專利名稱：高壓密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓密封裝置，例如用在用于在高壓下通過擴(kuò)散、乳 化或粉碎包括在懸濁液中的材料來加工和切分材料的高壓均質(zhì)器中，或者 又例如用在高壓泵中，所述高壓密封裝置用于防止密封構(gòu)件相對滑桿或滑 動活塞過度變形，并且通過以適當(dāng)?shù)慕佑|力緊密接觸桿和活塞而在高壓下 具有良好的隨動能力和良好的密封能力，另外還具有小劣化的良好耐磨 性，并且具有高強度和高耐熱性。
背景技術(shù)：
通常，例如存在用于諸如具有滑動活塞和容納活塞的活塞筒的泵的機(jī) 器的密封組件。此密封組件由置于上下硬質(zhì)密封環(huán)之間、具有V形截面的 交替疊放的軟環(huán)和硬環(huán)制成，軟環(huán)由丁腈橡膠制成，硬環(huán)由含氟樹脂制成 (例如專利文獻(xiàn)l)。
另外，存在另一種傳統(tǒng)的密封組件，其包括密封蓋螺母，其螺接到 活塞筒的后端中；密封蓋隔板，其M在密封蓋螺母上；潤滑蓋，其抵接 在密封蓋隔板上；整疊密封環(huán)，其中每個密封環(huán)的前表面為凹形，后表面 為凸形；凹形接合環(huán)，其置于潤滑蓋和密封環(huán)之間，凹形掩^環(huán)與密封環(huán) 的凸形后表面對應(yīng)的凹形前表面抵接在密封環(huán)上；以及凸形接合環(huán)，其定 位于所述一堆密封環(huán)中的第一密封環(huán)之前，凸形掩^環(huán)與密封環(huán)的凹形前 表面對應(yīng)的凸形后表面抵接在密封環(huán)上(例如專利文獻(xiàn)2)。美國專利No. 5,577,737
[專利文獻(xiàn)2美國專利No. 4，572，519
但是，通過具有由置于上下硬質(zhì)密封環(huán)之間的、具有V形截面的交替 疊放的軟環(huán)和硬環(huán)組成的結(jié)構(gòu)，在專利文獻(xiàn)l中描述的傳統(tǒng)密封組件以能 夠滑動的方式支撐活塞筒中的活塞，其中軟環(huán)由丁腈橡膠制成，硬環(huán)由含 氟樹脂制成。因此，當(dāng)活塞在高壓下往復(fù)滑動時，軟環(huán)由于具有柔性而過 度地彈性變形，增加了緊密接觸到活塞的能力。但是，當(dāng)活塞或桿的操作 速度增加時，或者活塞筒內(nèi)的內(nèi)壓增加時，或者活塞變熱時，軟環(huán)的柔性 和強度迅逸變劣，并且緊密接觸能力和密封能力降低，使得泄漏發(fā)生。
另夕卜，根據(jù)專利文獻(xiàn)l中描述的傳統(tǒng)的密封組件，當(dāng)金屬活塞滑動時， 由丁腈橡膠制成的軟環(huán)的耐磨性降低，軟環(huán)急劇磨損并且可能破裂，并且 由于超過應(yīng)力極限，其接觸活塞的位置處遭到破壞。結(jié)果，軟環(huán)的機(jī)械壽 命縮短。因此，應(yīng)該經(jīng)常用另一軟環(huán)替換軟環(huán)。維修檢查需要大量的人力。
因此，當(dāng)通過增加軟環(huán)相對于金屬活塞的的柔性以增加密封能力時， 軟環(huán)耐磨性不足。相反，當(dāng)增加軟環(huán)的耐磨性時，則破壞了軟環(huán)的柔性， 并且降低了對活塞的密封能力。因此，通常很難實現(xiàn)具有平衡的密封能力
和耐磨性的高壓密封?；旧?，專利文獻(xiàn)l中的傳統(tǒng)密封組件用于約8000 至12000PSI的常壓下，而不用于lOOMPa的高壓下。
另外，才艮據(jù)專利文獻(xiàn)2中的傳統(tǒng)密封組件，多個具有基本上V形截面 的分開密封環(huán)置于前表面為凹形的凹形金屬接合環(huán)和后表面為凸形的凸 形金屬接合環(huán)之間。因此，當(dāng)活塞在高壓下往復(fù)滑動時，凸形金屬備^環(huán) 和凹形金屬掩^環(huán)的剛度和潤滑蓋的潤滑能力起作用。但是，類似于專利 文獻(xiàn)1，并沒有充分地提高密封環(huán)的相對于活塞的耐磨性。另外，密封環(huán) 柔性和彈性不足，可能變劣和破裂。另外，密封環(huán)與活塞的接觸點可能由
于超過應(yīng)力極限而受到破壞。
在專利文獻(xiàn)2中的傳統(tǒng)密封組件中，當(dāng)活塞的運行速度增加時，活塞 筒的內(nèi)壓升高時，或者活塞的溫度升高時，也使得密封環(huán)的耐磨性、彈性、 彈性變形能力和強度的降低。從而，密封組件的密封能力不足，可能產(chǎn)生 泄漏，^壽命縮短。應(yīng)該經(jīng)常用其它密封環(huán)替換密封環(huán)。維修檢查需要 大量的人力。
