 封件的動(dòng)態(tài)密封表面接觸所述軸。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，組合密封組件包括外殼件和連接到外 殼件的內(nèi)殼件，形成可容納動(dòng)態(tài)密封件的間隙。外殼件在第一界面 分開(kāi)，內(nèi)殼件在第二界面分開(kāi)，第二界面與第一界面交錯(cuò)開(kāi)。
本發(fā)明的這些和其他的特征和優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)下面參考附圖進(jìn)行的 詳細(xì)介紹更全面的了解。其中不同的附圖類似的標(biāo)號(hào)代表類似的部 件。附圖顯示了本發(fā)明的原理和相對(duì)尺寸，但未按比例繪制。
圖1A是根據(jù)本發(fā)明的組合密封組件的透^L圖1B是圖1A的組合密封組件一部分的詳細(xì)截面圖2是安裝到軸的圖l組合密封組件的側(cè)視截面圖3是圖1的組合密封組件的部分截面圖；和
圖4是組合密封組件的靜態(tài)殼體的截面圖
圖5是圖4的靜態(tài)殼體的外殼件的截面圖
圖6是圖4的靜態(tài)殼體的內(nèi)殼件的截面圖
圖7A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括多個(gè)分開(kāi)件的分開(kāi)組合密封 組件的側(cè)^L圖7B顯示了位于靜態(tài)殼體件之間的第一分開(kāi)面的組裝的分開(kāi)組 合密封組件；和
圖7C顯示了位于靜態(tài)殼體件之間的第二分開(kāi)面的組裝的分開(kāi)組 合密封組件。
具體實(shí)施例方式
首本發(fā)明提供了一種組合密封組件，可安裝到轉(zhuǎn)動(dòng)軸，往復(fù)桿， 或其他適當(dāng)機(jī)構(gòu)。下面將相對(duì)顯示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行介紹。所 屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，本發(fā)明可在多種不同的應(yīng)用場(chǎng)合和實(shí)施例中實(shí)施，并不特別限定其應(yīng)用于本文中所介紹的特定實(shí)施例。
術(shù)語(yǔ)"密封組件"在本文中可包括各種類型的密封組件，包括 單密封件，開(kāi)口密封件，同心密封件，螺旋密封件和其他已知的密 封組件類型和結(jié)構(gòu)。
術(shù)語(yǔ)"軸"是指機(jī)械，液壓或氣動(dòng)的系統(tǒng)中任何適合的可施加 密封的構(gòu)件，包括軸，桿和其他已知構(gòu)件。
文中用詞"軸向的"和"軸向地" 一般是指平行軸的軸線方向。 文中用詞"徑向的"和"徑向地" 一般是指正交于軸軸線的方向。 用詞"流體"和"各種流體"是指液體，氣體及其組合。
文中用詞"軸向內(nèi)"是指密封組件靠近軸的部分。相反地，"軸 向外"是指密封組件遠(yuǎn)離軸的部分。
文中所用術(shù)語(yǔ)"靜態(tài)裝置""靜態(tài)表面"和"壓蓋"可包括任何 適當(dāng)?shù)撵o態(tài)結(jié)構(gòu)，其容納安裝密封件的軸或桿。
根據(jù)本發(fā)明的密封組件的示例性實(shí)施例10在圖1A,1B， 2和3中 顯示。密封組件IO最好同心圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸18或桿設(shè)置，如圖2和3 所示，也可位于環(huán)形槽53內(nèi)，環(huán)形槽在連接到機(jī)械的，液壓的或氣 動(dòng)的系統(tǒng)58 (下面稱為機(jī)械系統(tǒng))的壓蓋或靜態(tài)裝置內(nèi)形成。軸18 沿軸線30延伸，部分安裝在殼體內(nèi)。在操作使用顯示的密封組件10 的機(jī)械系統(tǒng)時(shí)，軸18在系統(tǒng)的靜態(tài)裝置內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)或沿軸線30相對(duì)系 統(tǒng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。密封組件10包括多個(gè)密封件12， 14， 22， 32，密封件 設(shè)置成互相配合，向靜態(tài)裝置和軸18之間提供流體密封和防止泄漏 路徑，從而防止了流體從機(jī)械系統(tǒng)泄漏。
如圖1A，1B，2和3所示，密封組件10包括第一環(huán)形密封件12 和第二環(huán)形密封件14，其沿軸向靠近第一環(huán)形密封件12，向軸18 提供動(dòng)態(tài)密封。密封組件10還包括密封件22, 32,用于容納密封件 12， 14，并向機(jī)械的，液壓的或氣動(dòng)的系統(tǒng)的壓蓋或其他靜態(tài)部件 提供靜密封。組裝后，密封組件10的密封件互相配合以提供密封件 和軸之間的密封，提供密封件和其他密封件之間的密封，和提供組
