具有改良的輔助密封件的機(jī)械密封設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有改良輔助密封件的機(jī)械密封設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]已知的機(jī)械密封設(shè)備中的一系列問(wèn)題為輔助密封件的問(wèn)題，該輔助密封件經(jīng)常在密封環(huán)的后側(cè)，即與密封間隙相反的一側(cè)執(zhí)行密封。為此，輔助密封件必須保持軸向可動(dòng)性，以便在機(jī)器的待機(jī)或緩慢運(yùn)行期間特別是對(duì)軸和殼體之間的軸向偏移進(jìn)行補(bǔ)償并且確保密封。歸因于機(jī)械密封設(shè)備操作期間通常普遍存在的高壓和高溫，輔助密封件塑性變形，接著可能導(dǎo)致在機(jī)器待機(jī)情況下歸因于溫度下降和壓力下降而使輔助密封件在套管狀部件上不期望的收縮。然而，由此可能減小輔助密封件的軸向可動(dòng)性，在機(jī)器的待機(jī)期間或剛重啟時(shí)可能發(fā)生兩個(gè)密封環(huán)之間的泄漏，或者在配置有輔助密封件的密封環(huán)后側(cè)可能發(fā)生泄漏。DE 20 2007 017 783.6 Ul公開(kāi)了一種機(jī)械密封設(shè)備，其中，支撐環(huán)松弛地配置在輔助密封件和密封環(huán)之間，以避免各部分之間的潛在的剪切應(yīng)力，該剪切應(yīng)力也是在高溫以及特別是高機(jī)械應(yīng)力時(shí)由不同部件的不同的熱膨脹引起的。此外，支撐環(huán)和輔助密封件之間布置有PEEK的膜狀中間層。該膜狀中間層還將防止分別由密封環(huán)和輔助密封件的不同熱膨脹系數(shù)引起的不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]因此，本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種具有輔助密封裝置的機(jī)械密封設(shè)備，其在所有操作狀態(tài)下，特別是在待機(jī)期間或待機(jī)之后允許安全并且無(wú)泄漏的密封，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且能以簡(jiǎn)單的方式低成本生產(chǎn)。
[0004]通過(guò)具有方案I的特征的機(jī)械密封設(shè)備實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)。從屬方案示出本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)方案。
[0005]因此，本發(fā)明的具有方案I的特征的機(jī)械密封設(shè)備具有在待機(jī)或緩慢運(yùn)行期間或重啟的情況下確保輔助密封件的充分軸向可動(dòng)性的優(yōu)點(diǎn)。特別地，根據(jù)本發(fā)明能夠防止輔助密封裝置在冷卻后粘在管狀部件上或在管狀部件上收縮，這將防止輔助密封裝置的軸向可動(dòng)性。根據(jù)本發(fā)明這實(shí)現(xiàn)為輔助密封裝置利用環(huán)元件(環(huán)元件部分)和輔助密封件(輔助密封件部分)一體地制成。該環(huán)元件在此配置于輔助密封件的朝向固定密封環(huán)所指的一偵U。輔助密封件和環(huán)元件在此由不同材料制成并且其間具有不可分離的連接，以提供單件式輔助密封裝置。因而，通過(guò)將環(huán)元件固定到輔助密封件以形成單個(gè)部件能夠保持輔助密封裝置的軸向可動(dòng)性。此外，環(huán)元件在密封環(huán)和輔助密封件之間設(shè)置軸向的距離，使得能夠避免特別是在操作期間可能發(fā)生的擠出，即，能夠避免輔助密封件的材料被拉入到密封環(huán)和環(huán)狀部件之間的間隙內(nèi)。
[0006]優(yōu)選地，輔助密封件和環(huán)元件之間的連接是通過(guò)熱方法特別是燒結(jié)連接建立的連接。燒結(jié)連接提供輔助密封件和環(huán)元件之間的不可分離的連接，并且能夠以特別簡(jiǎn)單并且便宜的方式形成。例如，用于輔助密封件和環(huán)元件的顆?；蚍勰钗镔|(zhì)能夠被導(dǎo)入模具并且被燒結(jié)接合，或者可選地，環(huán)元件被燒結(jié)于已生產(chǎn)出的輔助密封件，或者輔助密封件燒結(jié)于環(huán)元件。此外優(yōu)選地，采用其他方法生產(chǎn)的輔助密封裝置可選地也是可能的，例如由至少兩種不同材料制成的單件式注射成型部件，或者采用快速原型法(rapid prototypingmethod)制成，例如借助于激光燒結(jié)法，其中特別地，能夠借助于層狀建立的方式快速并且低成本地生產(chǎn)輔助密封裝置。此外可選地，輔助密封件和環(huán)元件之間的連接是粘接連接。
[0007]此外優(yōu)選地，機(jī)械密封設(shè)備包括用于在軸向上對(duì)輔助密封裝置施力的施力裝置。施力裝置包括壓力環(huán)和施力元件，優(yōu)選地是幾個(gè)彈簧圍繞周向分布，壓力環(huán)抵靠輔助密封件。
