CN102844595B - 分离式密封组件和方法 - Google Patents

Abstract

一种分离式机械端面密封组件，具有分离式压盖板组件、分离式配合密封环组件、分离式主密封环组件和分离式偏压组件。分段的配合密封环作为预装配子组件通过弹性连接条被轴向和径向支撑在分段的配合环适配器上，并且所述弹性连接条轴向非刚性地支撑所述配合环适配器组件中的所述配合密封环。轴向能移动的主密封环组件包括分段的主密封环。所述偏压组件被预装配到所述压盖板组件中并促使所述主密封环与所述配合密封环成密封关系。

Description

分离式密封组件和方法

相关申请的交叉引用

本申请依据美国法典第35章第119条要求于2010年3月15日递交的名称为“分离式密封装置”的美国临时专利申请第61/313,975号的优先权，其通过引用被全部并入。

技术领域

本公开大致涉及用于旋转设备的密封装置。更具体而言，本公开涉及一种用于保持流体在壳体和旋转轴之间穿过的分离式机械端面密封组件以及在所述壳体与所述旋转轴之间安装所述分离式机械端面密封组件的方法。

背景技术

用于密封诸如那些已发现的旋转轴的（例如叶轮轴与泵的壳体之间的）机械端面密封组件是已知的。在一些应用中，在旋转轴的自由端不能接近的场合中安装、更换以及维护这种密封组件，例如由于其被连接到发动机或操作旋转轴的其它原动机。

为了能够在这些环境中安装、维护或更换密封部件，完全分离式机械端面密封装置已被创造出。这些完全分离式接卸端面密封装置典型地包括两个分离的相对旋转的密封面限定环。环具有以面密封关系布置的滑动径向面。环中典型为轴向静止的一个被称为配合环。其可被连接到旋转轴并被配置为随旋转轴旋转。轴向能移动的通常被称为主环的第二环可在其离开壳体的地方被包含在围绕轴的压盖板形式的静止壳体中。两个环通过轴向预载部件而彼此接触，以在相对旋转面之间提供滑动密封。配合密封环和主密封环以及所有关联的围绕和支撑部件典型地以沿直径的方式被分离，以在不需要接近轴的自由端的情况下能够围绕旋转轴安装。

已知的完全分离式密封结构的实例可在第5662340号、第5961122号、第6485023号或其它美国专利中获知。这种密封件包括半圆形段形式的分离式密封面限定环、用于主环和配合环的关联的半圆形承载器、二次密封件、环与承载器之间的常见的弹性环或条和轴向促使主环与轴向静止配合环成面向密封关系的半圆形段的预载元件。密封部件被设置在被紧固到与轴成围绕关系的壳体的压盖板中，并提供流体密封功能。

包括配合密封面限定环和主密封面限定环的部件被沿直径分离为半或段（halvesorsegments）。密封面限定环半典型地被预装配到有时被称为适配器的承载器中，承载器保持面限定环段，直到密封装置被安装并紧固到旋转轴和壳体。通常，被连接到承载器的销阻止环半在安装之前和安装过程中以及完成装配过程时从关联的承载器脱落。

尽管分离式密封组件的上述实例在提供在不接近轴的自由端的情况下能被围绕轴装配的密封装置时是有效的，但是它们承受某些重要的缺点。一个这种缺点是在完成壳体和轴之间的分离式机械端面密封组件的安装及装配之前需要使用粘结剂将各种弹性密封元件保持在适当位置。另一个缺点是安装者不能在安装过程中从视觉上检查两个面限定密封环之间的面接触。将密封环半引入筒中导致在视野被遮住的环密封件在安装过程中的密封接合。

另外，已知设计依赖每一个密封环段在筒被围绕旋转轴放置以及两半连接在一起的安装过程中相对于装配筒的合适的最后的定位。而环在这种条件下的合适的定位是典型可能的，密封环段与其筒之间的未被安装者注意到的碎片的任何干扰可能导致已完成的密封组件的未对准，这可影响性能和耐久性。

在具有诸如附接有配合环段的配合环承载器段和附接有主环段的主环承载器段的预装配部件的分离式机械端面密封组件中，还存在的情况在于其中密封环段被刚性支撑在它们相应的承载器中。因此，源于密封面限定段的轴向非刚性支撑的优点是不可得到的。

发明内容

本公开的分离式机械端面密封组件提供一种装置，在这种装置中，已知密封件的缺点被克服。所公开的分离式端面密封组件包括预装配的配合环组件，其中弹性连接条相对于其关联的承载器弹性保持所述配合密封环的每一个段以在安装之前提供轴向和径向支撑。所述弹性连接条为所述装配的机构中的配合密封环提供轴向非刚性支撑。而且，主环段在没有单独的承载器元件的情况下被围绕旋转轴单独地装配，以使安装者能够从视觉上检查其与所述配合环的界面。以这种方式，与盲目安装关联的对准问题被避免。再者，没有粘结剂被用于固定本公开的分离式机械端面密封组件中的预装配部件，或者粘结剂不是必需的。