件和機(jī)械的，液壓的或氣動(dòng)的系統(tǒng)之間的密封。該密封組件10的密
封件最好通過(guò)干涉配合保持在一起，雖然所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)識(shí) 到可使用任何適當(dāng)?shù)慕M裝，配合，固定，和保持密封件或密封組件
的方式。
如圖3所示，各密封件12, 14包括環(huán)件，其分別包括徑向內(nèi)環(huán) 形密封表面62， 64,密封表面接合軸18建立密封組件10的第一和 第二動(dòng)態(tài)流體密封。在圖示的實(shí)施例中，密封件12, 14具有基本為 矩形的截面，使得密封表面62, 64基本上直線延伸并平行于軸的外 表面，其余表面基本上互相正交和正交于密封表面62， 64延伸。所 屬領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到密封件12， 14可具有任何適當(dāng)尺寸和結(jié)構(gòu)， 以建立一個(gè)或多個(gè)與軸18的動(dòng)態(tài)流體密封。例如，當(dāng)所顯示的密封 表面62， 64是平面時(shí)，密封表面62， 64可具有任何適當(dāng)?shù)男螤睿?以便對(duì)接軸18形成流體密封。使用可移動(dòng)的和可更換的密封件12, 14相比之密封組件10的其余密封件22， 32 (或靜態(tài)殼體23)的重 大優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)密封表面62, 64磨損后，密封件12， 14可容易地取 下，更換或維修。
如圖2， 3， 4所示的靜態(tài)殼體23包括外殼件或密封件23和內(nèi) 殼件或密封件32，互相配合容納第一和第二環(huán)形密封件12， 14于其 間2， 3。當(dāng)組裝好后，外殼件22和內(nèi)殼件32在靜態(tài)殼體23的徑向 內(nèi)端形成環(huán)形間隙200，其尺寸和結(jié)構(gòu)可容納和保持密封件12, 14。 內(nèi)殼件32施加徑向載荷力到動(dòng)態(tài)密封件12， 14，使得環(huán)形密封表面 62， 64接觸軸18。外殼件22定位，捕捉或保持內(nèi)殼件22并當(dāng)位于 槽53內(nèi)時(shí)，在其外表面提供靜密封到靜態(tài)裝置。當(dāng)位于靜態(tài)殼體件 22, 32之間的間隙200時(shí)，在大范圍的操作條件下，第一和第二環(huán) 形密封件12, 14徑向受偏壓與軸18密封接合，如下面進(jìn)行的詳細(xì) 介紹。
圖5和圖6分別是外殼件22和內(nèi)殼件32的截面圖。如圖5所 示，外殼件22具有基本為J形的截面，形成有環(huán)形槽24,可容納內(nèi)
殼件32的環(huán)形突出部34。外殼件22包括軸向前臂26和軸向后臂28, 其通過(guò)環(huán)形槽24與軸向前臂26分隔開(kāi)。軸向后臂28最好比軸向前 臂26短，以形成J形截面。
軸向前臂26包括外表面262，其包括軸向朝前面的徑向延伸表 面。在所顯示的實(shí)施例中，外表面262朝密封組件10的徑向內(nèi)側(cè)縮 小。軸向前臂26還包括內(nèi)表面264。內(nèi)表面264包括包括軸向朝后 面的徑向延伸表面，其形成槽24的側(cè)壁。軸向前臂26可具有底表 面266，連接到軸向前臂26的內(nèi)表面264和外表面262。在所顯示 的實(shí)施例中，外表面262朝內(nèi)表面264縮小，導(dǎo)致相對(duì)小的底表面 266。或者，外表面262可直接連接內(nèi)表面262，不需要中間底表面 266。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，外表面262基本沿直線或離開(kāi)內(nèi)表 面264延伸，造成較大的底表面266。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可容易地 認(rèn)識(shí)到外殼件22的臂26可具有許多不同的結(jié)構(gòu)。
外殼件22的軸向后臂28基本上短于軸向前臂26,以容納內(nèi)殼 件32。軸向后臂28由內(nèi)表面284形成，其包括軸向朝前面的徑向延 伸表面284，形成槽24的第二側(cè)壁。軸向后臂28的外表面282包括 軸向朝后面的徑向延伸表面。徑向內(nèi)底表面286連接內(nèi)表面284和 外表面282,并基本平行于軸18的縱軸線延伸和基本正交于內(nèi)表面 284和外表面282。底表面286設(shè)置成圍繞或接合內(nèi)殼件32的軸向 延伸表面266,如下面所作的介紹。
外殼件22還包括連接部分29,連接軸向前臂26和軸向后臂28 形成槽24。連接部分29由軸向延伸的徑向內(nèi)表面294形成，其延伸 并連接到徑向延伸的側(cè)壁264， 284之間。連接部分29還由軸向延 伸的徑向外表面296形成。外表面296設(shè)置成可在系統(tǒng)20的靜態(tài)裝 置或壓蓋的靜態(tài)表面形成靜密封，可選槽設(shè)置在外表面296，以容納 O形圈，幫助密封組件密封到靜態(tài)裝置的表面?；蛘?，外表面298 可形成于從外表面296延伸的突出部298a, 298b之間，如圖所示。 突出部適合密封槽53的壁形成流體密封?；蛘?，外槽298可通過(guò)割，
