[发明专利]改进的液压密封件

说明书

发明背景及概述

本发明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，本发明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。

本发明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，本发明的其它目的、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

图1表示采用本发明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；

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示出了本发明在以前由本发明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。