CN101688612B - 机械密封装置，和泵 - Google Patents

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Abstract

描述一种机械密封装置和包括机械密封装置的一种泵。该密封装置包括第1密封元件(11)和夹持第1密封元件的第1夹持元件(12)。第1密封元件(11)构成第1密封表面(13)、相反的背表面(14)和外周边表面(15)。第1夹持元件有支持表面(16)和内表面(17)。构成第2密封表面(22)的第2密封元件(21)相对第1密封元件围绕转动轴线(X)是转动的，从而使第1密封表面(13)在径向平面中密封地紧靠着第2密封表面(22)。将弹性体元件(30)设置在外周边表面(15)和内表面之间。相反的背表面紧紧地靠着支持表面。

Description

机械密封装置,和泵
技术领域
本发明整体涉及机械密封装置，它包括或构成设备的一部分，该部分是伸展通过要密封通道的转轴。特别是，本发明涉及按照权利要求1的序言的机械密封装置，和涉及按照权利要求13的序言的泵。
背景技术
在各种各样的应用中可以使用这样的机械密封装置。例如，用于泵打液体的泵中可以使用这样的机械密封装置。通过在第1密封元件径向外侧装设的外周边螺纹可将第1夹持元件连接在泵的壳体。在操作时，可能将在泵壳体中存在的可能的应力通过螺纹传送给第1密封元件，因而产生不平的状态和导致泄漏。
借助装设在第1密封元件的外周边表面和第1夹持元件的内表面之间的弹性体元件，有可能纠正这个问题。这样的解决方案公开在美国专利US-A-3,291,493号中。
但是，用这个解决办法常常由橡胶制成的弹性体元件会与要泵打的液体接触。由于卫生的原因，在泵的液体和弹性体元件的橡胶之间这样的接触在许多应用中是不希望的，如在医疗的应用或在食品工业中。
US-A-3,291,493公开了包括第1机械部分和第2机械部分的一种机械密封装置。将第1密封环连接在第1机械部分和将第2密封环连接在第2机械部分。第2密封环被围绕该密封环内角伸展的垫片元件包围。
US-A-5,758,880公开了有相同解决办法的一种机械密封装置，其中由围绕该密封元件的角伸展的弹性体元件支持陶瓷的密封元件。
EP-A-798499公开了别的机械密封装置，它包括安装在轴上的转动的密封元件，和通过弹性体环由夹持组件支持的相对的静止的密封元件。在这种情况下该弹性体环也围绕静止的密封元件的内角伸展。
GB-A-2044862公开了一种机械密封装置，它有转动的密封元件和通过O型环支持在壳体中的相对的静止密封元件。
发明内容
本发明的目的是要纠正上面讨论的各种问题。特别是，目的在于一种机械密封装置，它能防止将在夹持元件和壳体之间连接的应力传送到密封表面，和它能避免弹性体元件和要密封的介质之间的接触。
通过起初定义的机械密封装置达到了这个目的，它的特征在于第1密封元件的相反的背表面紧紧地靠着第1夹持元件的支持表面。
由于第1密封元件相反的背表面紧紧地或密封地紧靠着第1夹持元件的支持表面，有效地防止要密封的任何介质到达弹性体元件，该弹性体元件径向设置在第1密封元件的相反的背表面和第1夹持元件的支持表面之间的紧靠区域的外侧。同时，弹性体元件允许第1密封元件沿着径向平面进行少许的运动，从而可以减少或防止任何可能的应力从第1夹持元件的连接传送到任何组件，例如象壳体的外部组件。
按照本发明的实施例，外周边表面和内表面对转动轴线是同心的。
按照本发明别的实施例，相反的背表面和支持表面伸展在相对转动轴线的径向平面中。借助这样的径向表面，可以使背表面和支持表面之间的紧靠变得非常紧密从而没有介质可以通过紧靠的区域。