切，蝕刻，切割或其他方式形成于外表面296。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員 應(yīng)認(rèn)識(shí)到可采用任何適當(dāng)?shù)姆绞絹?lái)提供外殼件22和靜態(tài)表面，如靜 態(tài)裝置或壓蓋之間的靜密封。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到外殼件22不應(yīng)限于圖示的位置和 結(jié)構(gòu)。例如，臂26， 28的位置和方位可反過(guò)來(lái)，使得稱作短軸向后 臂28的構(gòu)件可"^殳置成軸向向前的長(zhǎng)軸向前臂26。或者，形成槽24 的臂26, 28可具有基本相同的長(zhǎng)度。也可考慮其他的結(jié)構(gòu)。
參考圖6，內(nèi)殼件32設(shè)置成可配合外殼件22，容納密封件12， 14于其間。如圖所示，內(nèi)殼件32包括徑向外環(huán)形突出部34，-沒(méi)置 成可容納于槽24;和主體部分36，其配合外殼件的臂26形成間隙 200，以接納密封件12， 14。內(nèi)殼件32還包括柔性區(qū)38，以選擇性 彎曲間隙200適應(yīng)密封件，以便施加徑向向內(nèi)力到密封件12, 14。
環(huán)形突出部34的尺寸最好加工成可通過(guò)摩擦配合保持在槽24 內(nèi)，盡管所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可認(rèn)識(shí)到根據(jù)本發(fā)明任何連接內(nèi)和外 殼件的適合方式都可使用。環(huán)形突出部34和槽24之間的千涉配合 提供了內(nèi)殼件32和外殼件22之間的流體密封。
所顯示的突出部分34具有矩形形狀，雖然所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員 應(yīng)認(rèn)識(shí)到突出部34和相關(guān)槽24可具有任何適當(dāng)尺寸，形狀和結(jié)構(gòu)。 如圖所示，突出部包括前壁342，其i殳置成可對(duì)接槽的側(cè)壁264;頂 壁348，其沿軸向延伸面對(duì)徑向外方向，設(shè)置成可對(duì)接徑向內(nèi)表面 294;及后壁344，設(shè)置成對(duì)接槽的側(cè)壁284。為了實(shí)現(xiàn)圖示槽24的 結(jié)枸，壁342和344基本正交于頂壁348延伸，雖然所屬領(lǐng)域的技 術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到突出部34和相關(guān)槽24可具有任何適合的實(shí)施結(jié)構(gòu)。
圖示實(shí)施例中的內(nèi)殼件32的軸向向后主體部分36"&置成，當(dāng) 外殼件22和內(nèi)殼件32組裝后，產(chǎn)生的靜態(tài)殼體20基本對(duì)稱于徑向 延伸的中心面。主體部分36包括軸向延伸壁366，其設(shè)置成對(duì)接壁 28的底表面286;和外表面362,其基本上互補(bǔ)于外殼件的軸向前臂 26的外表面262。主體部分36的徑向延伸內(nèi)壁364配合內(nèi)表面264
的徑向底部形成間隙200，用于容納密封件12, 14。在圖示的實(shí)施 例中，外表面362基本為弧形，從壁366朝間隙200沿軸向和徑向 向內(nèi)縮小。當(dāng)靜態(tài)殼體23安裝后，內(nèi)殼件32的外表面362對(duì)準(zhǔn)外 殼件的后外表面282。如圖所示，對(duì)應(yīng)于壁26的軸向延伸底面266 的軸向延伸底面366從外表面362延伸，連接外表面362到內(nèi)表面 364。
當(dāng)靜態(tài)殼體23安裝好后，內(nèi)殼件32在間隙200和環(huán)形突出部34 之間和在主體部分36和外殼件的軸向前臂26之間，即在密封組件10 的軸向和徑向中心區(qū)，形成柔性區(qū)。柔性區(qū)38設(shè)置成允許殼體接受 和施加徑向力到密封件12， 14。圖示的柔性區(qū)38包括軸向延伸槽382 和柔性臂384，連接到可選突出部386,其形成間隙200的徑向外界 面。柔性區(qū)38的幾何形狀不限于圖示的實(shí)施例，可進(jìn)行變化或設(shè)置 成具有任何適合的形狀，足以提供選擇數(shù)量的徑向力或改變施加到 密封件12， 14的徑向力的數(shù)量。
槽382在主體部分36和外殼件的軸向前臂26之間延伸，并形 成于突出部34和柔性臂384之間。軸向延伸槽382由第一軸向延伸 壁382a，第二軸向延伸壁382b，和連接第一壁382a和第二壁382b 的第三壁382c形成。第一壁形成了環(huán)形突出部34的底表面，第二 壁從主體部分延伸并通過(guò)選定的距離與第 一壁382a分開(kāi)。第二壁382b 形成柔性臂384和突出部386的上表面。槽382的第三壁382c形成 主體部分36的徑向延伸表面。
