CN112334689B - 具有高压高温辅助密封的机械密封件 - Google Patents

Abstract

机械密封件的辅助密封包括环形密封垫圈和围绕圆柱形密封表面的背板，它们都可以由相同的金属材料制成。该垫圈的横截面为C形，并且在操作期间被轴向压入形成在该背板中的C形槽中，该C形槽比该垫圈更浅且内径更大，由此当该垫圈被压入该槽中时，该垫圈径向向内变形并密封该背板和该密封表面。垫圈和密封表面之间的接触面积随着压力而增加。在实施方式中，当压力释放时，垫圈从密封表面缩回，从而使得能够容易地拆卸并允许垫圈和背板的轴向移动。垫圈和密封表面的高度抛光表面可允许其在操作期间轴向运动以保持密封面空隙。

Description

具有高压高温辅助密封的机械密封件

相关申请

本申请要求保护2018年6月14日提交的第16/008,214号美国专利申请的权益，该专利申请的全部内容通过引用结合于此以用于所有目的。

技术领域

本发明涉及旋转轴密封件，且更特定来说，涉及旋转轴机械密封件。

背景技术

机械密封件是由两个平的、环形的、非接触的密封面(通常称为静态密封面和旋转密封面)的紧密接近而形成的密封，其中一个面通常是静态的并且密封到壳体，而另一个面密封到旋转轴并且与轴一起旋转。两个密封面是环形的，并且与旋转轴同轴，由此轴的长轴线也是环形密封面的公共轴线。

传统上，两个密封面被研磨平坦到非常高的平坦度，这允许面被配置为平行关系，由此它们不彼此物理接触，而是由可以窄到一微米或更小的空隙(gap)隔开。空隙本身也是环形的，并且与两个环形密封面以及与旋转轴共用公共中心轴线。在几何上，机械密封件的构造使得如果每个环形密封面被认为位于一个平面中，则环形密封面的平面将彼此平行，并且两者都将垂直于旋转轴的中心轴线。

机械密封件中的密封面之间的空隙填充有由流体形成的膜，由于内、外边界之间的压差，流体从空隙的内、外边界中的一个或两个径向地被迫进入空隙。该膜用于润滑空隙，并保持面的分离，使得它们不会彼此机械磨损。通常，但不总是，该润滑液是工艺流体。机械密封件固有的是，在操作期间，非常少量的润滑流体径向地泄漏穿过空隙，即从环形空隙的内边界泄漏到空隙的外边界，和/或反之亦然。泄漏量根据设计和应用而变化，但典型的量约为每小时四分之一茶匙。通常，这是如此小的量，以致如果泄漏的流体是液体，则其趋于蒸发而不是汇集，因此不会引起注意。

通常，将密封面永久地固定到轴和壳体上是不实际的。相反，在静止密封面和壳体之间以及在旋转密封面和旋转轴之间设置辅助密封件。

机械密封件的有效性很大程度上取决于在密封面之间保持非常窄的空隙。通常，密封面中的一个构造成可轴向移动，并且在操作期间向其施加轴向力，以便将其压向另一个密封面，并且从而补偿磨损、轴向推力、热膨胀和/或可能损害密封面之间的空隙的任何其它机构。根据密封件的设计，轴向推力可由加压的工艺流体和/或由弹簧、波纹管或其它加压机构提供的机械载荷来施加。该施加的轴向力与空隙内的润滑流体的流体动力压力相反，从而产生维持很小但有限的空隙尺寸的平衡。

为了适应可轴向移动的密封面的轴向移动，相关的辅助密封件必须是轴向适应性的，因为当密封面轴向移动时，它必须保持密封面和其相关结构(壳体或旋转轴)之间的辅助密封件。为此，通常适用两种类型的轴向适应性辅助密封件中的任一种，即“推动式”辅助密封件或“非推动式”辅助密封件。推动式辅助密封件是形成密封件的元件可轴向移动的辅助密封件。通常，O形环用于与圆柱形元件形成密封，该圆柱形元件与密封面同轴并固定到壳体或轴上，使得O形环能够在可轴向移动的密封面经历轴向移动时沿着圆柱形元件滚动。由于O形环的弹性变形，这些O形环推动式密封件对升高的压力响应良好，当施加的压力增加时，弹性形变增加密封件的接触面积。