按照本发明别的实施例，第1密封元件包括环绕的凹槽，其中弹性体元件包括伸入到该凹槽中的环形突缘。因此这样的弹性体元件环形突缘将啮合在环绕的凹槽中，从而在该机械密封装置操作期间将弹性体元件牢固地夹持在第1密封元件的外周边表面和第1夹持元件的内表面之间。有利地，环绕的凹槽从外周边表面向内伸展。原理上可将环绕的凹槽装设在外周边表面上的任何位置。按照优选的实施例，在由相反的背表面和外周边表面之间形成的角处设置环绕的凹槽。
按照本发明别的实施例，第1夹持元件包括锁定机构，它适合将弹性体元件固定在外周边表面和内表面之间，和适合固定背表面紧紧压着支持表面。作为环绕突缘和环形凹槽的替代或补充可以装设这样的锁定机构。有利地，锁定机构可以包括从内表面轴向突出的锁定突缘并使突缘朝外周边表面弯曲。通过这样弯曲的突缘，将使弹性体元件压在第1密封元件的外周边表面上因而将其牢固地夹持在所需的位置中。还有，第1密封元件的外周边表面可以有朝向第1密封表面的倾斜表面部分，其中可以设置锁定突缘在倾斜表面部分相对面和外侧。
按照本发明别的实施例，第1和第2密封元件由选自包括金属材料、陶瓷材料、碳化物材料和氮化物材料的一组材料中的一种材料制成。
按照本发明别的实施例，第1夹持元件由硬的、非弹性材料制成。
按照本发明别的实施例，使第1夹持元件通过螺纹啮合啮合在壳体中。
借助起初定义的泵也达到了该目的，它的特征在于第1密封元件的相反的背表面紧紧地靠着第1夹持元件的支持表面。第1部分可以包括借助螺纹啮合与第1夹持元件啮合的壳体，和第2部分可以包括轴。
附图说明
现在通过实例对各实施例的描述和参考附图更详细地解释本发明。
图1公开穿过按照本发明第1实施例的机械密封装置的剖面图。
图2公开穿过按照本发明第2实施例的机械密封装置的剖面图。
图3公开穿过按照本发明第3实施例的机械密封装置的剖面图。
具体实施方式
图1公开的机械密封装置包括第1部分1和第2部分2。在公开的实施例中，机械密封装置是包含在泵内。在下面的描述中，将描述这种泵的应用，尽管应注意到该机械密封装置也可使用在其他的应用中，包括伸展通过在壳体或类似物中通道的转轴，如混合器或搅拌器。
在公开的各实施例中，第1部分1是基本上静止的，而第2部分2是围绕转动轴线X转动的。但是请注意，第1部分1可以是转动的而第2部分2可以是静止的或基本上静止的。也可以让第1部分1和第2部分2两者都以不同的转速转动。
第1部分包括第1密封元件11和用于夹持第1密封元件11的第1夹持元件12。第1密封元件1构成第1密封表面13、相反的背表面14和外周边表面15。第1密封表面13和相反的背表面14是互相平行的和平行于相对于转动轴线X的径向平面。第1夹持元件12有支持表面16和内表面17。外周边表面15和内表面17相对转动轴线X是同心的。
第1部分1还包括壳体或被安装在壳体18内。在各实施例中公开的壳体18是静止的或基本上静止的。通过用19示意表示的螺纹啮合，将第1夹持元件12连接到壳体18。第1夹持元件12包括与通过壳体18的一个开口的内螺纹啮合的外周边螺纹。
第2部分2包括构成第2密封表面22的第2密封元件21。第2部分2还包括转轴或被安装在转轴23上。第2密封元件21相对转轴23沿着转动轴线X可以轴向移动，但是通过任何合适的连接元件24在外周边方向将它固定在转轴23上。
在操作时，有第1密封元件11的第1部分1和有第2密封元件21的第2部分2相对转动的轴线X是互相转动的关系，从而在互相转动时使第1密封表面13紧紧地和密封地紧靠在第2密封表面22处于相对转动轴线X的一个径向平面中。通过弹簧元件25迫使第2密封元件21朝向第1密封元件11。