[0008]此外優(yōu)選地，壓力環(huán)在軸向上從上方至少部分地夾持輔助密封裝置的輔助密封件。特別地，即使在強(qiáng)烈的溫度變化的情況下，另外通過(guò)壓力環(huán)也能夠由此將輔助密封裝置保持在適當(dāng)位置。壓力環(huán)僅松弛地位于輔助密封裝置上。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選變形，壓力環(huán)在軸向上借助于軸向突起從下方夾持輔助密封件的一部分。由此通過(guò)壓力環(huán)將輔助密封件保持在適當(dāng)位置，這能夠抵消輔助密封件的收縮趨勢(shì)。特別優(yōu)選地，壓力環(huán)從上方和下方夾持輔助密封件的一部分。
[0009]此外優(yōu)選地，壓力環(huán)借助于后夾持部從后方夾持輔助密封件。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選變形，輔助密封裝置的環(huán)元件具有在軸向上延伸的環(huán)狀延伸部。該環(huán)狀延伸部從上方夾持輔助密封件，優(yōu)選地在軸向上至少部分地夾持徑向最外部。由此能夠確保，環(huán)元件優(yōu)選地在輔助密封件的整個(gè)徑向高度的上方延伸，并且另外在軸向上從上方夾持輔助密封件。由此能夠防止特別是可能發(fā)生的并且將導(dǎo)致固定密封環(huán)的傾斜的傾斜力。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的可選的變形，輔助密封裝置的輔助密封件在朝向固定密封環(huán)所指的一側(cè)具有軸向突出的肩部。此外，環(huán)元件包括軸向延伸的環(huán)狀延伸部，其從上方夾持輔助密封件的突出肩部。
[0012]此外優(yōu)選地，連接形成于輔助密封件和環(huán)元件之間的整個(gè)接觸區(qū)域。這確保兩個(gè)部件之間的可靠連接，使得輔助密封裝置作為單件式部件具有長(zhǎng)的使用壽命。此外，能夠以非常可靠的方式傳遞剪切力。
[0013]優(yōu)選地，環(huán)元件包括高性能塑料，特別是PEEK或PEK或PEKEKK。
[0014]特別優(yōu)選地，輔助密封件包括PTFE，環(huán)元件包括PEEK。通過(guò)選擇優(yōu)選的PEEK作為環(huán)元件用的材料確保了:歸因于PEEK環(huán)元件和PTFE輔助密封件之間的穩(wěn)固連接，即使在溫度降低的情況下，壓力環(huán)也能抵消PTFE輔助密封件和PEEK環(huán)元件的收縮趨勢(shì)。因而，能夠減小PEEK環(huán)元件和PTFE輔助密封件上可能的收縮力，并且能夠避免管狀部件上的收縮，使得能夠一直保持輔助密封裝置的軸向可動(dòng)性。此外，通過(guò)較硬的PEEK環(huán)元件能夠避免較軟的PTFE輔助密封件擠入管狀部件和固定密封環(huán)之間的間隙內(nèi)。因此，用于環(huán)元件的擠壓穩(wěn)定性材料的使用還使得固定密封環(huán)和管狀部件之間的所述間隙減小?？蛇x地，包括PEEK的材料混合物能夠用作環(huán)元件所使用的材料，包括PTFE的材料混合物用于輔助密封件。
[0015]優(yōu)選地，輔助密封裝置的環(huán)元件在朝向管狀部件所指的一側(cè)具有長(zhǎng)度LI，輔助密封件在朝向管狀部件所指的一側(cè)具有軸向上的長(zhǎng)度L2，長(zhǎng)度L2是長(zhǎng)度LI的至少兩倍長(zhǎng)，優(yōu)選地為三倍長(zhǎng)。特別優(yōu)選地，長(zhǎng)度LI在0.1mm至2mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在0.4mm和0.8mm之間。優(yōu)選地，輔助密封件的軸向長(zhǎng)度L2在2mm至12mm的范圍內(nèi)，特別是4mm至1mm的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在3mm和8mm之間，優(yōu)選地在3mm和6mm之間。此外優(yōu)選地，單件式輔助密封裝置的總長(zhǎng)L3不大于14_。換言之，長(zhǎng)度L1+L2的和不大于14_。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選變形，在輔助密封裝置和壓力環(huán)之間設(shè)置形狀匹配連接。形狀匹配連接特別地形成于輔助密封件和壓力環(huán)之間。特別優(yōu)選地，輔助密封裝置以從壓力環(huán)懸掛的方式配置于壓力環(huán)，即，壓力環(huán)從下方夾持輔助密封裝置的一部分，特別是還使得歸因于該方法的壓力環(huán)保持輔助密封裝置，在輔助密封裝置的冷卻期間不期望的收縮變得更不可能。特別優(yōu)選地，借助于環(huán)狀銷式固定(annular anchorage)在輔助密封裝置和壓力環(huán)之間形成形狀匹配連接，其中優(yōu)選地，輔助密封件包括容納在壓力環(huán)的環(huán)狀槽內(nèi)的環(huán)狀突起部。
[0017]此外優(yōu)選地，機(jī)械密封設(shè)備是用于密封氣體介質(zhì)的氣體密封件?？蛇x地，機(jī)械密封設(shè)備優(yōu)選地是用于密封液體介質(zhì)或氣液混合物的液體密封件。
