[发明专利]具有用以施加压力的弹性锥形垫圈及外壳的密封元件

说明书

技术领域

本发明涉及密封元件，所述密封元件包括用以施加压力的弹性锥形垫圈及外壳。

背景技术

某些位于转子与定子之间的密封装置通过两个单元之间的轴向接触的方式操作，其中一个单元连接到定子，而另一个单元连接到转子。在单元之间的接触区，分别刚性连接至转子及定子单元、或与转子及定子单元合并的呈轴向接触的适当密封元件，能够借助这个接触实现转子部分与定子部分之间的密封。为保持密封，特别是当所述密封元件磨损及撕裂时，单元中的一个（以下称为“移动单元”）保持轴向自由度，且其与第二单元的轴向接触由推动移动单元的弹性元件提供。因此出现了“密封装置的额定压力”的概念。此外，二级密封元件定位于定子单元与定子之间，以及转子单元与转子之间。在某些设计中，机械元件允许移动单元的二级密封及加压功能包含于单个部件中。常见构造在于提供弹性锥形垫圈核心，所述弹性锥形垫圈核心的变形决定这个力。这些二级元件的密封定位于不相对旋转的两个部件之间且因此藉以施加静态密封，这些二级元件的密封由通常由弹性体制成的外壳提供，且完全围绕弹性垫圈。此类设计主要由文件WO--86/004655公开。

此类装置的优势在于二级密封元件的设计简单。另一优势在于，借助适合的装置构造，封闭介质的杂质（可包括磨粒）被离心力推向二级密封元件，而不是推向可能导致旋转部分之间的损坏的主密封。然而，由弹性体制成的外壳的使用有一个缺点，就是弹性体仅能抵抗低温。因此，针对较高温度使用其他静态二级密封元件，如金属波纹管；其中这些波纹管通常通过焊接延长的方式连接至部件之间；波纹管密封优良，但向它排放的固体杂质趋于在波纹管元件之间积聚，并最终改变传递的压力值，这可能导致装置无法使用。

发明内容

本发明的目标是提出一种二级密封元件，其包括：锥形垫圈，其将压力传递至装置的另一部分；及垫圈的外壳，其提供密封且由抗高温的材料制造。更明确来说，提出二级及静态密封元件的改良设计，所述改良设计需要使用变形性能比弹性体强得多的材料来制造，且因此不太能够紧密贴合相对件的表面形状，并补偿弹性垫圈在受到所需压力之后产生的变形，从而保证外壳的密封能力。本发明也对使用变形比弹性体小的密封材料所固有的制造困难进行了补偿。

因此，元件的定义是密封元件，其包括弹性锥形元件及围绕垫圈的外壳，且具有在外圆周及内圆周上的密封支撑部分，所述密封元件的特征在于外壳包括在垫圈的一个面之前的连续条，及在支撑部分处的弯曲边缘，其中弯曲边缘包括在垫圈相对的面的部分之前延伸的末端，且所述密封元件的特征还在于包括分别安设在弹性垫圈与弯曲边缘的末端之间的两个支撑垫圈。

支撑垫圈的主要功能是对轴向或径向排列的围绕支撑面施加外壳的弯曲边缘，并因此提供密封。

弹性垫圈可有利地为整体式锯齿垫圈，或由在至少一个外围处的相邻但分离的扇形件组成；且尤其可由重复多次的图案制成，并因此由与外圆周及内圆周片段交替的径向片段组成。此类垫圈提供更大的制造自由，以便给予刚度及可能的变形过程，也就是确定所要的压力。此类锯齿垫圈施加于外壳上的压力是不规则的，且扇形件之间不够坚固，这可能会削弱密封。然而，支撑垫圈可防止此类不规则，所述支撑垫圈在整个圆周是连续的，且因此在外壳上重建压力均匀性。

外壳可由PTFE制造，且尤其是“重构”PTFE，所述“重构”PTFE具有蠕变比普通PTFE小的特征，且因此更好地长时间保持密封性。

支撑垫圈中的至少一个（优选两个）有利地具有指向外壳的弯曲边缘的卷边，所述卷边将负责密封的压力集中在确定线路上，从而提供对品质的改良保证。卷边可远离弹性垫圈以便抵靠弯曲边缘的末端而在元件的轴向上产生压力，或其可径向超出弹性垫圈以便施加径向压力；卷边还可同时包括这两个特征。径向卷边也允许，无论弹性垫圈如何变形，支撑垫圈相对于外壳的位置不变。

如果弹性垫圈具有至少一个环形阻挡缺口以阻挡这些垫圈，那么支撑垫圈的正中心位置可得以保持。根据另一改良，可在内面或与外壳的主条相对的面加入金属垫圈，以便保护弹性垫圈不接触任何可能在这一侧的腐蚀性流体。这个金属垫圈更类似于涂层，其在任何情况下都比弹性垫圈及支撑垫圈细，且对元件的刚度无需有任何贡献。

最后，支撑垫圈可为分离的，或相反，通过较细支撑物彼此连接。

附图说明

现将根据描绘本发明的一个实施方案的诸图描述本发明。图1描绘根据本发明的元件的横截面，图2和图3描绘这个截面的两端的细节，图4描绘弹性垫圈，且图5描绘制造之前的垫圈。

具体实施方式