另外，即使在專利文獻(xiàn)2中的傳統(tǒng)密封組件中，多個分離的并具有基 本上V形截面的密封環(huán)也置于前表面為凹形的凹形金屬掩^環(huán)和后表面為 凸形的凸形金屬掩^環(huán)之間，如上所述。另外，螺接到活塞筒一端中的密 封蓋、抵靠密封蓋安裝的密封蓋隔板和抵接在密封蓋隔板上的潤滑環(huán)設(shè)置
在活塞筒內(nèi)。因此，部件的數(shù)量大，密封組件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。因此，不易生 產(chǎn)和組裝該密封組件，并且還需要大量的人力。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的;l^提供一種高壓密封裝置，其通過防止密封構(gòu)件
相對滑桿或滑動活塞的過度變形而具有良好的隨動能力；通過以適當(dāng)?shù)慕?觸力緊密接觸桿或活塞而在高壓下具有良好的密封能力；并且具有劣化小 的良好耐磨性；并且具有高強度、機(jī)械壽命長，容易維修檢查；具有高耐 熱性能；另外由少量部件組成，并具有筒單的結(jié)構(gòu)以易于生產(chǎn)和組裝。
為了實現(xiàn)此目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種高壓密封裝置，其包括
頂部#件，其在平面圖中具有基本上環(huán)形形狀，并且在頂部接合件 的底壁處包括具有倒V形截面的密封容納凹部；
底部接合件，其在平面圖中具有基本上環(huán)形形狀，并且在底部接^ 的頂壁處包括具有倒V形截面的密封支撐壁；
多個密封構(gòu)件，每個密封構(gòu)件在平面圖中都具有基本上環(huán)形形狀，并 且具有倒V形截面，并且置于頂部^^件和底部^^f之間；以及
多個金屬密封支撐環(huán)，每個金屬密封支撐環(huán)在平面圖中都具有基本上 環(huán)形形狀，并且具有倒V形截面，在密封支撐環(huán)的底壁處包括密封容納部 分，并且與密封構(gòu)件交替疊置，
其中密封構(gòu)件由石更質(zhì)合成樹脂制成，并且
其中變形允許間隙形成在密封構(gòu)件的頂壁或底壁、以及頂部接合件的 底壁、密封支撐環(huán)的頂壁和底壁、或者底部^件的頂壁中至少兩個相對 的壁上，以l更其由于沿軸向的壓緊力而閉合。
優(yōu)選地，當(dāng)釋放壓緊力時，產(chǎn)生變形允許間隙并且變形允許間隙由接 觸部分和非接觸部分組成，接觸部分形成在密封構(gòu)件的沿厚度方向的中心 平分線附近，非接觸部分的非接觸面積隨著非接觸部分從接觸部分延伸而 增加。當(dāng)設(shè)置密封裝置時，通過組裝置頂部M件、密封構(gòu)件、密封支撐 環(huán)以及底部接合件的拉緊螺栓的拉緊力并且通過插入密封構(gòu)件的活塞或 桿的壓緊力，變形允i午間隙變形以^更閉合。
優(yōu)選地，在密封構(gòu)件的頂壁處的傾角小于形成在頂部接合件的底壁上
的密封容納凹部的傾角，以及小于形成在密封支撐環(huán)的底壁處的密封容納 部分的傾角。另外，密封構(gòu)件的底壁處的傾角大于密封支撐環(huán)的底壁處的 傾角，以及大于底部M件的頂壁處的傾角。
優(yōu)選地，形成在密封構(gòu)件的頂壁和底壁處的變形允許間隙隨著這些頂 壁和底壁從置于中心平分線附近的接觸部分的延伸而變寬。
優(yōu)選地，密封構(gòu)件的頂壁處的傾角基本上與形成在頂部接合件的底壁 上的密封容納凹部的傾角、以及形成在密封支撐環(huán)的底壁處的密封容納部 分的傾角相等。另外，密封構(gòu)件的底壁處的傾角大于密封支撐環(huán)的頂壁處 的傾角，以及大于底部M件的頂壁處的傾角。另外，形成在密封構(gòu)件的 底壁處的變形允許間隙隨著所述底壁從中心平分線附近的接觸部分的延 伸而變寬。
優(yōu)選地，密封構(gòu)件的頂壁處的傾角小于形成在頂部M件的底壁上的 密封容納凹部的傾角，以及小于形成在密封支撐環(huán)的底壁處的密封容納部 分的傾角。另外，密封構(gòu)件的底壁處的傾角基本上與密封支撐環(huán)的頂壁處 的傾角、以及底部接合件的頂壁處的傾角相等。另外，形成在密封構(gòu)件的 頂壁處的變形允許間隙隨著所述頂壁從中心平分線附近的接觸部分的延 伸而變寬。
優(yōu)選地，密封構(gòu)件的至少與活塞或桿緊密地抓接的內(nèi)側(cè)壁上形成有具 有斜面的凸緣部分，所述斜面的截面積從高壓側(cè)向低壓側(cè)逐漸變小。