附图说明

图1为根据本公开的分离式机械端面密封组件的剖视透视图。

图2为被安装在壳体和轴之间的图1所示的分离式机械端面密封组件的外侧视角的正视图。

图3为沿图2的线3-3截取的图2所示的分离式机械端面密封组件的横截面的局部视图。

图3a为沿图12的线3a-3a截取的图3的装置的一部分的回转局部横截面侧视图，其示出偏压组件的特定细节。

图3b为沿图12的线3a-3a截取的图3的装置的一部分的回转局部横截面侧剖视图，其示出偏压组件的其它特定细节。

图4为根据本公开的配合环适配器组件、配合密封环和弹性连接条的一部分的放大比例的局部分解横截面视图。

图5为图4中所示的部件在装配状态中的放大比例的局部横截面视图。

图6为根据本公开的配合环适配器组件的部分被剖开的外侧视角的平面视图。

图7为本公开的分离式机械端面密封件的配合环组件和主环组件的剖视透视图。

图8为根据本公开的主环组件的外侧视角的局部为剖面的平面视图。

图9为沿图8的线9-9截取的图9的主环组件的横截面。

图10为根据本公开的压盖板段的内侧视角的局部剖开平面视图。

图11为根据本公开的压盖板段的端视图。

图12为本公开的分离式机械端面密封组件的偏压环段的平面视图。

图13为本公开的压盖板组件的内侧视角的局部平面视图。

具体实施方式

分离式机械端面密封组件通常被标示为90，其例示本公开并体现本公开的特征、进步和优点。在图1中示出分离式机械端面密封组件90的剖视透视图，在图2中示出分离式机械端面密封组件90的外侧视角的正视图，在图3中示出分离式机械端面密封组件90的局部侧视截面图。为进一步清晰起见，在另外的图中示出该组件部件的特定结构和关系。

如例示，分离式机械端面密封组件90被安装而为在外侧面93处延伸穿过壳体92的旋转轴91提供流体紧密密封。壳体92可包括具有旋转叶轮的泵（未示出）以给壳体内的液体增压。在本公开中，术语“内侧”意指朝向壳体的内部，而术语“外侧”意指朝向壳体的外部。类似地，“内部”或“向内”意指径向朝向密封组件的纵向中心线，“外部”或“向外”意指径向远离径向中心线。

同样重要的是，认识到在整个说明书中被描述为“环形”的或被称为“环”的部件实际是沿直径线被分离并被形成两个半圆形段。类似地，某些弹性部件可被描述为环，但其实际是具有邻接端部并被弯曲成半圆形以合作地形成圆形密封环结构的线性段。

分离式机械端面密封组件90包括压盖板组件100、配合环组件200、主环组件300和偏压组件400。如图3所示，压盖板组件100沿其内侧面107被紧固到围绕轴91的壳体92的外侧面93。压盖板组件100限定围绕轴91的环形密封腔94，被装配的密封件的部件在环形密封腔94内操作。

压盖板组件100包括借助在界面处邻接的面向横向端部109分离的压盖板段110。每一个段110均包括法兰部分112和主体部分114。段110中的一个包括邻近横向端部109的铣制台阶108。图1和2中最佳示出，段110包括开在每一个横向端部109处的具有无螺纹的沉孔105的螺纹孔。压盖板段110中的另一个包括螺纹孔106，螺纹孔106在段110被定位成横向端部109邻接时与沉孔105对准。具有无螺纹的柄137的紧固螺栓135被旋拧穿过第一段的孔。螺栓135使螺纹端位于无螺纹的沉孔105中，直到其被用于将压盖板段110连接在一起。它们随后被旋拧到另一段110中的对准的螺纹孔106中，以将段紧固在一起形成压盖板组件110。图10和11示出，销钉131被紧固在每一个压盖板端110的一个横向端部109中。销钉131接合另一个压盖板段110的横向端部109中的配合孔以确保段的对准。

每一个压盖板段110的法兰部分112具有狭槽116，螺栓139或其它紧固件延伸穿过狭槽116以在安装面93处将分离式机械端面密封组件90连接到壳体92。每一个压盖板段110的主体部分114的内侧面107包括半圆形密封槽117，密封槽117接纳被压缩为与壳体92的外侧安装面93流体紧密接触的O形环形弹性密封条119。特别地，半圆形密封槽117具有锥形横截面，使得其开口稍微小于O形环型密封条119的外径。这种关系导致条119被保持在槽117中。

如图3和图11所示，每一个压盖板段110的主体部分114中的半圆形密封环槽124开向密封腔94。O形环形弹性密封条126被提供在槽124中。如同将被阐述的那样，密封条126提供轴向能移动的主环组件300与压盖板组件100之间的二次密封。如同槽117的情况，槽124的入口小于O形环形密封条126的直径，以将该条保持在槽124中。

如图10所示，O形环形密封条119稍微长于槽117的半圆形长度。延伸端在压盖板段110接合时被压缩在一起。条126稍微长于槽124的半圆形长度。延伸端在压盖板段110接合时被压缩在一起，以形成流体紧密密封。

如图11所示，特别地，每一个压盖板段110的一个横向端部109在被合适地形成的槽中被提供有弹性密封元件140。弹性密封元件140可被模制为弹性密封条119的整体部分、弹性密封条126的整体部分或二者的整体部分。在每一个段110中的一个横向面上提供一个这种密封元件140。在段110连接时，其密封抵靠另一段的横向端部109的相对面。

压盖板段110的主体部分114限定密封腔94的包含偏压组件400的偏压腔部分127。径向环形壁128限定压盖板段110的外侧范围。随着段110被装配在一起，径向环形壁128限定面向内侧的径向环形的面向内侧的反应表面129，偏压组件400抵靠该表面129起作用，以促使主环组件300朝向配合环组件200。