突出部386通過(guò)第一軸向延伸間隙201與軸向前臂26間隔開(kāi)， 通過(guò)第二徑向延伸間隙202與主體部分36間隔開(kāi)。柔性臂384連接 突出部386的上部到第二間隙202上方的主體部分36。使用柔性臂 384連接突出部386允許突出部386相對(duì)其余靜態(tài)殼體20動(dòng)態(tài)移動(dòng) 并可在使用時(shí)選擇性地壓縮間隙200,否則突出部浮動(dòng)于外殼件22 和其余內(nèi)殼件32之間。因此，密封組件IO作為靜密封件在槽內(nèi)工 作，同時(shí)提供動(dòng)態(tài)密封功能。這發(fā)生于柔性區(qū)38動(dòng)態(tài)移動(dòng)以容納和/
或保持密封件12, 14和軸18之間的密封關(guān)系的情況下。這樣的動(dòng) 態(tài)密封設(shè)置允許密封組件IO處理流體和機(jī)械擾動(dòng)，否則將影響或破 壞密封組件和軸之間的流體密封。
在圖示的實(shí)施例中，施加到外殼件的外表面的力轉(zhuǎn)換成密封力， 其位于內(nèi)殼件32和外殼件22之間的界面。通過(guò)這種方式，靜態(tài)殼 體23可看作單個(gè)單元，可防止其泄漏。
參考圖3和4，在釋》丈狀態(tài)下，間隙200的軸向?qū)挾萕稍小于 密封件12， 14的組合寬度W、。柔性區(qū)38允許間隙變形以適應(yīng)密封 件12， 14，并壓迫密封件12, 14的周圍以固定或保持密封件12, 14。
如圖2和3所示，當(dāng)密封組件10安裝好后，密封件12， 14延 伸超過(guò)靜態(tài)殼體23的徑向內(nèi)端部，允許密封表面62, 64接觸和密 封軸18,同時(shí)靜態(tài)殼體20間隔開(kāi)，不直接接觸軸18。通過(guò)這樣的 方式，密封件12， 14可與軸18—起旋轉(zhuǎn)，提供動(dòng)態(tài)密封表面，同 時(shí)靜態(tài)殼體23保持靜態(tài)并提供對(duì)壓蓋或其他靜態(tài)表面的靜密封。
工作期間，密封件12， 14的第一壞形密封邊62和第二環(huán)形密 封邊64接觸軸18的外表面，同時(shí)外殼件22的外表面或外表面上的 密封件接觸靜態(tài)裝置的外靜態(tài)面，提供靜態(tài)裝置和軸18之間的流體 密封。未變形狀態(tài)下的密封組件10的組合徑向長(zhǎng)度最好選擇小于靜 態(tài)殼體和軸之間的距離，使得柔性區(qū)38動(dòng)態(tài)壓迫選定數(shù)量，提供彈 性的徑向內(nèi)密封力于邊62, 64。徑向密封力通過(guò)強(qiáng)迫密封邊62， 64 與軸18接合，提供了密封組件IO和軸18之間的流體密封。通過(guò)這 種方式，本發(fā)明的密封組件IO在工作時(shí)提供了流體密封。根據(jù)典型 的實(shí)際實(shí)施，徑向栽荷力可達(dá)到大約每圓周英寸為l磅的數(shù)量，當(dāng) 一般隨軸的速度反向變化。相比于其他類型的密封機(jī)構(gòu)，本發(fā)明的 密封組件IO—般不涉及密封件擠出，因?yàn)檩S以相對(duì)較低的速度移動(dòng)。 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到不一定是這種情況。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，密封組件IO可用由使用不同材料的組合 結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)建，以幫助動(dòng)態(tài)和靜密封。用于各密封件12, 14， 22和32
的材料類型取決于一個(gè)或多個(gè)因素，包括軸的速度，流體類型，流 體溫度，表面光潔度，價(jià)格，密封流體的壓力，特定材料的壓力和
速度(PV)因子，以及其他。選擇的材料最好可減少磨損以使密封 組件10的壽命最大。密封件12， 14, 22， 32還可具有不同的硬度 值以幫助密封。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)能夠才艮據(jù)前面要考慮的因素 選擇適當(dāng)?shù)牟牧稀８鶕?jù)一個(gè)實(shí)施例，密封件22， 32可用相同或不同 的材料形成。同樣地，密封件12, 14可用相同或不同的材料形成， 最好用相同材料形成，該材料可不同或相同于密封件22， 32所用材 料。
第一和第二密封件12, 14最好根據(jù)表面速度和磨損要求來(lái)選擇。 例如，形成密封件12， 14的材料最好能夠低速和高速移動(dòng)。適合材 料包括聚四氟乙烯(PTEE),超高分子量聚乙烯材料(UHMWPE)。根 據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，形成密封件12, 14的材料包括帶聚酰胺的聚四氟乙 烯，可包括帶已知填充物的特氟綸(TEFLON)，雖然所屬領(lǐng)域的技術(shù) 人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到可采用其他的適合材料。