優(yōu)選地，密封構(gòu)件的內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁關(guān)于中心平分線形成錐形。
優(yōu)選地，密封構(gòu)件由聚酰胺樹脂、聚醚醚酮、聚乙烯樹脂、聚苯乙烯 樹脂或聚氯乙烯樹脂中任意一種制成。
優(yōu)選地，密封構(gòu)件承受大于100MPa的高壓。
優(yōu)選地，頂部接合件、密封支撐環(huán)或底部^^件中任意一個由磷青銅、 不銹鋼、鋁青銅、鎳黃銅或鈹銅合金中任意一種制成。
優(yōu)選地，形成在頂部接合件的底壁、密封支撐環(huán)的頂壁以及底部接合 件的頂壁上的接觸部分形成為各具有所需半徑的、以中心平分線為中心的
優(yōu)選地，形成在頂部M件的底壁、密封支撐環(huán)的頂壁以及底部接合 件的頂壁上的非接觸部分形成為具有基本上三角形的并關(guān)于中心平分線
軸對稱的截面。
優(yōu)選地，密封構(gòu)件的頂壁、密封支撐環(huán)的頂壁以及底部*件的頂壁
相對于中心平分線的各傾角是57.5度。另外，形成在頂部接合件的底壁上 的密封空納凹部以及形成在密封支撐環(huán)的底壁上的密封容納部分相對于 中心平分線的各傾角是60度。
優(yōu)選地，密封構(gòu)件的頂壁和底壁、以及形成在頂部接合件的底壁上的 密封容納凹部相對于中心平分線的各傾角是60度。另夕卜，密封支撐環(huán)的頂 壁和底部接合件的頂壁相對于中心平分線的各傾角是57.5度。


根據(jù)下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu) 點將變得更明顯，圖中
圖1是示出當(dāng)釋M緊力時根據(jù)本發(fā)明的高壓密封裝置的第一實施方 式的截面圖2是示出高壓密封裝置一部分的放大截面圖3是示出當(dāng)用壓緊力加載高壓密封裝置時高壓密封裝置的截面圖4是示出高壓密封裝置一部分的放大截面圖5是示出安裝到目標(biāo)設(shè)備中的高壓密封裝置的截面圖6是示出當(dāng)釋^緊力時本發(fā)明第二實施方式的截面圖7是示出高壓密封裝置一部分的放大截面圖8是示出當(dāng)用壓緊力加栽高壓密封裝置時高壓密封裝置的截面圖9是示出高壓密封裝置一部分的放大截面圖IO是示出當(dāng)釋放壓緊力時本發(fā)明第三實施方式的截面圖11是示出高壓密封裝置一部分的放大截面圖12是示出當(dāng)用壓緊力加載高壓密封裝置時高壓密封裝置的截面圖； 以及
圖13是示出高壓密封裝置一部分的放大截面圖。
具體實施方式
笫一實施方式
將參照圖1至5說明根據(jù)本發(fā)明的高壓密封裝置的第一實施方式。
如圖1至5中所示，根據(jù)第一實施方式的密封裝置包括
頂部*件1，其在平面圖中具有基本上環(huán)形形狀，并且在頂部接合 件1的底壁處包括具有倒V形截面的密封容納凹部2;
底部接合件3，其在平面圖中具有基本上環(huán)形形狀，并且在底部接合 件3的頂壁處包括具有倒V形截面的密封支撐壁4;
多個密封構(gòu)件5，每個密封構(gòu)件在平面圖中都具有基本上環(huán)形形狀， 并且具有倒V形截面，并且密封構(gòu)件5置于頂部接合件1和底部^件3 之間；以及
多個金屬密封支撐環(huán)6,每個金屬密封支撐環(huán)在平面圖中都具有基本 上環(huán)形形狀，并且具有倒V形截面，并且在密封支撐環(huán)6的底壁處包括密 封容納部分7，并且金屬密封支撐環(huán)6與密封構(gòu)件5交替地疊置，
其中密封構(gòu)件由M合成樹脂制成，并且
其中形成有變形允"^午間隙K,用于由于沿軸向X的壓緊力而在密封構(gòu) 件5的底壁5a或底壁5b、以及頂部^^件1的底壁、密封支撐環(huán)6的頂 壁6a和底壁6b、或底部M件3的頂壁3a中至少兩個相對的壁之間壓縮 變形密封構(gòu)件5。
密封構(gòu)件5由聚酰胺樹脂、聚醚醚酮樹脂、聚乙烯樹脂、聚苯乙烯樹 脂或聚氯乙烯樹脂中任意一種制成。優(yōu)選地，密封構(gòu)件5由聚酰胺樹脂或 聚醚醚酮樹脂制成，形成硬的以承受高壓。將密封構(gòu)件5形成為硬質(zhì)的原 因是用于隨著高壓下的變形提供相對于活塞和桿R的良好的隨動能力。因 為密封構(gòu)件5以適當(dāng)?shù)牡纸恿o密地^&接在桿上，所以密封構(gòu)件5具有良 好的密封能力以保證防止泄漏。另外，密封構(gòu)件5由相對硬質(zhì)的合成樹脂 制成，使得密封構(gòu)件5可以具有劣化小的良好耐磨性，產(chǎn)生的磨損消耗小， 并且可以具有高強度和高耐熱特性。