偏压腔部分127包括在径向环形壁128与从半圆形密封环槽124向外侧间隔的径向环形凸缘132之间延伸的轴向圆柱形壁130。该凸缘提供径向邻接表面133，偏压组件400在完成压盖板组件100到壳体92的外侧安装面93上的安装之前被促使抵靠该径向邻接表面133。

图3a和图10示出，每一个段110的径向壁128包括两个孔125，每一个孔125均被定位在与横向端部109成大约30度（30°）的径向线上。在完全装配的分离式机械端面密封组件90中，孔125与偏压组件400的元件协作以抵制主环组件300的旋转。

现在参见图1和图3，特别地参见图6和图7，配合环组件200被紧固以随轴91旋转。配合环组件200包括沿直径分离的密封面，该沿直径分离的密封面限定弹性或轴向非刚性地被支撑在弹性连接条240上的配合环承载器或适配器组件250内的配合密封环230。根据特定的密封应用，限定密封环段的面可由碳化硅或陶瓷制成。

配合密封环230的尺寸适于自由地围绕轴91并被断开为具有沿界面234接合的径向端部两个半圆形段。被连接的环段形成面向外侧的连续的径向环形密封面236。在相对的、径向内侧面237上，配合密封环230的段的每一个包括径向狭槽238，图3和图6最佳示出。径向狭槽238位于界面234处被接合端部的中间。

图4和图5最佳示出，配合密封环230包括轴向向外圆柱形表面242。其进一步限定面向内侧的径向环形表面243和最外部的轴向圆柱形表面244。轴向向外圆柱形表面242通过指向外侧的径向俘获槽245被连接到面向内侧的径向环形表面243。指向内部的轴向捕获槽246从指向外侧的径向捕获槽245的内侧的轴向向外圆柱形表面242径向向内部延伸。

配合环承载器或适配器组件250为容纳分段的配合密封环230的金属支撑部件。配合环承载器或适配器组件250由具有横向端部252的半圆形段251形成。如图6最佳示出，配合环适配器段251的一个包括邻近横向端部252的铣制台阶253。段251包括具有开在每一个横向端部252处的无螺纹的沉孔254的螺纹孔。另一个配合环适配器段包括螺纹孔255，螺纹孔255在段251被定位成与横向端部252邻接时与沉孔254对准。具有无螺纹的柄239的紧固螺栓235旋拧穿过段251的具有无螺纹的沉孔254的孔。螺栓的螺纹端位于无螺纹的沉孔254中，直到被用于将配合环适配器段251连接在一起。随后，螺栓的螺纹端被旋拧到另一段230中的对准的螺纹孔255，以将段紧固在一起形成整体的配合环适配器组件250。图1示出，紧固在每一个配合环适配器段251的一个横向面向端部252中的销钉231接合另一个配合环适配器段251的横向面向端部252中的配合孔，以确保段的对准。

当这样被连接时，配合环适配器组件250为大致环形并限定尺寸上与轴91的外径接近的内孔256。每一个配合环适配器段251包括具有径向螺纹孔和固定螺丝257，以将配合环适配器组件250紧固到轴91以随轴旋转。每一个配合环适配器段251在内孔256处包括径向槽258。密封槽258中的O形环形弹性密封条259提供与轴91的外表面的流体紧密关系。槽258具有类似于压盖板段110的槽117的锥形横截面以将密封条259保持在适当的位置。也就是说，槽258的开口稍微小于条259的外径。条259也稍微长于配合环适配器组件250的每一个段251中的槽258的半圆形长度。在用螺栓235连接段251时，延伸端被压缩在一起以形成流体紧密密封。

如图1和图7所示，配合环适配器段251的横向端部252之间的界面234被提供有弹性密封元件290。在每一个段230的一个面向横向端部252上的被合适地形成的槽中提供一个这种密封元件290。密封元件290可被模制为弹性密封条259的整体部分、弹性连接条240的整体部分或二者的整体部分。在连接段230时，密封元件290密封抵靠另一个配合环适配器段251的相对面向的横向端部252。

配合环适配器组件250限定面向外侧的沉孔，该面向外侧的沉孔以轴向非刚性支撑关系接纳配合密封环230。配合环适配器组件250包括面向外侧的径向壁274。图1和图6-8最佳示出，轴向销272从径向壁274沿外侧的方向延伸。每一个轴向销272被设置在配合密封环230的段中的径向狭槽238中，并提供配合环适配器组件250与配合密封环230之间的驱动接合。轴向销272被定位在配合环适配器组件250的每一个段251的横向面向端部252的中间。因此，配合密封环230的每一个段与配合环适配器组件250的段中的销272接合。特别地，径向狭槽238在径向方向基本长于轴向销272的直径以在径向方向提供足够的间隙。因此，销272仅沿狭槽238的径向侧壁接合配合密封环230的段。

配合环适配器段251的每一个均包括半圆形保持槽280，以容纳弹性连接条240。图3-5中最佳示出，保持槽280被形成在接纳配合密封环230的面向外侧的沉孔的径向外部的配合环适配器段251中。因此，弹性连接条240位于配合密封环230的径向外部的轴向圆柱形表面242的径向外部。

参见图4，保持槽280被在倒圆角283处连接的面向外侧的径向环形壁282和轴向延伸的半圆柱形壁284限定。保持槽280在轴向延伸的半圆柱形壁284处的外侧端部包括由半圆形肩部288限定的外侧凹口286。