靜態(tài)殼體件22， 32可用任何材料形成，只要兼容和適合殼體或 機(jī)械系統(tǒng)的流體，軸的速度，機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)的壓力和其他因素。根據(jù) 本發(fā)明，靜態(tài)殼體件22, 32最好用彈性體，聚亞安酯，聚四氟乙烯 材料或其他適合材料形成。靜態(tài)殼體23的材料最好可提供動(dòng)態(tài)密封 件12， 14的徑向載荷。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例， 一個(gè)或多個(gè)密封件由聚亞 安酯形成。
由殼體件施加的力可以通過(guò)組成機(jī)構(gòu)和使用的特定材料進(jìn)行變 化，調(diào)節(jié)或選擇。例如，密封件22， 32可用不同的材料形成，以提 供不同類型的密封。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，密封件或內(nèi)殼件22可選地用 允許形成彈性移動(dòng)的柔性區(qū)的材料形成，幫助或保持動(dòng)態(tài)密封功能， 同時(shí)密封件或外殼件32可用更加剛性的材料形成，這種材料適合于 實(shí)現(xiàn)靜密封功能。此外，密封件12, 14用根據(jù)速度和磨損要求選擇 的材料形成，以提供動(dòng)態(tài)密封功能。因此，組合密封組件10可使用 不同的材料來(lái)提供變化的動(dòng)態(tài)和靜密封功能。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)密封組件10的構(gòu)件可分 開(kāi)以便于安裝，更換，監(jiān)控或檢查組合密封組件10。具體地，安裝， 更換和檢查組合密封組件10的分開(kāi)的密封件12， 14的實(shí)施不必完 全破壞機(jī)械系統(tǒng)和不必使密封件通過(guò)軸18的端部。各分開(kāi)件形成密 封件12, 14， 22和/或32的精確密封部分，各密封部分通過(guò)對(duì)應(yīng)的 分開(kāi)表面在界面處連接起來(lái)。
密封件12， 14， 22和32的分開(kāi)處分別交錯(cuò)開(kāi)，以防止流體軸 向泄漏。例如，如圖7A，7B，7C所示，內(nèi)殼件32的裂口 327與外殼 件的裂口 227交錯(cuò)開(kāi)。第一密封件12的裂口 127類似地與第二密封 件的裂口 (未顯示)和/或裂口 227和327交錯(cuò)開(kāi)。內(nèi)殼件32在界面 處分開(kāi)，形成第一和第二分開(kāi)面327a,327b，當(dāng)內(nèi)殼件32安裝時(shí)其 互相對(duì)接。外殼件22在界面處分開(kāi)，形成第一和第二分開(kāi)面227a， 227b,受到機(jī)械加載到一起，當(dāng)外殼件組裝時(shí)互相對(duì)接。當(dāng)密封件 承受栽荷時(shí)，密封組件IO在靜態(tài)裝置和軸之間的配合，以及殼體件 22和32之間的干涉配合，繞周面壓迫密封件，并壓迫裂開(kāi)表面到一 起，提供軸向和徑向密封。
如圖7B所示，由于開(kāi)口 227和327之間交錯(cuò)，內(nèi)殼件32的第 一分開(kāi)面327a相對(duì)外殼件32的第一分開(kāi)面227a突出，形成徑向突 出連接邊328。如圖7C所示，外殼件22的第二分開(kāi)面227b延伸超 過(guò)內(nèi)殼件的第二分開(kāi)面327b相應(yīng)數(shù)量，形成凹進(jìn)的連接邊228。由 安裝好的靜態(tài)殼體20的第一分開(kāi)面227a,327a形成的組合表面，即 徑向突出的連接邊，因此與安裝好的靜態(tài)殼體的第二分開(kāi)面227b, 327b形成的組合表面，即凹進(jìn)的連接邊，互補(bǔ)。當(dāng)靜態(tài)殼體20安裝 好后，凹進(jìn)部分228容納突出邊328,促進(jìn)組裝時(shí)的靜態(tài)殼體部分的 互鎖。
一個(gè)或多個(gè)密封件可在界面處分開(kāi)形成弧形密封部分，并通過(guò) 互補(bǔ)結(jié)構(gòu)，配合，連接邊在界面處連接起來(lái)，連接邊一般具有非平 面的或非直線設(shè)計(jì)，以促進(jìn)安裝時(shí)密封部分的互鎖。其他形式的分 開(kāi)邊也可使用，以提供適當(dāng)和可靠的流體密封。
或者，密封件12， 14和/或靜態(tài)殼體件22， 32可在第二界面分 開(kāi)，使得密封件完全分開(kāi)成單獨(dú)的密封部分。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員 可進(jìn)一步理解到密封件12, 14還可在其他交錯(cuò)點(diǎn)分開(kāi)和定位，提供 其他流體密封。