非推动式密封件是辅助密封件，形成密封件的元件在其与壳体或轴的附接中保持固定，并且通过膨胀或收缩适应相关密封面的轴向运动。在低温用场中，有时使用可膨胀的弹性垫圈，而在高温应用中，经常使用波纹管。在任一情况下，对于非推动式辅助密封件，密封件的接触面积通常不随压力增加。

在操作期间，机械密封件必须经受工艺流体的温度和压力。为此，由于弹性体的温度限制，使用包括垫圈和/或O形环的辅助密封件会限制机械密封件能够工作的最高温度。与弹性体辅助密封件相比，使用金属波纹管的非推动式辅助密封件能够承受更高的操作温度，但是金属波纹管密封件复杂、昂贵、难以安装和移除、经受金属疲劳，并且有时仍然不能承受对于给定应用可能期望的全部温度范围。

因此，需要一种高温、高压辅助密封设计，其设计简单，易于安装和拆卸，将机械密封件的工作温度范围扩展到现有极限之外，并且优选地便于相关密封面的轴向移动。

发明内容

本发明公开了一种高温、高压辅助(secondary)密封件设计，其设计简单(至少与金属波纹管密封相比)，易于安装和移除，将机械密封件的操作温度范围扩展到现有极限之外，并且在实施方式中，便于相关联的密封面的轴向移动。该新颖的辅助密封件设计包括环形密封垫圈和背板，其围绕下面的圆柱形密封表面，该圆柱形密封表面可以是旋转轴的外表面，或者围绕旋转轴并固定到轴或壳体的轴环的外表面。在实施方式中，所有这三个元件由相同的金属材料制成，使得随温度的膨胀和收缩的影响最小化。在实施方式中，金属材料是合金718或在高温下保持其强度的另一“超合金”。

在操作期间，密封垫圈被配置成径向向内按压以便与密封表面形成径向密封，同时还轴向按压抵靠背板以与其形成轴向密封。该背板依次地或者与相关的密封面是一体的，永久地结合到该密封面，或者以其他方式密封到该密封面。

密封垫圈的形状为大约半个空心环，因此其横截面形状近似大写字母“C”。在实施方式中，通过冲压工艺制造密封垫圈，由此初始平坦的环形金属环被压在两个紧公差(close-tolerance)形式之间以产生“C”横截面形状。因此，与典型的非推动式金属波纹管相比，密封垫圈的制造简单得多且成本低得多。

C形密封垫圈轮廓的弯曲部分朝向设置在背板中的C形槽，以便在施加轴向压力时，垫圈被压入槽中。然而，背板中的凹槽在其到达下面的密封表面之前终止，使得垫圈的径向最内部分暴露。这允许C形密封垫圈的内径在压力下变形并形成抵靠密封表面的增强密封。

在实施方式中，密封垫圈的壁具有恒定厚度，在实施方式中为大约.005英寸。在各种实施方式中，密封垫圈的内径略小于圆柱形密封表面的外径，例如在直径上小.0005英寸与.001英寸之间，从而在第一次施加压力之前抵靠下面的密封表面形成初始干涉配合(即，压配合)。

根据本发明，密封垫圈的外表面、背板凹槽的内表面和下面的密封表面都制备成具有高度光滑的光洁度。在实施方式中，所有这些表面的光洁度具有16微英寸或更小的Ra。该背板或板将具有尺寸与该辅助密封垫圈的尺寸相似的凹槽。具体地，上述垫圈的恒定半径横截面将匹配背板中的凹槽的半径。

在实施方式中，背板凹槽的径向向外直径略小于垫圈的外径，例如直径在.001英寸与.002英寸之间，从而密封垫圈紧密地配合在凹槽中。在各种实施方式中，在所公开的辅助密封件的初始组装期间，保持环或卡环用于将垫圈保持在背板的凹槽内。