在圖2中，當(dāng)釋ita緊力時，變形允許間隙K由接觸部分8和非接觸 部分9組成，其中接觸部分8形成在密封構(gòu)件5的厚度t的中心平分線M
附近，非接觸部分9的非接觸面積隨著非接觸部分9從接觸部分8延伸而 增加。當(dāng)設(shè)置密封裝置時，通過拉緊組裝頂部接合件l、密封構(gòu)件5、密封 支撐環(huán)6和底部#^件3的拉緊螺栓10，縮小變形允許間隙K。然后，當(dāng) 拉直密封構(gòu)件5的整個形狀后，活塞或者桿R插入密封構(gòu)件5中，4吏得密 封構(gòu)件5由于沿軸向X的壓緊力而變形。
因為接觸部分8形成在以中心平分線M為中心、半徑為r的弧8A上， 所以密封構(gòu)件5被夾在頂部M件1的底壁和密封支撐環(huán)6的頂壁之間。 從而，密封裝置在高壓下具有良好的密封能力。
具體地，根據(jù)第一實施方式，在變形允許間隙K中，密封構(gòu)件5的頂 壁處的傾角01小于形成在頂部#^件1底壁上的密封容納凹部2的傾角 G2，以及小于形成在密封支撐環(huán)6的底壁6b處的密封容納部分7的傾角e2。 另外，密封構(gòu)件5的底壁5b處的傾角03大于密封支撐環(huán)6的頂壁6a處 的傾角04,以及大于底部^件3的頂壁處的傾角94。
更具體地，根據(jù)第一實施方式，如圖i和2中所示，傾角ei和e4每
個都是115度。傾角02和03每個都是120度。但是，這些傾角并不限于 根據(jù)本發(fā)明的這些角度。
另外，非接觸部分9具有基本呈三角形的截面，并且關(guān)于中心平分線 M軸對稱。因此，當(dāng)安裝密封構(gòu)件5時，通過拉緊拉緊螺栓IO，縮小變形 允許間隙K。然后，在拉直密封構(gòu)件5之后，活塞或桿R插入密封構(gòu)件5 中。從而，沿軸向X的壓緊力使密封構(gòu)件5變形以閉合非接觸部分9。從 而防止活塞或桿R超出應(yīng)力極限或彈性極限而過度變形，并且實現(xiàn)了密封 構(gòu)件5的兩側(cè)平衡的變形。因此，由于密封構(gòu)件5受到分狀的高壓，所以 密封構(gòu)件5以適當(dāng)?shù)慕佑|力緊密地接觸活塞或桿R，并且具有良好的密封 能力。另外，在密封構(gòu)件5的內(nèi)圓周處減小了密封構(gòu)件5相對于活塞或桿 R的磨損，增加了密封構(gòu)件5的耐磨性，調(diào)節(jié)了密封構(gòu)件5由于磨擦的受 熱，并且增加了密封構(gòu)件5的壽命。
亳無疑問，根據(jù)第一實施方式的密封構(gòu)件5能夠承受低于100MPa的 壓力以a受高于100MPa的壓力以獲得良好的密封能力。優(yōu)選地，密封 構(gòu)件5承受超過280MPa的壓力，并且具有良好的密封能力以保證防止泄 漏。
具有斜面lla的凸緣部分11形成在密封構(gòu)件5的至少緊密地抵接活塞或桿R的內(nèi)側(cè)壁上，所述斜面lla的截面面積從高壓側(cè)向低壓側(cè)逐漸減小。 由于凸緣部分ll，防止了密封構(gòu)件5的過度變形，并且密封構(gòu)件5對沿軸 向X往復(fù)滑動的活塞或桿R具有良好的隨動能力，并且以適當(dāng)?shù)慕佑|力緊 密地接觸活塞或桿R以具有良好的密封能力。另外，降低了相對于活塞或 桿R的磨損以提高耐磨性。
特別地，斜面lla相對于中心平分線M成傾角a。在第一實施方式中， 傾傾角a是五度。斜面lla的傾角a隨著密封構(gòu)件5的M水平、厚度、 高度等改變。因此，能夠適當(dāng)?shù)馗淖兒驼{(diào)整密封構(gòu)件5相對于活塞或桿R 的密封能力和耐磨性。
另外，頂部#^件1、密封支撐環(huán)6或底部M件3其中任意一個都 由磷青銅(第二類或第三類)、不銹鋼(SUS329J4L)、鋁青銅(第二類或 第三類)、鎳黃銅(第二類或第三類)或鈹銅合金其中任意一種制成。從 而，增加了頂部#^件1、密封支撐環(huán)6或底部M件3的機(jī)械壽命，并 且增加了它們的耐熱性、防銹能力和耐化學(xué)腐蝕性。
為了將密封裝置安裝在例如用于加工和切分材料的高壓均質(zhì)器或者高 壓泵等目標(biāo)設(shè)備B的密封容納凹部12內(nèi)，首先，將頂部^件1和底部 接合件3上下地設(shè)置。然后，密封構(gòu)件5和密封支撐環(huán)6彼此交替疊置于 頂部接合件1和底部^件3之間。然后，蓋上封蓋F，拉緊多個拉緊螺 栓10以減小變形允許間隙K并且拉直密封構(gòu)件5的整個形狀。此時，根 據(jù)目標(biāo)設(shè)備B的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)壓選擇密封構(gòu)件5和密封支撐環(huán)6的數(shù)量。