根據(jù)可選的實(shí)施例，密封組件IO的部件可以是一體的，其尺寸 設(shè)置成可提供上面介紹的作用和功能。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí) 到，例如，密封件12， 14可包括一體的密封件，和/或靜態(tài)殼體23 可包括一體構(gòu)件，而不是連接到一起的外殼件和內(nèi)殼件，如圖所示 和如上所示。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易認(rèn)識(shí)到，密封組件10的構(gòu) 件可在不止一個(gè)位置分開(kāi)。
組合密封件，盡管是用多個(gè)部件組裝而成，優(yōu)選可作為單件處 理和安裝，而不是單獨(dú)安裝各部件形成裝置。這樣在使用和安裝本 發(fā)明的密封組件時(shí)可節(jié)省時(shí)間。
本發(fā)明的組合密封組件10提供了比現(xiàn)有密封組件更顯著的優(yōu)越 性。使用帶可取下的密封件的靜態(tài)殼體允許密封件在磨損時(shí)容易更 換。柔性區(qū)可保證密封件保持恒定接觸軸實(shí)現(xiàn)流體密封。密封組件10 可容易地安裝和取下，不要求拆卸裝置。
盡管上面聯(lián)系轉(zhuǎn)動(dòng)軸介紹了本發(fā)明的組合密封組件10的示例性 實(shí)施例，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到組合密封組件10可用于許多 不同環(huán)境和應(yīng)用場(chǎng)合，例如，包括提供繞往復(fù)軸的流體密封。
因此，應(yīng)當(dāng)看出本發(fā)明有效地實(shí)現(xiàn)了上面公開(kāi)的目的，從上面 的介紹可充分認(rèn)識(shí)到。因?yàn)榭蓪?duì)上面的結(jié)構(gòu)作出一些改變，這未脫 離本發(fā)明的范圍，希望上面介紹的或附圖中顯示的內(nèi)容解釋為說(shuō)明 性的而不是限制性的。
還應(yīng)當(dāng)理解，所附權(quán)利要求覆蓋了所介紹的本發(fā)明所有的一般 和特定的特征，應(yīng)認(rèn)為所有對(duì)本發(fā)明范圍用各種詞語(yǔ)的說(shuō)明都屬于
其中。
權(quán)利要求
1.一種組合密封組件，用于提供軸和靜態(tài)表面之間的密封，所述軸沿縱向軸線延伸，所述組合密封組件包括第一環(huán)形密封件，具有用于接觸軸的動(dòng)態(tài)密封表面，以提供第一環(huán)形密封件和軸之間的密封；靜態(tài)殼體，在徑向內(nèi)端具有可壓縮的環(huán)形間隙，以用于在其內(nèi)容納第一環(huán)形密封件，并且在徑向外端具有靜態(tài)密封表面，以用于接觸靜態(tài)表面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組合密封組件，其特征在于，還包括 第二環(huán)形密封件，其具有用于接觸軸的動(dòng)態(tài)密封表面，其中所述第 二環(huán)形密封件鄰近環(huán)形間隙中的第 一環(huán)形密封件軸向設(shè)置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合密封組件，其特征在于，所述第 一和第二環(huán)形密封件具有基本為矩形的截面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合密封組件其特征在于，所述靜 態(tài)殼體包括形成靜態(tài)密封表面的外殼件和可容納于外殼件中的內(nèi)殼 件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合密封組件，其特征在于，所述外 殼件和內(nèi)殼件配合以在它們之間且在靜態(tài)殼體的徑向內(nèi)端形成環(huán)形 間隙。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合密封組件，其特征在于，所述環(huán) 形間隙的寬度小于所述第一和第二密封件的組合寬度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合密封組件，其特征在于，所述環(huán) 形間隙能夠變形以適合第 一和第二密封件，從而通過(guò)摩擦配合保持 密封件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合密封組件，其特征在于，所迷外殼件和內(nèi)殼件通過(guò)干涉配合連接起來(lái)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的組合密封組件，其特征在于，所述外 殼件包括環(huán)形槽，用于容納內(nèi)殼件的對(duì)應(yīng)突出部