【附圖說(shuō)明】
[0018]現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。在圖中，
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的機(jī)械密封設(shè)備的示意性截面圖。
[0020]圖2是圖1的輔助密封裝置的放大圖。
[0021]圖3是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的機(jī)械密封設(shè)備的示意性截面圖。
[0022]圖4是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的機(jī)械密封設(shè)備的示意性截面圖。
[0023]圖5是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的機(jī)械密封設(shè)備的示意性截面圖。
[0024]圖6是圖5的輔助密封裝置的放大圖，以及
[0025]圖7至圖10示出本發(fā)明的輔助密封裝置的另外的優(yōu)選替換。
【具體實(shí)施方式】
[0026]在以下說(shuō)明的實(shí)施方式中，相同的或技術(shù)功能相同的部件由相同的附圖標(biāo)記表不O
[0027]現(xiàn)在參考圖1和圖2詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的機(jī)械密封設(shè)備I。
[0028]如圖1中能夠看到的，機(jī)械密封設(shè)備I包括轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械密封環(huán)2和固定密封環(huán)3，以已知的方式在兩者之間形成密封間隙4。旋轉(zhuǎn)密封環(huán)3連接到諸如軸等的轉(zhuǎn)動(dòng)部件(未示出)。圖1中所示的機(jī)械密封設(shè)備I是所謂的壓力密封件，其密封壓力區(qū)域10內(nèi)的加壓氣體使加壓氣體不受大氣區(qū)域11影響。
[0029]機(jī)械密封設(shè)備I還包括單件式輔助密封裝置5和分離的壓力環(huán)6。輔助密封裝置5包括適當(dāng)?shù)妮o助密封件51和環(huán)元件52，環(huán)元件52不可分離地連接到輔助密封件51。在該實(shí)施方式中，輔助密封件51和環(huán)元件52由不同的燒結(jié)材料制成，使得在輔助密封件51和環(huán)元件52之間形成燒結(jié)連接53。該燒結(jié)連接53是不可分離的，以便形成單件式輔助密封裝置。根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語(yǔ)“不可分離”是指只有通過(guò)破壞才能分離的連接。對(duì)于燒結(jié)材料，在本實(shí)施方式中，PTFE用于輔助密封件51，PEEK用于環(huán)元件52，或者混合所述材料。
[0030]特別是如圖2中能夠看到的，在此，環(huán)元件52在軸向X-X上的長(zhǎng)度LI是輔助密封件51在軸向上的長(zhǎng)度L2的大約1/3。總長(zhǎng)度L3 = (L1+L2) <14mm。此外，輔助密封件51的徑向高度H2為環(huán)元件52的徑向高度Hl的至少兩倍大。(參見(jiàn)圖2)。
[0031]機(jī)械密封件I還包括具有施力元件7的施力裝置，在本實(shí)施方式中為彈簧。施力元件7對(duì)分離的壓力環(huán)6施加軸向上的力，壓力環(huán)6將施力經(jīng)由單件式輔助密封裝置5傳遞到固定密封環(huán)3。在待機(jī)狀態(tài)或當(dāng)啟動(dòng)或關(guān)閉機(jī)器時(shí)，介質(zhì)經(jīng)由機(jī)械密封4從壓力區(qū)域10進(jìn)入大氣區(qū)域11，固定密封環(huán)3因而在軸向上壓抵旋轉(zhuǎn)密封環(huán)2。
[0032]因此，單件式輔助密封裝置5必須在所有操作狀態(tài)下密封殼體9的管狀部件8。管狀部件8包括輔助密封裝置5所密封的外密封面8a。在操作期間，輔助密封件51密封外密封面8a，環(huán)元件52密封固定密封環(huán)3的后部3a。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的單件式輔助密封裝置5由此能夠提供由兩種不同材料制成的一件式部件。環(huán)元件52特別是提供朝向密封環(huán)3減小的徑向摩擦力。由于環(huán)元件52以平面的方式經(jīng)由燒結(jié)連接53連接到輔助密封件51，因此特別是在機(jī)器的待機(jī)或冷卻期間，具有減小的單件式輔助密封裝置5在管狀部件上收縮的風(fēng)險(xiǎn)。特別是在待機(jī)期間或剛啟動(dòng)或關(guān)閉時(shí)，能夠避免通過(guò)兩個(gè)密封環(huán)之間的密封間隙4產(chǎn)生泄漏的情況，該泄露是由于單件式輔助密封裝置5粘在(stuck on)管狀部件8上而使固定密封環(huán)3不能進(jìn)行軸向運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的。。此外，由與輔助密