如上所述，在实施方式中，在组装之后和初始操作之前，在环境压力和温度下，密封垫圈的内径与圆柱形密封表面的外径形成过盈配合。在操作期间，随着所施加的工艺流体的压力和温度增加，密封垫圈被压靠在设置于背环中的凹槽上，从而使其屈服(yield)并符合凹槽的精确形状。同时，垫圈的暴露的内径被向下按压，使得其变形抵靠圆柱形密封表面的外径，并且接触区域从接触线过渡到接触表面。随着压力继续增加，接触表面的面积增加，从而改进了防止加压流体在垫圈的内径与圆柱形表面的外径之间通过的密封质量。

当密封垫圈的暴露的内缘由于抵靠密封表面的压力而变形时，背环支撑密封垫圈的其余部分，使其免于完全暴露于极端压力下，否则该极端压力可能导致密封垫圈的过度屈服甚至潜在失效。由于它们的光滑表面光洁度，密封面、背板和密封垫圈能够在加压操作期间沿圆柱形密封面轴向移动，而与它们之间的摩擦力的抵抗有限。

当操作停止并且工作流体压力被释放时，垫圈的变形内径自然地远离下面的密封表面缩回，从而产生与圆柱形密封表面的间隙配合(clearance fit)，并且允许在拆卸和维护期间容易地移除和重新安装密封垫圈、背板和相关联的密封面。在实施方式中，间隙配合的间隙在.0005和.001英寸之间。然而，在随后的操作期间重新加压时，与初始操作相比，密封得到改善，并且经过垫圈的泄漏(如果有的话)减少。

在实施方式中，密封垫圈经由冲压工艺制造，其中平坦的片状金属环被压在两个紧公差形式之间。这允许机械密封面始终保持操作所需的适当空隙。另外，在实施方式中，密封垫圈、背板和密封表面都由相同的材料构成，使得热膨胀在整个副密封中是均匀的，从而防止任何一个部件无意地远离或收缩到其它部件中的一个部件中。结果，所有建立的间隙和干涉都被保持，而与温度变化无关。

本发明是一种机械密封件，其包括高压、高温兼容的辅助密封件。机械密封件包括密封到相应的第一和第二结构的第一和第二密封面，密封面中的一个是围绕、固定到旋转轴且与旋转轴同轴的旋转密封面，密封面中的另一个是与旋转密封面同轴且固定到静态壳体的静态密封面，密封面具有彼此紧密接近的相对的密封表面，从而在它们之间形成非接触的主密封件。

第一密封面通过辅助密封件密封到第一结构，辅助密封件包括围绕旋转轴且与旋转轴同轴且密封到第一结构的圆柱形密封表面、围绕旋转轴且与旋转轴同轴且密封到第一密封面的环形背板，以及围绕密封表面且与密封表面同轴且靠近背板的环形金属密封垫圈，密封垫圈具有近似圆的半圆弧的弓形横截面，朝背板轴向弯曲且终止于靠近密封表面的内边缘和远离密封表面的外边缘。

弓形凹槽形成在背板中，邻近密封垫圈，弓形凹槽具有大于密封垫圈的内半径和比密封垫圈横截面形状的曲率浅的横截面曲率，使得当密封垫圈被轴向地压入弓形凹槽中时，其与背板形成密封，同时，密封垫圈的内边缘被径向向内推动超过背板的弓形凹槽且抵靠密封表面，从而与密封表面形成密封。

在实施方式中，背板、密封垫圈和密封表面被配置成使得在密封垫圈被压入到弓形凹槽中之前，密封垫圈的内边缘最初与密封表面形成压配合。

在上述任一实施方式中，在将密封垫圈压入到弓形凹槽中之前，密封垫圈的内边缘的直径可在.0005和.001英寸之间，小于密封表面的直径。

在上述任一实施方式中，背板、密封垫圈和密封表面可被配置成使得在密封垫圈被压入弓形凹槽中之后，其内边缘形成与密封表面接触的区域，该区域被成形为圆柱形带。

在上述任一实施方式中，所述背板、所述密封垫圈和所述密封表面可被配置成使得在所述密封垫圈被所施加的压力迫入所述弓形凹槽中且随后所述压力被释放之后，所述密封垫圈的所述内边缘从所述密封表面缩回，从而在其间形成间隙配合空隙。在这些实施方式的一些中，间隙配合空隙在.0005和.001英寸宽之间。