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合密封組件，其特征在于，所述靜態(tài)殼體包括柔性區(qū)，用于施加徑向載荷力到第一環(huán)形密封件，以 偏壓第一密封件與所述軸接合。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的組合密封組件，其特征在于，所述柔性區(qū)包括形成環(huán)形間隙的徑向外邊界的突出部，以便當(dāng)笫一環(huán)形 密封件容納于環(huán)形間隙時(shí)，接觸和施加徑向載荷力到第一環(huán)形密封件；還包括柔性臂，以用于連接突出部到靜態(tài)殼體。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的組合密封組件，其特征在于，所述 突出部在靜態(tài)殼體中形成的軸向延伸槽和環(huán)形間隙之間延伸，并通 過(guò)第 一徑向延伸間隙與靜態(tài)殼體的軸向前端間隔開(kāi)，以及通過(guò)第二 徑向延伸間隙與靜態(tài)殼體的軸向后端間隔開(kāi)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合密封組件，其特征在于，所述 環(huán)形密封件在第一分界面分開(kāi)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合密封組件，其特征在于，所述 第二環(huán)形密封件在第二分界面分開(kāi)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的組合密封組件，其特征在于，所述 第二分界面與第 一分界面交錯(cuò)開(kāi)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合密封組件，其特征在于，所述靜態(tài)殼體是分開(kāi)的。
17. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合密封組件，其特征在于，所述外殼件在第一分界面分開(kāi)，所述內(nèi)殼件在第二分界面分開(kāi)，第二分 界面與第一分界面交錯(cuò)開(kāi)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合密封組件，其特征在于，所述 靜態(tài)密封表面包括O形圏，其位于靜態(tài)殼體的徑向外表面上形成的 槽中。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合密封組件，其特征在于，當(dāng)密 封件容納于環(huán)形間隙中時(shí)，所述密封件的動(dòng)態(tài)密封表面延伸超過(guò)靜 態(tài)殼體的徑向內(nèi)端。
20. —種組合密封組件，用于提供軸和靜態(tài)表面之間的密封， 所述軸沿縱向軸線延伸，所述組合密封組件包括第一環(huán)形密封件，其具有接觸軸的第一動(dòng)態(tài)密封表面，以提供 第一環(huán)形密封件和軸之間的密封；和靜態(tài)殼體，以用于施加徑向栽荷力，偏壓第一動(dòng)態(tài)密封表面接 觸軸。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的組合密封組件，其特征在于，所述靜態(tài)殼體包括外殼件和內(nèi)殼件，所述外殼件和內(nèi)殼件配合形成環(huán)形 間隙，以容納所述第一環(huán)形密封件。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的組合密封組件，其特征在于，所述 內(nèi)殼件包括連接到突出部的柔性臂，以施加所述徑向載荷力到所述 第一環(huán)形密封件。
23. —種密封組件，用于提供軸和靜態(tài)表面之間的密封，所述 密封組件包括外殼件，具有徑向外表面，用于向靜態(tài)表面提供流體密封，和 內(nèi)殼件，通過(guò)干涉配合連接到外殼件；其中，所述外殼件和所述內(nèi)殼件配合形成間隙，以容納一個(gè)或 多個(gè)定位用于密封軸的密封件。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的密封組件，其特征在于，所述內(nèi)殼 件包括柔性區(qū)，其適于將密封件接合到與密封軸的端相對(duì)的端部 上，以形成動(dòng)態(tài)密封區(qū)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的密封組件，其特征在于，所述內(nèi)殼 件和外殼件配合，與靜態(tài)表面形成靜密封。
26. —種密封組件，用于提供軸和靜態(tài)表面之間的密封，所述 密封組件包括密封件，具有端部，適合于接合軸以形成流體密封；外殼件，具有徑向外表面，以提供相對(duì)靜態(tài)表面的靜密封；和 內(nèi)殼件，連接到外殼件以形成用于安裝密封件的間隙，其中內(nèi) 殼件包括柔性區(qū)，其適于將密封件接合到與密封軸的端相對(duì)的端部 上，以形成動(dòng)態(tài)密封區(qū)，使用時(shí)動(dòng)態(tài)密封區(qū)允許密封件接合軸。