配合密封环230的单个段的每一个位于由配合环适配器组件250的段251限定的面向外侧的配合环沉孔中，同时配合密封环230的段的断开的端部与配合环适配器段251的横向面向端部252对准。配合密封环230的外侧轴向圆柱形表面242和最外部轴向圆柱形表面244的尺寸适于相对于面向外侧配合环沉孔提供少量间隙，以使配合密封环230的每一个段被弹性连接条240轴向非刚性地支撑在每一个配合环适配器段251内。而且，配合密封环230的每一个段作为预装配子组件被弹性连接条240弹性轴向地和径向地支撑在其关联的配合环适配器段251中。

图8和图9中最佳示出主密封环组件300。主密封环组件300包括尺寸上适于自由围绕轴91的密封环330。密封环330被断开成具有沿界面334接合的径向端部的两个半圆形段。被连接的段形成面向内侧的连续的径向环形密封面336。主密封环330的段的每一个的相对的外侧环形面337包括在其径向外侧端部具有倒角339的径向狭槽338。径向狭槽338位于界面334处的接合端部的中间。

主密封环330的段限定径向外部的轴向延伸的圆柱形密封表面340。其提供用于滑动密封接合压盖板组件100上的O形环形密封条126的表面，以围绕轴91居中支撑主环组件300。限定主密封环330的环段的面可根据特定的密封应用由碳化硅或碳制成。用于配合密封环230的陶瓷材料和用于主密封环330的碳材料为特别适于诸如混合容器中的干运转应用的组合。

径向向内槽342在圆柱形密封表面340的内侧端围绕主密封环330。如图8和图9所示，主密封环组件300包括保持环350，保持环350松脱地将主密封环330的段以环形结构紧固在一起。保持环350为大致半圆形，但是形成稍微大于半圆的圆的一段。也就是说，保持环的端部352的间距比槽342的内径更近。保持环350的端部352被成形为具有向外部延伸的内缘。这种形状利于保持环350插入径向槽342中，以将主密封环330的段紧固在一起。

图3、图12和图13示出，偏压组件400位于压盖板组件100的主体部分114的偏压腔部分127中。随着分离式机械端面密封组件90被放置在壳体92和轴91之间的合适位置，偏压组件400在主密封环330上提供轴向力，以促使面向内侧的径向环形密封面336与配合密封环230的面向外侧的径向环形密封面236成相对旋转密封关系。

特别地，参见图12和图13，偏压组件400包括被形成为具有横向端部432的一对大致半圆形偏压环段430。每一个偏压环段430均包括外部轴向表面431，外部轴向表面431被形成在稍微小于压盖板组件100的环形偏压腔部分127的轴向圆柱形壁130的半径上。

如图12所示，偏压环段430被稍微截短，横向端部432被隔开距在每一个压盖板段110的主体部分114的偏压腔部分127内由偏压环段430的外部轴向表面431在偏压环段430的装配状态下形成的圆的虚构的横向中心线“C”的图12中标记为“P”的距离。

偏压环段430包括面向外侧的径向壁436和面向内侧径向壁437，面向外侧的径向壁436面向径向环形壁128的径向环形面向内侧的反应表面129。偏压腔127的径向环形壁128与凸缘132之间的轴向间距大于偏压环段430的面向内侧的径向壁437与面向外侧的径向壁436之间的轴向长度。因此，偏压环段430在偏压腔127内为轴向能移动的。

图3b和图12示出，每一个偏压环段430包括朝向径向环形壁128的反应表面129开设的多个弹簧套438。多个轴向压缩螺旋弹簧440各自在弹簧套438的底部与反应表面129之间延伸，以促使每一个偏压环段430的面向内侧的径向壁437与环形凸缘132的径向邻接表面133成邻接关系。

如图3a最佳示出，两个保持销444向每一个偏压环段430的面向外侧的径向壁436的外侧延伸。销444被能滑动地设置在压盖板段110的主体部分114的径向环形壁128的孔125中，以将偏压环段430支撑在压盖板组件100的关联的压盖板段110内。销444和孔125被定位以使每一个偏压环段430被支撑在偏压腔部分127内，同时外部轴向表面431与偏压腔127的轴向圆柱形壁130间隔紧密。

每一个偏压环段430的横向端部432为大致平行于压盖板段110的横向端部109的界面。在这种关系中，偏压环段430被定位以使压缩螺旋弹簧440的轴向力促使面向内侧的径向壁437与由压盖板组件100限定的密封腔127的偏压腔部分127中的径向环形凸缘132的径向邻接表面133成邻接面向关系。在这种状态中，每一个偏压环段430均被保持在压盖板段110的一个中，以形成用于安装分离式机械端面密封组件90的预装配子组件。

由于由偏压环段430的外部轴向表面431限定的相对直径和由径向环形凸缘132限定的开口以及保持销444相对于压盖板段110的径向环形壁128中的孔125的位置，将偏压环段430装配入压盖板段110需要偏压环段430的端部432朝向偏压腔部分127中的径向环形面向内侧的反应表面129倾斜，以在径向环形壁128中的孔125内接合销444并将面向内侧的径向壁437插入径向环形凸缘132的后面。一旦如此安装，压缩螺旋弹簧440的轴向力将每一个偏压环段430作为预装配安装部件保持在偏压环段430的腔部分127中。特别地，截短端部432允许倾斜以使偏压环段430的外部轴向表面431在销444的外侧端部进入径向环形壁128中的孔125时离开（clear）凸缘132。

每一个偏压环段430的面向内侧的径向壁437包括定位在横向端部432中间的轴向销448。如图3所示，在分离式机械端面密封组件90的完全装配状态中，每一个段的销448位于主密封环330的段的一个中的径向狭槽338中，以使主密封环330相对于其关联的偏压环段430不能旋转。