如圖1和2中所示，在拉緊拉緊螺栓10之前，當(dāng)釋^JE緊力時，在密 封構(gòu)件5的頂壁5a、底壁5b、頂部*件1的底壁、密封支撐環(huán)6的頂 壁6a、底壁6b和底部接合件3的頂壁的兩個相對的壁之間朝高壓側(cè)P形 成變形允許間隙K。
然后，活塞和桿R從封蓋F的頂部插入容納在密封容納凹部12中的 密封組件內(nèi)。然后，除拉緊螺栓IO的拉緊力之外，由于沿軸向X插入活 塞或桿R而產(chǎn)生的壓緊力使密封構(gòu)件5沿軸向X變形。因此，如圖5中所 示，閉合爭個變形允許間隙K。此時，通過閉合變形允許間隙K，減小密 封構(gòu)件5的體積。因此，使得密封構(gòu)件5平穩(wěn)、迅速并且容易地沿軸向、 沿垂直于軸向的徑向、沿周向變形，同時防止了過度變形。因此，密封構(gòu) 件5以適當(dāng)?shù)慕佑|力緊密接觸活塞或桿R以具有良好的密封能力并且防止
泄漏。另外，由于密封構(gòu)件5相對于沿軸向X往復(fù)滑動的活塞或桿R的隨 動能力增加，即使在高壓下檔目標(biāo)設(shè)備B搮作時，也防止超過應(yīng)力極限和 彈性極限的過度變形(參見圖2和4)。從而，活塞和桿R在頂部^件1、 密封構(gòu)件5、密封支撐環(huán)6和底部^件3內(nèi)沿軸向X往復(fù)式且液密地的 滑動。
此時，密封構(gòu)件5的頂壁處的傾角ei小于形成在頂部#^件i的底壁
上的密封容納凹部2的傾角e2，以及小于形成在密封支撐環(huán)6的底壁處的 密封容納部分7的傾角62。另外，密封構(gòu)件5的底壁處的傾角93大于密 封支撐環(huán)6的頂壁處的傾角04，以及大于底部M件3的頂壁處的傾角04。 另外，隨著密封構(gòu)件的頂壁5a、底壁5b從中心平分線M附近的接觸部分 8延伸，形成在所述頂壁和底壁處的變形允許間隙K變寬。因此，當(dāng)沿軸 向X的拉緊螺栓10的壓緊力閉合變形允許間隙K時，密封構(gòu)件5緊密地 接觸頂部接合件1的底壁、密封支撐環(huán)6的頂壁和底壁以及底部^降3 的頂壁。因為密封構(gòu)件5緊密接觸，并且由于所I1供的變形允許間隙K而 具有前述變小的體積，所以防止了超過應(yīng)力極限和彈性極限的過度變形。
此時，當(dāng)釋放拉緊螺栓10的壓緊力時，形成在活塞和桿R的近側(cè)和 遠(yuǎn)側(cè)處的密封構(gòu)件5的非接觸部分9具有基本上呈三角形的截面，并且關(guān) 于中心平分線M呈軸對稱。因此，由于提供了非接觸部分9，所以防止了 密封構(gòu)件5相對于活塞或桿R的過度變形。另外，4吏得壓力變形在關(guān)于中 心平分線M的左右方向上相等。因為一些密封構(gòu)件5承受沿軸線X的分 散高壓，所以密封構(gòu)件5以適當(dāng)?shù)慕佑|力緊密接觸活塞或桿R。
另外，因為變形允許間隙K具有基本呈三角形的截面并且關(guān)于中心平 分線M軸對稱，所以密封構(gòu)件5關(guān)于底部M件3、密封支撐環(huán)6和頂部 #^件1的組^晴度高而沒有偏差。
另外，密封構(gòu)件5由相對硬質(zhì)的合成樹脂一一即聚酰胺樹脂、聚醚醚 酮、聚乙烯樹脂或聚氯乙烯樹脂中任意一種一一制成。另外，相對于中心 平分線M具有例如五度的傾角a以從高壓側(cè)向低壓側(cè)減小密封構(gòu)件5的截 面面積的斜面lla的凸緣部分11形成在密封構(gòu)件5的在至少活塞或桿R 側(cè)的側(cè)壁上，4吏得密封構(gòu)件5的體積減小。因此，4吏得密封構(gòu)件5變形， 同時防止了超過應(yīng)力極限和彈性極限的過度變形，并且密封構(gòu)件5相對于 往復(fù)滑動的活塞或桿R的隨動能力良好。因為密封構(gòu)件5以適當(dāng)?shù)慕佑|力 緊密接觸，所以獲得了良好的密封能力，確保防止泄漏。另外，減小了密
封構(gòu)件5關(guān)于活塞或桿R的磨損，增加了密封構(gòu)件5的耐磨性。從而，密 封構(gòu)件5具有劣化小的良好耐磨性，并且產(chǎn)生的磨損廢料小。另外，由于 密封構(gòu)件5通過與由磷青銅、不銹鋼、鋁青銅、鎳黃銅或鈹銅合金中任意 一種制成的密封支撐環(huán)6交替疊置而受到保護(hù)，所以即使在高壓和壓溫下， 密封構(gòu)件5也保持高強度，并且增加了其機(jī)械壽命。因此，減少了更換新 的密封構(gòu)件5或者清洗磨損廢料的人力，維修檢查變得容易，密封構(gòu)件5 具有良好的耐熱性，并iLA而密封裝置具有高強度和長的機(jī)械壽命以易于 維修檢查，并且具有高耐熱性，另外，其由少量部件組成，并且具有結(jié)構(gòu) 的簡單以允許簡單的生產(chǎn)和組裝。