在公开的泵的应用中，轴23带着示意表示的泵的叶轮26。
如在各图中清楚可见那样，第1密封元件11的相反的背表面14紧靠在第1夹持元件12的支持表面16。优选地，表面14和16是平的，或基本上是平的，并这样构形的以便达到紧紧地靠着，即表面14和16互相紧紧地或密封地紧靠着。由于弹簧元件25，将迫使相反的背表面14和支持表面16互相紧靠着。
第1部分1还包括弹性体元件30，将它装设在第1密封元件11的外周边表面15和第1夹持元件12的内表面17之间。第1密封元件11包括环绕的凹槽31，它从外周边表面15向内伸展和在第1实施例中将它设置在相反的背表面14和外周边表面15之间的角。弹性体元件30包括环形突缘32，它与环绕的凹槽31互补并向内伸展到槽31内。在第1实施例中，弹性体元件30将紧靠着第1夹持元件12的支持表面16和内表面17。由于凹槽31和环形突缘32，弹性体元件30将被固定在第1密封元件11的外周边表面15和第1夹持元件12的内表面17之间形成的环绕的环形空间内。
另外，第1夹持元件12可以包括适合将弹性体元件30固定在外周边表面15和内表面17之间的锁定机构40。在第1实施例中锁定机构40是从内表面17轴向突出的锁定突缘41。当将第1密封元件11和弹性体元件30安装在第1夹持元件12内时，将锁定突缘41稍微弯向第1密封元件11的外周边表面15。锁定突缘41的这种弯曲进一步将弹性体元件30固定在外周边表面15和内表面17之间的环形空间内。优选地，外周边表面15可以有倾斜的表面部分15’朝第1密封表面13倾斜。将锁定突缘41设置在倾斜表面部分15’的对面和外面用于与倾斜表面部分15’基本平行地伸展。
可以用任何合适的弹性聚合物材料、合成橡胶或天然橡胶制造弹性体元件30。
第1密封元件11和第2密封元件12优选地用选自包括金属材料、陶瓷材料、碳化物材料和氮化物材料的材料组中的一种材料制成。第1夹持元件12优选地用硬的、非弹性材料、如金属材料制成。
图2公开了第2实施例，它与第1实施例的不同之处仅在于弹性体元件30的环形突缘32在离相反的背表面14一段距离处伸向外周边表面15。
图3公开了第3实施例，它与第1实施例的差别在于代替锁定突缘41的锁定机构40，它包括沿着相对转动轴线的一个径向平面伸展的锁定环42，该环通过任何合适的连接，如几个螺钉43附连到第1夹持元件12。按照第3元件，它还可以免除第1密封元件11外周边表面15的倾斜表面部分15’。
本发明不受公开的各实施例的限制但可以在下面权利要求书的范畴内改变和修改。
请注意第1密封元件、第1夹持元件和弹性体元件作为替代物可以是转动的和连接在转轴，而将第2密封元件连接在静止的壳体。

Claims (15)

1.一种机械密封装置，包括：
包括第1密封元件(11)和用于夹持第1密封元件(11)的第1夹持元件(12)的第一部分(1)，其中第1密封元件(11)形成有第1密封表面(13)、相反的背表面(14)和外周边表面(15)，和其中第1夹持元件(12)具有支持表面(16)和内表面(17)，和
包括形成有第2密封表面(22)的第2密封元件(21)的第2部分(2)，
其中第1部分(1)和第2部分(2)相对于转动轴线(X)是互相转动的关系，从而使第1密封表面(13)在相对于转动轴线(X)的径向平面中密封地紧靠着第2密封表面(22)，和
其中在第1密封元件(11)的外周边表面(15)和第1夹持元件(12)的内表面(17)之间装设弹性体元件(30)，和