每一个偏压环段430通过将保持销444配置在每一个压盖板段110的主体部分114的径向壁128中的孔125内而被固定为抵抗相对于压盖板组件100的旋转。特别地，孔125的尺寸适于允许销444自由滑动，以在将分离式机械端面密封组件90安装在壳体92与轴91之间的过程中允许通过压盖板组件100朝向壳体92的外侧面93的向内侧的轴向运动而轴向压缩弹簧440。这种轴向运动发生在面向内侧的径向壁437与主密封环330的外侧径向环形面337接合时。

在分离式机械端面密封组件90的安装过程中，配合密封环密封面236的轴向位置相对于壳体92的外侧面93和被紧固到轴91的配合环适配器组件250而被设定在预定位置。主密封环密封面336被放置为与配合环密封面236邻接接合。安装有偏压环段的压盖板段110围绕主密封环组件300而被放置。螺栓139的紧固导致压盖板组件100朝向壳体92的外侧面93的轴向运动。偏压环段430的面向内侧的径向壁437与径向邻接表面133分离以压缩螺旋弹簧440。这种压缩提供期望的轴向预载，促使主密封环密封面336与配合密封环230的密封面236成密封关系。

特别地，现在转向图4和图5，详细描述弹性连接条240以及配合密封环230的段对其关联的配合环适配器段251的弹性轴向和径向支撑。这种连接在配合环适配器组件250的面向外侧的沉孔内提供配合密封环230的轴向非刚性支撑。可以理解，每一个配合环适配器段251包括保持槽280，弹性连接条240的一部分被设置在保持槽280中。保持槽280和连接条240在配合环适配器段251的横向面向端部252之间的半圆形形状中类似地延伸。条240稍微长于槽的半圆形长度。因此，每一个段中的条240的端部均延伸超过横向面向端部252。在将配合环适配器段251紧固在一起时，这些端部邻接并变形以在配合环适配器组件段250的段251的横向面向端部252处形成流体紧密连接。

如图4和图5所示，每一个弹性连接条240的横截面为大致矩形。其包括内侧径向环形面260、外侧径向环形面264、内部轴向表面266和外部轴向表面268。弹性连接条240的材料提供柔性，并被选择为弹性回弹的（elasticallyresilient）。合适类型的材料也基于它们的阻力被选择为密封环境的操作流体，并可包括诸如乙烯丙烯（EPDM）、碳氟聚合物等的弹性材料。

内侧径向环形面260和外部轴向表面268在光滑的半径270处连接。内侧径向环形面260和内部轴向表面266通过从内部轴向表面266径向向内部延伸的指向内部的压条262而被连接。压条262具有大致半圆形的横截面。

内部轴向表面266和外侧径向环形面264通过从外侧径向环形面264轴向向外侧延伸的轴向外侧延伸压条267而被连接。压条267具有大致半圆形横截面。

外侧径向环形面264和外部轴向表面268通过向外侧径向环形面264的外侧延伸的指向外侧的肋269而被连接。

一个弹性连接条240被连接到每一个配合环适配器段251的半圆形保持槽280内。如图5所示，内侧径向环形面260抵靠配合环适配器段251的面向外侧的径向环形壁282。外部轴向表面268抵靠轴向延伸的半圆柱形壁284，同时弹性连接条240的指向外侧的肋269被俘获在由配合环适配器段251的肩部288限定的外侧凹口286中。弹性连接条240的尺寸适于使其被稍微压缩在肩部288与面向外侧的径向环形壁282之间。这种关系能充分提供足够将弹性连接条240保持在保持槽280中的保持力。

如图5所示，每一个弹性连接条240还被弹性附接到配合密封环230的段。因此，随着配合密封环230的界面234与关联的配合环适配器段251的横向面向端部252对准，配合密封环230的每一个段被轴向和径向支撑在配合环适配器段251上。配合密封环230的段与配合环适配器组件250的关联的段251一起形成用于安装的能安装的子组件。一旦这样围绕轴91安装，弹性连接条240为配合环适配器组件250中的配合环230提供轴向非刚性支撑。

弹性连接条240在径向外部轴向圆柱形表面242处被弹性附接到配合密封环230。弹性连接条240的内部轴向表面266被支撑在配合密封环230的段的外部轴向圆柱形表面242上。弹性连接条240的外侧径向环形表面264抵靠配合密封环230的面向内侧的径向环形表面243。弹性连接条240的径向指向内部的压条262位于指向内部的轴向俘获槽245中，轴向指向外侧的压条267位于指向外侧的径向俘获槽245中。弹性连接条240的尺寸适于使其被稍微压缩在径向环形面向内侧的表面243与被设置在径向指向内部的轴向俘获槽246中的径向指向内部的压条262之间。这种关系能充分提供足够将弹性连接条240在径向外部轴向圆柱形表面242处附接到配合密封环230的一段的保持力。因此，每一个弹性连接条240在其关联的配合环适配器段251内弹性地支撑配合密封环230的段，并在将配合环组件200附接到旋转轴91之前抵抗意外的移动。不需要粘结剂将弹性连接条240粘结到配合密封环230或配合环适配器组件250的段251。