另外，因為頂部M件1、底部接合件3和密封支撐環(huán)6由磷青銅、 不銹鋼、鋁青銅、鎳黃銅或鈹銅合金中任意一種制成，所以頂部#^件1、 底部接合件3和密封支撐環(huán)6相對于由硬的金屬制成的活塞或桿R的耐磨 性良好、劣化小，并且密封裝置具有高強度和長的機(jī)械壽命，并且具有良 好的耐熱性、良好的防銹能力以及良好的耐化學(xué)腐蝕性。
因此，在根據(jù)第一實施方式的密封構(gòu)件5中，亳無疑問，在小于100MPa 的壓力下、在大于lOOMPa的壓力下，優(yōu)選地，在超過280MPa的壓力下， 防止了超過應(yīng)力極限和彈性極限的過度變形。密封構(gòu)件5相對于活塞或桿 R具有良好的隨動能力，并且以適當(dāng)?shù)慕佑|力緊密地接觸活塞或桿R。因 此，密封構(gòu)件5具有良好的密封能力，確保防止泄漏。另外，密封構(gòu)件5 具有劣化小的良好耐磨性和高強度。因此，密封構(gòu)件5的機(jī)械壽命為在連 續(xù)運行時大于幾百小時，并且密封構(gòu)件5的耐熱性大于120攝氏度。從而， 實現(xiàn)了既具有高壓下的良好密封能力又具有良好的耐磨性、還能夠長時間 運行的高壓密封構(gòu)件。因此，密封構(gòu)件5用于抵靠目標(biāo)設(shè)備B的滑桿、活 塞或柱塞的密封裝置，目標(biāo)設(shè)備B的一個示例為用于在高壓下通過擴(kuò)散、 乳化或粉碎包括在懸濁液中的材料來加工和切分材料的高壓均質(zhì)器，或者 目標(biāo)i史備B的另一示例為高壓泵。密封構(gòu)件5的應(yīng)用非常廣泛。
第二實施方式
參照圖6至9說明根據(jù)本發(fā)明的高壓密封裝置的第二實施方式。
在第二實施方式中，變形允許間隙K形成在密封構(gòu)件5的底壁5b處。 在第一實施方式中，當(dāng)^^放壓緊力時，密封構(gòu)件5的頂壁5a和底壁5b處 都形成變形允許間隙K。在第二實施方式中，形成在密封構(gòu)件5的頂壁5a上的傾角ei基本上與形成在頂部#^件i的底壁上的密封容納凹部2的 傾角e，2以及形成在密封支撐環(huán)6的底壁6b上的密封容納部分7的傾角e，2
相等。另外，形成在密封構(gòu)件5的底壁5b上的傾角e3大于密封支撐環(huán)6 的頂壁6a的傾角04，以及大于底部#^件3的頂壁的傾角04。隨著底壁 5b從中心平分線M附近的接觸部分8延伸，形成在密封構(gòu)件5的底壁5b 處的變形允許間隙K變寬。
特別地，傾角ei、 e3和傾角e，2是120度，傾角04是ii5度。但是， 這些傾角不限于根據(jù)本發(fā)明的這些。
另夕卜，根據(jù)第二實施方式，當(dāng)安裝到目標(biāo)設(shè)備B上時沿軸向X的壓緊 力小于第一實施方式時，變形允許間隙K閉合，4吏得密封構(gòu)件5變形并且 緊密地接觸密封支撐環(huán)6和底部#^件3。另外，因為密封構(gòu)件5由金屬 密封支撐環(huán)6支撐，所以即使在高壓下，也防止了密封構(gòu)件5超過應(yīng)力極 限和彈性極限的過度變形，并且使得密封構(gòu)件5變形。因此，改善了密封 構(gòu)件5相對于活塞或桿R的隨動能力，并且密封構(gòu)件5以適當(dāng)?shù)慕佑|力緊 密地接觸桿R等。因此，密封構(gòu)件5具有良好的密封能力。從而，活塞或 桿R平穩(wěn)、穩(wěn)定地滑動。另外，因為密封支撐環(huán)6由磷青銅、不銹鋼、鋁 青銅、鎳黃銅或鈹銅合金中任意一種制成，所以提高了密封構(gòu)件5相對于 金屬活塞或桿R的耐磨性，并且調(diào)節(jié)了由于磨損而產(chǎn)生的發(fā)熱。
第三實施方式
圖10和13示出才艮據(jù)本發(fā)明的密封裝置的笫三實施方式。
在第三實施方式中，不同于第一實施方式，變形允許間隙K形成在密 封構(gòu)件5的頂壁5a上。即，在第三實施方式中，形成在密封構(gòu)件5的頂壁 5a上的傾角61小于形成在頂部接合件1的底壁上的密封容納凹部2的傾 角02，以及小于形成在密封支撐環(huán)6的底壁6b上的密封容納部分7的傾 角02。另外，形成在密封構(gòu)件5的底壁5b上的傾角03基本上與密封支撐 環(huán)6的頂壁6a的傾角64以M部接合件3的頂壁的傾角04相等。隨著 頂壁5a從中心平分線M附近的接觸部分8延伸，形成在密封構(gòu)件5的頂 壁5a處的變形允"^午間隙K變寬。
