[发明专利]用于旋转轴设备的不可折叠的柔性密封膜片及密封组件

说明书

本申请涉及用于旋转轴设备的不可折叠的柔性密封膜片及密封组件。一种不可折叠的柔性密封膜片(或波纹管)，用于结合在机械密封组件中并用于旋转轴设备。密封膜片包括基本沿径向向外延伸的第一凸缘部分，该第一凸缘部分可通过偏置机构推入可沿轴向转移的环中。密封膜片还包括基本上轴向向外侧延伸的第二同轴部分，该第二同轴部分基本上在密封件的平衡直径的径向内侧。水平部分有利地通过环形带保持固定到短管套筒。密封膜片的垂直部分和水平部分之间的角使得能够定向控制作用在短管套筒和主环上的力。

相关申请

本申请请求享有2016年7月12日提交的美国临时申请号62/361458的权益，其通过引用整体并入本文。本案为分案申请，其母案申请号为201780055967.1，申请日为2017年7月12日，发明名称为“用于旋转轴设备的不可折叠的柔性密封膜片及密封组件”。

技术领域

本发明涉及具有机械密封组件的旋转轴设备，该机械密封组件在旋转轴设备的壳体和可旋转轴之间提供密封。更具体而言，本发明涉及这种旋转轴设备和密封组件，其包括诸如波纹管的次级密封膜片。

背景技术

机械密封件用于在泵、压缩机、涡轮或其它旋转机器的旋转轴与静止壳体之间提供密封。端面机械密封件大体上包括主密封接合部，其包括两个相对可旋转的密封面。密封面之间的摩擦磨损可引起其间形成间隙，导致过度泄漏。因此，一些端面密封件需要定期调整，以便保持沿轴向可转移的密封部件的适当或轴向位置(也称为密封高度)，以便解决这种磨损。

已经设想了各种偏置机构来提供自动适应磨损的闭合力。这种偏置机构包括单个和多个螺旋弹簧和金属波纹管。

推动式密封组件包括动态次级密封件(如O形环)，以在轴和密封部件本身之间提供密封。推动式密封件的动态次级密封件大体上构造成与可沿轴向转移的密封件一起沿轴向移动。相对于轴的这种轴向移动可由于摩擦而引起次级密封件的磨损或撕裂。

非推动式密封件大体上特征在于次级轴密封件，其不旨在相对于轴沿轴向移动，如O形环(大体上与金属波纹管密封件一起使用)，或弹性体波纹管，其实例在图1提供。所示的机械密封件包括弹性体波纹管，该弹性体波纹管受到驱动以相对于壳体与轴一起旋转。这种非推动式密封件可减小波纹管上的转矩应力，波纹管旨在收缩和膨胀以平衡密封面上的打开和闭合力。然而，在高压下，如高于约70bar(g)的表压，轴本身可沿轴向平移。这可在弹性体波纹管上产生轴向负载，这可引起弹性体刚性塌陷，如详图所示(其中较亮的区域是具有较高压力的区域)。该轴向刚度防止波纹管有效地抵消由偏置部件提供的闭合力，导致过大的面压、摩擦磨损和最终的密封失效。

对泵和其它旋转轴设备提高生产率、可靠性、耐用性和不断变化的包络要求的持续需求决定了密封组件新发展的持续努力。具体而言，需要能够操作以密封较高内部压力的机械密封件。本公开涉及解决这些需求的密封技术的进步。

发明内容

本公开的实施例满足机械密封件的需要，机械密封件可通过提供不可折叠的柔性密封膜片(或波纹管)来操作以密封较高的内部压力，不可折叠的柔性密封膜片用于结合在机械密封组件中并用于旋转轴设备中。

柔性密封膜片包括第一基本上沿径向延伸的部分，该部分可通过包括多个沿轴向间隔开的弹簧的密封构件来推入可沿轴向转移的环中。柔性密封膜片还包括第二基本上沿轴向延伸的部分，该部分基本上在密封件的平衡直径的径向内侧，并且大体上定向成与第一部分正交。第二部分有利地通过环形带保持固定到短管套筒。密封膜片的第一部分和第二部分之间的角度可提供对作用在短管套筒上的力的方向控制。柔性密封膜片可减小旋转轴在高压下轴向转移引起的对密封性能的影响。