在上述任一个实施方式中，密封垫圈可由合金718制成。

在上述任一实施方式中，所述密封表面、所述背板及所述密封垫圈均可由相同金属材料制成。在这些实施方式的一些中，密封表面、背板和密封垫圈全部由合金718制成。

在上述任一个实施方式中，第一密封面、背板、密封垫圈和密封表面可相对于第二密封面轴向移动。

在上述任一个实施方式中，密封垫圈的弓形横截面形状可在其内边缘和外边缘之间在厚度上是均匀的。在这些实施方式的一些中，密封垫圈的均匀厚度为大约0.005英寸。

在上述任一个实施方式中，密封垫圈的外表面、弓形凹槽的内表面和密封表面都可以制备成具有Ra为16微英寸或更小的光洁度。

在上述任一实施方式中，弓形凹槽的外边缘的直径可以小于密封垫圈的外边缘.001英寸至.002英寸之间。

本文所述的特征和优点并非包括一切，且明确地说，所属领域的技术人员将鉴于图式、说明书和权利要求书而明白许多额外特征和优点。此外，应当注意，在说明书中使用的语言主要是出于可读性和指导性的目的而选择的，而不是为了限制本发明主题的范围。

附图说明

图1是本发明的实施方式的侧视截面图；

图2是本发明的一个实施方式中的辅助密封件和周围结构的放大剖视图；

图3A是本发明的一个实施方式中的辅助密封件的分解侧视截面图；

图3B是图3A的实施方式的组装横截面图，示出了其在操作前的初始构造；

图4是图3B的实施方式的截面图，比较了由于施加的压力而变形之前和之后的密封垫圈的形状；

图5是图4的实施方式的横截面图，示出了由于增加的压力而导致的密封垫圈和密封表面之间增加的接触面积；

图6是与其它辅助密封件设计相比，本发明实施方式的作为压力的函数的、与辅助密封件的轴向运动相反的摩擦力的曲线图；以及

图7是比较在本发明的一个实施方式中经过辅助密封件的泄漏的曲线图，该泄漏在辅助密封件的第一加压期间和随后的加压期间作为压力的函数。

具体实施方式

本发明是一种高温、高压静态密封件设计，其将机械密封件的工作温度范围扩展到现有极限之外，并且其优选地便于相关联的密封面的轴向移动。参照图1和2，新颖的密封件设计包括围绕下面的圆柱形密封表面的环形密封垫圈200和背板102，该圆柱形密封表面可以是旋转轴104的外表面或围绕旋转轴并固定到轴104或壳体108的轴环106的外表面。在图1和2的实施方式中，密封表面是围绕轴104的轴环106，但是该密封表面是静态的并且固定到壳体108。背板102密封到相关的密封面110上，在图1和2中，密封面是静态密封面110，其与在图1和2中是旋转密封面112的另一密封面112形成密封。尽管在附图中没有示出具体机构，但是实施方式包括弹簧、波纹管或其它机构，其将纵向力202施加到背板102和相关的密封面110上，以便轴向地移动密封面110，以补偿磨损、轴向推力和其它可能损害密封面110、112之间的空隙的现象。

在实施方式中，密封垫圈200、背板102和密封表面106全部由相同的金属材料制成，以便允许在非常高的温度下操作。在实施方式中，金属材料是合金718或在高温下保持其强度的另一“超合金”。密封垫圈200经配置以径向向内按压以便与密封表面106形成径向密封，同时还轴向按压背板102以与其形成轴向密封。背板102又与相关联的密封面110是一体的、永久地结合到密封面110，或者以其它方式密封到密封面110。

参照图3A，密封垫圈200的形状为大约半个空心环，从而其横截面的形状近似大写字母“C”。C形垫圈轮廓的弯曲部分指向设置在背板102中的C形槽300，使得当施加轴向压力202时，垫圈200被压入槽300中。然而，如图3B中可见，背板102中的凹槽300在其到达下方密封表面106之前终止，使得垫圈200的径向最内部分302暴露。这允许C形密封垫圈200的内部部分302在压力下变形，并形成抵靠密封表面106的增强密封，如图4所示。