根據(jù)第三實施方式，由于沿軸向X的拉緊螺栓10的壓緊力小于第一 實施方式，所以變形允許間隙K閉合，并且密封構(gòu)件5的頂壁5a緊密地 接觸形成在頂部^件1的底壁上的密封容納凹部2以及密封支撐環(huán)6的底壁6b。因為密封構(gòu)件5通過由磷青銅、不銹鋼、鋁青銅、鎳黃銅或鈹銅 合金中任意一種制成的密封支撐環(huán)6支撐，所以4吏得密封構(gòu)件5變形，同 時即使在高壓下也防止超過應(yīng)力極限和彈性極限的過度變形，并且密封構(gòu) 件5相對于往復(fù)滑動活塞或桿R的隨動能力良好。因為密封構(gòu)件5以適當(dāng) 的接觸力緊密接觸，所以獲得了良好的密封能力。從而，活塞或桿R平穩(wěn) 且穩(wěn)定地滑動。另外，因為密封支撐環(huán)6由磷青銅、不銹鋼、鋁青銅、鎳 黃銅或鈹銅^r中任意一種制成，所以密封構(gòu)件5相對于金屬活塞或桿R 的耐磨性增加，并且調(diào)節(jié)了由于磨損引起的發(fā)熱。
雖然通過根據(jù)附圖的示例完全地描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解對于所 屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說其多種變型和改型將很明顯。因此，只要這些 變型和改型不偏離本文限定的本發(fā)明的范圍，它們都應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是包括在 此范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高壓密封裝置，包括頂部接合件，其在平面圖中具有基本上環(huán)形形狀，并且在所述頂部接合件的底壁處包括具有倒V形截面的密封容納凹部；底部接合件，其在平面圖中具有基本上環(huán)形形狀，并且在所述底部接合件的頂壁處包括具有倒V形截面的密封支撐壁；多個密封構(gòu)件，每個所述密封構(gòu)件在平面圖中都具有基本上環(huán)形形狀，并具有倒V形截面，并且置于所述頂部接合件和所述底部接合件之間；以及多個金屬密封支撐環(huán)，每個所述密封支撐環(huán)在平面圖中都具有基本上環(huán)形形狀，并且具有倒V形截面，在所述密封支撐環(huán)的底壁處包括密封容納部分，并且所述多個密封支撐環(huán)與所述多個密封構(gòu)件交替疊置，其中所述密封構(gòu)件由硬質(zhì)合成樹脂制成，并且其中變形允許間隙形成在所述密封構(gòu)件的頂壁和底壁、以及所述頂部接合件的底壁、所述密封支撐環(huán)的頂壁和底壁、或者所述底部接合件的頂壁中至少兩個相對的壁上，以便其由于沿軸向的壓緊力而閉合。
2.如權(quán)利要求l所述的高壓密封裝置，其中當(dāng)釋放所述壓緊力時，產(chǎn)生所述變形允許間隙并且所述變形允許 間隙由接觸部分和非接觸部分組成，所述接觸部分形成在所述密封構(gòu)件的 沿厚度方向的中心平分線附近，并且所述非接觸部分的非接觸面積隨著所 述非接觸部分從所述接觸部分延伸而增加，并且其中當(dāng)設(shè)置所述密封裝置時，通過組裝所述頂部^件、所述密封構(gòu) 件、所述密封支撐環(huán)以及所述底部^件的拉緊螺栓的拉緊力并且通過插 入所述密封構(gòu)件中的活塞或桿的壓緊力，所述變形允許間隙變形以便閉 合。
3.如權(quán)利要求l所述的高壓密封裝置，其中所述密封構(gòu)件的所述頂壁處的傾角小于形成在所述頂部接合件的所述底壁上的所述密封容納凹部的傾角，以及小于形成在所述密封支撐 環(huán)的所述底壁處的所述密封容納部分的傾角，并且其中所述密封構(gòu)件的所迷底壁處的傾角大于所述密封支撐環(huán)的所述 頂壁處的傾角，以及大于所述底部^^降的所述頂壁處的傾角。
4.如權(quán)利要求l所述的高壓密封裝置，其中所述密封構(gòu)件的所述頂壁處的傾角小于形成在所述頂部接合件 的所述底壁上的所述密封容納凹部的傾角，以及小于形成在所述密封支撐 環(huán)的所述底壁處的所述密封容納部分的傾角，其中所述密封構(gòu)件的所述底壁處的傾角大于所述密封支撐環(huán)的所述 頂壁處的傾角，以及大于所述底部^^降的所述頂壁處的傾角，并且其中形成在所述密封構(gòu)件的頂壁和底壁處的所述變形允許間隙隨著 所述頂壁和底壁從置于中心平分線附近的接觸部分的延伸而變寬。