应该指出，弹性连接条240的延伸压条262、267和肋269以及用于被限定在配合密封环230的段和配合环适配器段251上的这些轮廓的协作接收器（cooperatingreceptacles）的特定位置仅为例示性的，并非限制性的。这些相互连接的元件可被定位在别处，例如，沿弹性密封条240的外面的限定表面260、264、266或268，同时相应地重新安置配合密封环230和配合环适配器段251的合作元件。所公开的布置在其最广的意义上为弹性连接条240被弹性固定到配合环适配器段251和配合密封环230的段，以紧固配合密封环230来抵抗径向或轴向的移动。

本公开的分离式机械端面密封组件90可在不接近轴端的情况下被安装在壳体92与旋转轴91之间。因此，在轴被连接到不能被方便地移走的原动机的安装中，其是特别有用的。由于本公开的分离式机械端面密封组件90的各种特征，安装过程被简化，并且完整和适当的安装被确保。

特别地，所有的弹性部件，即执行二次密封功能的各种弹性（resilientelastomeric）密封条被固定在关联的部件上合适的位置中，而不使用粘结剂，提供暂时的连接。用于装配配合环适配器段251以形成配合环适配器组件250的紧固螺栓235被具有位于无螺纹的沉孔254中的螺纹端的一个配合环适配器段251承载。这些螺栓在装配中被旋拧到另一个配合环适配器段251的螺纹孔255中。因此，螺栓235位于用于被固定到另一个配合环段251的一个配合环段251中，以简化装配任务。

类似地，压盖板组件100的紧固螺栓135被松弛地紧固到具有位于无螺纹的沉孔105中的螺纹端的一个压盖板段110的横向端部109。在装配时，为了将螺栓紧固到另一压盖板段110中横向端部109处的螺纹孔106，仅承载螺栓135的压盖板段110需要接近。

配合密封环230的段被弹性保持并被轴向和径向支撑在每一个配合环适配器段251的面向外侧的沉孔中。每一个段251的轴向销272被设置在配合密封环230的段的狭槽238中。

弹性连接条240通过内侧径向环形面260和条240的指向外侧的肋269与面向外侧的径向环形壁282和形成保持槽280的外侧凹口286的半圆形肩部288的相互接合而被弹性紧固到配合环适配器段251的保持槽或通道280中。弹性连接条240通过轴向指向外侧的压条267和径向指向内部的压条262分别与指向外侧的径向俘获槽245和指向内部的轴向俘获槽246的相互接合而被弹性紧固到配合密封环230的段。配合环适配器段251与配合密封环230的弹性附接段可作为能连接的整体部件容易地被处理、被安装以及被紧固到轴91。如前所述，偏压组件400被类似地配置有包含在压盖板组件100的关联的段110中的偏压环段430。

分离式机械端面密封组件90的安装始于将配合环组件200附接到轴91。配合密封环部件的预装配组件包括配合环适配器组件250的段251、弹性密封元件290、弹性密封条259和被弹性支撑在弹性连接条240上的配合密封环230的段。两组这些子组件围绕轴定位，同时一个段251的横向端部252面向另一段的横向端部252。在壳体92的外侧面93与配合密封环230的面向外侧的径向环形密封面236之间建立合适的间隔。这种位置可使用预装配到配合环适配器组件250的段251的可自由使用的间隔器（未示出）来设定。间隔器接触外侧面93以设定合适的距离。一个配合环适配器段251的螺栓235被旋拧到另一配合环适配器段251中的螺纹孔255中以完成配合环适配器组件250。在这样收紧螺栓235时，弹性密封元件290密封配合环适配器段251的横向面向端部252。同样，O形环形弹性密封条259被压缩成流体紧密密封抵靠轴91。固定螺丝257随后被收紧以将配合环适配器组件250紧固到轴91。

然后，主密封环230的段围绕轴91而被定位，同时面向内侧径向环形密封面336与配合密封环230的外侧径向环形密封面236面接触。保持环350被放置在主密封环330的每一个段的径向内部槽242中，以在安装压盖板组件100之前将主密封环段保持在一起。

具有在适当位置的弹性密封元件140和O形环形弹性密封条126的压盖板段110随后被放置为与主密封环组件330成覆盖的关系，并被定位为偏压环段430的面向内侧的径向壁437与主密封环330的段的外侧径向环形面337面接触。可自由使用的塑料间隔器（未示出）可被用于使配合环适配器组件250围绕轴91居中。而且，必须注意将每一个半圆形偏压环段430的轴向销448插入主密封环330的段的一个中的径向狭槽338中。倒角339有助于销448的合适的插入。

随着一个段110的横向端部109面向另一个段的横向端部109，被第一段承载的螺栓135被旋拧到另一段110中的螺纹孔106内以完成压盖板组件100。在这样收紧螺栓135时，弹性密封元件140密封压盖板段110的横向面向端部109。

另外，O形环形弹性密封条126限定圆形弹性密封件，该圆形弹性密封件具有比主密封环330的段的径向外部轴向延伸圆柱形表面340的外径小的内径。因此，条126提供轴向能移动的主密封环330的段的径向外部轴向延伸半圆柱形表面340与压盖板段110之间的二次密封功能。

螺栓139被插入压盖板段110的法兰部分的狭槽116中。收紧螺栓139导致压盖板组件100的向内侧的轴向运动。由于压盖板组件100轴向向内侧移动，压盖板组件100的外侧端部的径向环形壁128朝向主密封环330的外侧径向环形面337移动，导致螺旋弹簧440的压缩。半圆形偏压环段430的面向内侧的径向壁437移动远离径向环形凸缘132的径向邻接表面133。因此，压缩螺旋弹簧440的轴向力被传递到主密封环330的外侧径向环形面337，以将主密封环330的面向内侧的径向环形密封面336的轴向预载提供到配合密封环230的面向外侧的径向环形密封面236。