其中第1密封元件(11)的相反的背表面(14)紧紧地靠着第1夹持元件的支持表面(16)，
其特征在于，第1密封元件(11)包括环绕的凹槽(31)，弹性体元件(30)包括向内伸展到凹槽(31)中的环形突缘(32)和第1夹持元件包括锁定机构(40)，该锁定机构(40)适合将弹性体元件(30)固定在外周边表面(15)和内表面(17)之间。
2.按照权利要求1所述的机械密封装置，其特征在于，外周边表面(15)和内表面(17)相对于转动轴线(X)是同心的。
3.按照权利要求1和2中任一项所述的机械密封装置，其特征在于，相反的背表面(14)和支持表面(16)在相对于转动轴线(X)的径向平面中伸展。
4.按照权利要求1-2中任一项所述的机械密封装置，其特征在于，环绕的凹槽(31)从外周边表面(15)向内伸展。
5.按照权利要求4所述的机械密封装置，其特征在于，将环绕的凹槽(31)设置在相反的背表面(14)和外周边表面(15)之间。
6.按照权利要求1-2中任一项所述的机械密封装置，其特征在于，锁定机构(40)包括从内表面(17)轴向突出并弯向外周边表面(15)的锁定突缘(41)。
7.按照权利要求1-2中任一项所述的机械密封装置，其特征在于，外周边表面(15)具有向第1密封表面(13)倾斜的倾斜表面部分(15’)。
8.按照权利要求6所述的机械密封装置，其特征在于，外周边表面(15)具有向第1密封表面(13)倾斜的倾斜表面部分(15’)，在倾斜表面部分(15’)的外侧和对面装设锁定突缘(41)。
9.按照权利要求1-2中任一项所述的机械密封装置，其特征在于，第1和第2密封元件(11、21)是由选自包括金属材料、陶瓷材料、碳化物材料和氮化物材料的一组材料的材料制成。
10.按照权利要求1-2中任一项所述的机械密封装置，其特征在于，第1夹持元件(12)是用硬的非弹性材料制成。
11.按照权利要求1-2中任一项所述的机械密封装置，其特征在于，借助螺纹啮合(19)将第1夹持元件(12)接合在壳体(18)中。
12.一种包括机械密封装置的泵，其中该机械密封装置包括：
包括第1密封元件(11)和用于夹持第1密封元件(11)的第1夹持元件(12)的第1部分(1)，其中第1密封元件(11)形成有第1密封表面(13)、相反的背表面(14)和外周边表面(15)，和其中第1夹持元件(12)具有支持表面(16)和内表面(17)，和
包括形成第2密封表面(22)的第2密封元件(21)的第2部分(2)，
其中第1部分(1)和第2部分(2)相对于转动轴线(X)互相是转动的关系，从而使第1密封表面(13)在相对于转动轴线(X)的径向平面中密封地紧靠着第2密封表面(22)，
其中在第1密封元件(11)的外周边表面(15)和第1夹持元件(12)的内表面(17)之间装设弹性体元件(30)，和
其中第1密封元件(11)的相反的背表面(14)紧紧地靠着第1夹持元件的支持表面(16)，
其特征在于，第1密封元件(11)包括环绕的凹槽(31)，弹性体元件(30)包括向内伸展到凹槽(31)中的环形突缘(32)和第1夹持元件包括锁定机构(40)，该锁定机构(40)适合将弹性体元件(30)固定在外周边表面(15)和内表面(17)之间。
13.按照权利要求12所述的泵，其特征在于第1部分包括壳体(18)。
14.按照权利要求13所述的泵，其特征在于，借助螺纹连接(19)将第1夹持元件(12)接合在壳体(18)中。
15.按照权利要求12至14中任一项所述的泵，其特征在于，第2部分包括轴(23)。
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