5.如權(quán)利要求l所述的高壓密封裝置，其中所述密封構(gòu)件的所述頂壁處的傾角基本上與形成在所述頂部接 合件的所述底壁上的所述密封容納凹部的傾角、以及形成在所述密封支撐 環(huán)的所述底壁處的所述密封容納部分的傾角相等，其中所述密封構(gòu)件的所述底壁處的傾角大于所述密封支撐環(huán)的所述 頂壁處的傾角，以及大于所述底部M件的所述頂壁處的傾角，并且其中形成在所述密封構(gòu)件的底壁處的所述變形允許間隙隨著所述底 壁從中心平分線附近的接觸部分的延伸而變寬。
6.如權(quán)利要求l所述的高壓密封裝置，其中所述密封構(gòu)件的所述頂壁處的傾角小于形成在所述頂部接合件 的所述底壁上的所述密封容納凹部的傾角，以及小于形成在所述密封支撐 環(huán)的所述底壁處的所述密封容納部分的傾角，其中所述密封構(gòu)件的所述底壁處的傾角基本上與所述密封支撐環(huán)的 所述頂壁處的傾角、以及所述底部^件的所述頂壁處的傾角相等，并且其中形成在所述密封構(gòu)件的所述頂壁處的所述變形允許間隙隨著所 述頂壁從中心平分線附近的接觸部分的延伸而變寬。
7. 如權(quán)利要求l所述的高壓密封裝置，其中在所述密封構(gòu)件的至少與活塞或桿緊密抵接的內(nèi)側(cè)壁上形成有 具有斜面的凸緣部分，所述斜面的截面面積從高壓側(cè)向低壓側(cè)逐漸變小。
8. 如權(quán)利要求l所述的高壓密封裝置，其中所述密封構(gòu)件的內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁關(guān)于中心平分線形成為錐形。
9. 如權(quán)利要求l所述的高壓密封裝置，其中所述密封構(gòu)件由聚酰胺樹脂、聚醚醚酮樹脂、聚乙烯樹脂、聚苯 乙烯樹脂或聚氯乙烯樹脂中任意一種制成。
10. 如權(quán)利要求1所述的高壓密封裝置， 其中所述密封構(gòu)件承受超過100MPa的高壓。
11. 如權(quán)利要求1所述的高壓密封裝置，其中所述頂部接合件、所述密封支撐環(huán)或所述底部^件中任意一個 由磷青銅、不銹鋼、鋁青銅、鎳黃銅或鈹銅合金中任意一種制成。
12. 如權(quán)利要求1所述的高壓密封裝置，其中形成在所述頂部^件的所述底壁、所述密封支撐環(huán)的所述頂壁 以及所述底部^件的所述頂壁上的接觸部分形成為各具有所需半徑的、 以中心平分線為中心的圓弧。
13.如權(quán)利要求1所述的高壓密封裝置，其中形成在所述頂部^件的所述底壁、所述密封支撐環(huán)的所述頂壁 以及所述底部接合件的所述頂壁上的非接觸部分形成為具有基本上三角 形的并關(guān)于中心平分線軸對稱的截面。
14.如權(quán)利要求1所述的高壓密封裝置，其中所述密封構(gòu)件的頂壁、所述密封支撐環(huán)的頂壁以及所述底部^ 件的頂壁相對于中心平分線的各傾角是57.5度，并且其中形成在所述頂部接合件的所述底壁上的所述密封容納凹部以及 形成在所述密封支撐環(huán)的所述底壁上的所述密封容納部分相對于中心平 分線的各傾角是60度。
15.如權(quán)利要求1所述的高壓密封裝置，其中所述密封構(gòu)件的所述頂壁和所述底壁以及形成在所述頂部接合 件的所述底壁上的所述密封容納凹部相對于中心平分線的各傾角是60度， 并且其中所述密封支撐環(huán)的所述頂壁和所述底部接合件的所述頂壁相對 于中心平分線的各傾角是57.5度。
全文摘要
提供了一種高壓密封裝置，包括頂部接合件，其包括具有倒V形截面的密封容納凹部；底部接合件，其包括具有倒V形截面的密封支撐壁；多個密封構(gòu)件，每個密封構(gòu)件都具有倒V形截面，并且置于頂部接合件和底部接合件之間；以及多個密封支撐環(huán)，每個密封支撐環(huán)都具有倒V形截面，并且與密封構(gòu)件交替疊置。密封構(gòu)件由硬質(zhì)合成樹脂制成。變形允許間隙形成在密封構(gòu)件的頂壁或底壁、以及頂部接合件的底壁、密封支撐環(huán)的頂壁和底壁、或底部接合件的頂壁中至少兩個相對的壁上，以便其由于沿軸向X的壓緊力而閉合。
文檔編號F16J15/18GK101196240SQ20071019561
公開日2008年6月11日 申請日期2007年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月6日
發(fā)明者安藤豐祿, 安藤成雄, 安藤正雄 申請人:安藤成雄;安藤正雄;安藤豐祿