收紧螺栓139完成安装过程。压盖板段110的槽117中的O形环形弹性密封条119提供抵靠壳体92的外侧面93的静态密封。压盖板段110的半圆形密封环槽124中的O形环形弹性密封条126被径向压缩抵靠主环330的径向外部轴向延伸圆柱形表面340，并使主环组件300围绕轴91居中。

将理解的是，前述描述提供所公开的系统和技术的示例。然而，可预期的是，本公开的其它实施可能在细节上不同于前述示例。对本公开或其示例的所有引用意欲引用在那个点上被讨论的特定示例，并非意欲更加普遍地暗示对本公开的范围的任何限制。

Claims (23)

1.一种用于安装在壳体和旋转轴之间的分离式机械端面密封组件，包括：

压盖板组件，所述压盖板组件适于被设置围绕所述轴并被紧固到所述壳体的外侧面；

配合密封环组件，所述配合密封环组件适于以与所述壳体的所述外侧面成预定关系地被紧固到旋转轴，所述配合密封环组件包括：

限定径向环形密封面的分段的配合密封环；

配合环适配器组件，包括：

配合环适配器段，

弹性连接条，所述弹性连接条的每一个被连接到所述配合密封环的段和所述配合环适配器的段，并且所述弹性连接条将每一个所述配合密封环段弹性轴向地及径向地支撑在配合环适配器段上；

轴向能移动的主密封环组件，包括：

分段的主密封环，所述主密封环限定被设置为与所述配合密封环的所述径向环形密封面成面对面密封关系的径向环形密封面；

偏压组件，所述偏压组件促使所述主密封环与所述配合密封环成面对面密封关系。

2.根据权利要求1所述的分离式机械端面密封组件，其中所述弹性连接条轴向非刚性地支撑所述配合环适配器组件内的所述配合环。

3.根据权利要求2所述的分离式机械端面密封组件，其中：

所述配合环适配器段的每一个包括半圆形保持槽；

所述配合密封环的所述段的每一个包括径向外部轴向圆柱形表面；

所述弹性连接条在所述半圆形保持槽处被弹性连接到所述配合环适配器的段，并在所述外部轴向圆柱形表面处被连接到所述配合密封环的段。

4.根据权利要求3所述的分离式机械端面密封组件，其中：

每一个所述配合环适配器段的所述半圆形保持槽包括：

面向外侧的径向环形壁；

轴向间隔在所述面向外侧的径向环形壁的外侧的半圆形肩部，并且

所述弹性连接条被弹性设置在所述面向外侧的径向环形壁与所述半圆形肩部之间。

5.根据权利要求4所述的分离式机械端面密封组件，其中：

所述配合密封环的每一个所述段的每一个所述径向外部轴向圆柱形表面包括从所述径向外部轴向圆柱形表面径向向内部延伸的指向内部的轴向俘获槽和通过指向外侧的径向俘获槽而被连接到所述指向内部的轴向俘获槽的外侧的所述径向外部轴向圆柱形表面的面向内侧的径向环形面，并且

所述弹性连接条被弹性设置在所述指向内部的轴向俘获槽与所述指向外侧的径向俘获槽之间。

6.根据权利要求5所述的分离式机械端面密封组件，其中：

每一个所述弹性连接条包括内侧径向环形面和内部轴向表面，所述内部轴向表面通过从所述内部轴向表面径向向内部延伸的指向内部的压条而被连接到所述内侧径向环形面；

每一个所述弹性连接条进一步包括外侧径向环形面，所述外侧径向环形面通过从所述外侧径向环形面轴向向外侧延伸的轴向外侧压条而被连接到所述内部轴向表面，并且

其中所述弹性连接条的所述指向内部的压条位于所述配合密封环段的所述指向内部的轴向俘获槽中，所述弹性连接条的所述轴向外侧压条位于所述指向外侧的径向俘获槽中。

7.根据权利要求6所述的分离式机械端面密封组件，其中每一个所述配合环适配器段的所述半圆形保持槽包括被连接到所述面向外侧的径向环形壁的轴向延伸的半圆柱形壁，所述轴向延伸的半圆柱形壁与所述半圆形肩部形成外侧凹口，并且

每一个这种弹性连接条包括通过指向外侧的肋而被连接到所述外侧径向环形面的外部轴向表面，并且其中所述弹性连接条的所述指向外侧的肋被设置在所述外侧凹口中。

8.根据权利要求1所述的分离式机械端面密封组件，其中所述压盖板组件包括压盖板段，所述压盖板段限定具有外侧径向环形壁的偏压腔部分；

所述偏压组件包括在每一个所述压盖板段的每一个所述偏压腔部分中的偏压环段、所述外侧径向环形壁和所述压盖板段之间的促使所述段朝向所述主密封环段的压缩弹簧。

9.根据权利要求8所述的分离式机械端面密封组件，其中所述偏压环段的每一个包括面向外侧的径向壁和面向内侧的径向壁；

所述偏压腔部分的所述外侧径向环形壁包括环形面向内侧的反应表面和在所述面向内侧的反应表面和每一个所述偏压环段之间延伸的多个压缩螺旋弹簧。

10.根据权利要求9所述的分离式机械端面密封组件，其中每一个所述压盖板段的所述外侧径向环形壁包括在所述外侧径向环形壁中的至少一个孔，每一个所述偏压环段具有横向端部彼此间隔的截短的半圆形形状，并且其中每一个所述偏压环段包括在所述面向外侧的径向壁的外侧延伸的至少一个向外侧延伸的保持销，所述至少一个销被能滑动地设置在所述压盖板段的所述外侧径向环形壁中的所述至少一个孔中。