27. —種密封組件，用于提供軸和靜態(tài)表面之間的密封，所迷 密封組件包括第一密封件，具有矩形截面和適合密封軸的端部； 第二密封件，具有矩形截面和適合密封軸的端部；外殼件，具有徑向外表面，以密封靜態(tài)表面；和內(nèi)殼件，連接到外殼件以形成間隙，用于安裝第一和第二密封件。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的密封組件，其特征在于，所述內(nèi)殼 件包括柔性區(qū)，其適于接合笫一和第二密封件到與密封軸的端相對(duì) 的端部上，以形成動(dòng)態(tài)密封，使用期間允許第一和第二密封件接合 軸。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的密封組件，其特征在于，所述內(nèi)殼 件還包括柔性臂，其通過(guò)間隙與環(huán)形突出部間隔開(kāi)，其中所述柔性 臂和所迷間隙形成部分的柔性區(qū)。
30. —種密封軸的方法，包括步驟 插入環(huán)形密封件到靜態(tài)殼體中形成的環(huán)形間隙；和 偏壓所述環(huán)形密封件上的動(dòng)態(tài)密封表面與所述軸接觸。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，還包括組裝靜 態(tài)殼體的步驟，其通過(guò)插入內(nèi)殼件的環(huán)形突出部到外殼件的環(huán)形槽 中，從而在內(nèi)殼件和外殼件之間形成環(huán)形間隙。
32. —種組合密封組件，用于提供軸和靜態(tài)表面之間的密封， 所述軸沿縱軸線延伸，所述組合密封組件包括外殼件，包括徑向外表面，可提供相對(duì)靜態(tài)表面的靜密封，所 述外殼件在第一界面分開(kāi)；和內(nèi)殼件，連接到外殼件以形成用于容納動(dòng)態(tài)密封件的間隙，動(dòng)態(tài)密封件包括動(dòng)態(tài)密封表面，以相對(duì)軸進(jìn)行密封，所迷內(nèi)殼件在第 二界面分開(kāi)，第二界面與第一界面交錯(cuò)并分開(kāi)。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所迷的組合密封組件，其特征在于，還包 括插入間隙的動(dòng)態(tài)密封件。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的組合密封組件，其特征在于，動(dòng)態(tài) 密封件在第三界面分開(kāi)。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的組合密封件，其特征在于，所述第 三界面與所述第 一和第二界面交錯(cuò)開(kāi)。
36. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的組合密封組件，其特征在于，所述 內(nèi)殼件剛性連接到所述外殼件。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的組合密封組件，其特征在于，第一 界面形成外殼件的第一分開(kāi)面和外殼件的第二分開(kāi)面，其設(shè)置成鄰 接第一分開(kāi)面。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的組合密封件，其特征在于，當(dāng)內(nèi)和 外殼件組裝起來(lái)時(shí)，第二界面形成相對(duì)第一分開(kāi)面突出的第三分開(kāi) 面，和相對(duì)第二分開(kāi)面凹進(jìn)的第四分開(kāi)面。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的組合密封組件，其特征在于，所迷 第三分開(kāi)面和所述第二分開(kāi)面形成第一互連邊，所述第四分開(kāi)面和 所述第二分開(kāi)面形成第二互連邊，其可與第一互連邊互鎖，以防止 在第一和第二界面處的密封分開(kāi)。
全文摘要
一種組合密封組件，用于提供轉(zhuǎn)動(dòng)軸和靜態(tài)表面之間的密封。組合密封組件包括第一和第二軸向相鄰的環(huán)形密封件。第一和第二密封件分別包括接觸軸的密封邊，以提供第一和第二密封件和軸之間的密封。靜態(tài)殼體容納第一和第二密封件并接合靜態(tài)表面以提供靜密封，同時(shí)提供可與密封件接合的柔性區(qū)，以形成動(dòng)態(tài)密封。
文檔編號(hào)F16J15/00GK101365900SQ200580029896
公開(kāi)日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2005年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月12日
發(fā)明者J·K·凱爾什安, M·P·格里馬尼斯 申請(qǐng)人:A.W.切斯特頓公司