11.根据权利要求10所述的分离式机械端面密封组件，其中每一个所述压盖板段的所述外侧径向环形壁包括两个孔，并且每一个所述偏压环段包括在所述面向外侧的径向壁的外侧延伸的两个向外侧延伸的销，每一个所述销被能滑动地设置在所述压盖板段的所述外侧径向环形壁中的所述孔的一个中。

12.根据权利要求10所述的分离式机械端面密封组件，其中所述主密封环的每一个所述段包括横向端部和在其中具有径向狭槽的外侧环形面，所述径向狭槽位于所述主密封环的每一个所述段的横向端部的中间，并且其中每一个所述偏压环段包括位于所述主密封环的所述段的一个的狭槽中的轴向销。

13.根据权利要求12所述的分离式机械端面密封组件，其中每一个所述压盖板段限定密封环槽，所述主密封环的每一个所述段包括径向外部轴向延伸的半圆柱形表面，所述压盖板组件包括弹性密封条，所述弹性密封条被设置在所述槽中以径向密封接触所述主密封环的所述径向外部轴向延伸的半圆柱形表面。

14.根据权利要求13所述的分离式机械端面密封组件，其中每一个所述压盖板段包括限定所述密封环槽的外侧的径向邻接表面的环形凸缘，每一个所述偏压环段被设置在所述径向邻接表面与每一个所述压盖板段的所述外侧径向环形壁之间，同时所述偏压环段的所述面向内侧的径向壁与所述径向邻接表面能接合。

15.根据权利要求6所述的分离式机械端面密封组件，其中所述压盖板组件包括压盖板段，所述压盖板段限定具有外侧径向环形壁的偏压腔部分；

所述偏压组件包括每一个所述压盖板段的每一个所述偏压腔部分中的偏压环段、所述外侧径向环形壁与所述压盖板段之间的促使所述段朝向所述主密封环段的压缩弹簧。

16.根据权利要求15所述的分离式机械端面密封组件，其中所述偏压环段的每一个包括面向外侧的径向壁和面向内侧的径向壁；

所述偏压腔部分的所述外侧径向环形壁包括环形面向内侧的反应表面和在所述面向内侧的反应表面和每一个所述偏压环段之间延伸的多个压缩螺旋弹簧。

17.根据权利要求16所述的分离式机械端面密封组件，其中每一个所述压盖板段的所述外侧径向环形壁包括在所述外侧径向环形壁中的至少一个孔，每一个所述偏压环段具有横向端部彼此间隔的截短的半圆形形状，并且其中每一个所述偏压环段包括在所述面向外侧的径向壁的外侧延伸的至少一个向外侧延伸的保持销，所述至少一个销被能滑动地设置在所述压盖板段的所述外侧径向环形壁中的所述至少一个孔中。

18.根据权利要求17所述的分离式机械端面密封组件，其中所述主密封环的每一个所述段包括横向端部和在其中具有径向狭槽的外侧环形面，所述径向狭槽位于所述主密封环的所述段的横向端部的中间，并且其中每一个所述偏压环段包括位于所述主密封环的所述段的一个的狭槽中的轴向销。

19.根据权利要求18所述的分离式机械端面密封组件，其中每一个所述压盖板段限定密封环槽，所述主密封环的每一个所述段包括径向外部轴向延伸的半圆柱形表面，所述压盖板组件包括弹性密封条，所述弹性密封条被设置在所述槽中以径向密封接触所述主密封环的所述径向外部轴向延伸的半圆柱形表面。

20.根据权利要求19所述的分离式机械端面密封组件，其中每一个所述压盖板段包括限定所述密封环槽的外侧的径向邻接表面的环形凸缘，每一个所述偏压环段被设置在所述径向邻接表面与每一个所述压盖板段的所述外侧径向环形壁之间，同时所述偏压环段的所述面向内侧的径向壁与所述径向邻接表面能接合。

21.一种用于将分离式机械端面密封组件安装在旋转轴和壳体之间的方法，包括：

围绕所述旋转轴安装两个配合密封环适配器段，每一个所述段具有被轴向和径向弹性安装到所述配合密封环适配段上的配合密封环段；

在距所述壳体的端面预定轴向距离处沿所述旋转轴轴向地安装所述配合密封环和配合密封适配器；

围绕所述旋转轴安装两个主密封环段以形成主密封环组件；

将所述主密封环定位成与所述配合密封环密封接触；

将分段的偏压组件的段预装配到压盖板组件的段中；

围绕所述主密封环安装所述压盖板段；

借助所述主密封环的防旋转零件使所述两个压盖板段对准；

使所述两个压盖板段围绕所述主密封环彼此紧固以形成压盖板组件；以及

通过促使所述压盖板组件朝向所述壳体的所述端面以将所述偏压组件的轴向预载施加到所述主密封环组件而将所述压盖板能密封地连接到所述壳体。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述配合密封环段与所述配合密封环适配器段之间的轴向和径向的弹性接合通过在所述配合密封环段与所述配合密封环适配器段之间提供弹性连接条而被实现，所述弹性连接条接合沿所述配合密封环适配器段和所述配合密封环段的外部限定的表面。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述配合密封环适配器段轴向非刚性地将所述配合密封环段支撑在所述分离式机械端面密封组件中。