在实施方式中，密封垫圈200的壁具有恒定厚度，在实施方式中为约.005英寸。在各种实施方式中，密封垫圈200的内径略小于圆柱形密封表面106的外径，例如在直径上小.0005和.001英寸之间，从而在第一次施加压力之前，形成抵靠下面的密封表面106的初始干涉配合(即压配合)，如图3B所示。

根据本公开，密封垫圈200的外表面、背板凹槽300的内表面和下面的密封表面106都制备有高度光滑的光洁度。在实施方式中，所有这些表面的光洁度具有16微英寸或更小的Ra。

在实施方式中，背板102中的凹槽300具有与密封垫圈200相似的尺寸。在这些实施方式的一些中，背板凹槽300的径向向外直径略小于垫圈200的外径，例如直径在.001英寸与.002英寸之间，从而使密封垫圈200紧密地配合到凹槽300中。在各种实施方式中，在所公开的辅助密封件的初始组装期间，保持环或卡环用于将垫圈200保持在背板102的凹槽300内。

如上所述，在实施方式中，在组装之后和初始操作之前，密封垫圈200的内径在环境压力和温度下与圆柱形密封表面106的外径形成过盈配合，如图3B所示。参考图4，在操作期间，随着所施加的工艺流体的压力和温度增加，密封垫圈200被压靠在设置于背板中的凹槽300上，从而使其屈服并符合凹槽300的精确形状。同时，垫圈200的暴露内径被向下按压，使得其抵靠圆柱形密封表面106的外径变形，并且接触区域302从接触线过渡到接触表面302。注意，在图4中，如图3A和3B所示，使用虚线指示密封垫圈200的初始形状以进行比较。

随着工艺流体压力继续增加，接触表面302的面积增加，从而提高了防止加压流体在垫圈200的内径与圆柱形表面106的外径之间通过的密封质量。

当密封垫圈200的暴露的内缘302因抵靠密封表面106的压力而变形时，背板102支撑密封垫圈200的其余部分，使其免于完全暴露于极端压力，否则所述极端压力可能导致密封垫圈200的过度屈服甚至潜在失效。由于它们的光滑表面光洁度，密封面110、背板102和密封垫圈200能够在加压操作期间沿圆柱形密封表面106轴向移动，且与它们之间的摩擦力的抵抗有限。

参照图5，当操作停止且工作流体压力释放时，密封垫圈200的变形的内径302自然地缩回远离下面的密封表面106，从而产生与圆柱形密封表面106的间隙配合，且允许密封垫圈200、背板102和相关联的密封面110在拆卸和维护期间容易地移除和重新安装。在实施方式中，间隙配合的间隙500在.0005和.001英寸之间。

图6是呈现与O形环602和J形密封件技术604、606相比，在各种压力下轴向移动实施方式(“C形密封件”)600中的密封垫圈200所需的轴向载荷202的脱离摩擦数据的图表。

尽管在初始操作和加压之后产生间隙配合，但是与初始操作相比，密封得到改进，并且经过垫圈的泄漏(如果有的话)在随后的操作和加压期间减少。图7是呈现通过本发明的实施方式中的辅助密封件的典型平均工艺流体泄漏的曲线图，其中“第一加压”曲线700示出初始操作期间的泄漏，其中密封垫圈200最初抵靠密封表面106变形，并且“初始加压后的平均”曲线702示出后续操作期间的测试平均值。

在实施方式中，密封垫圈200经由冲压工艺制造，其中平坦的片状金属环被压在两个紧公差形式之间。这允许机械密封面110、112始终保持操作所需的适当空隙。另外，在实施方式中，密封垫圈200、背板106和密封表面106全部由相同材料构成，使得热膨胀在整个辅助密封上是均匀的，从而防止构件200、102、106中的任一个无意地远离或收缩到其它构件中的一个中。结果，所有建立的间隙和干涉都被保持，而与温度变化无关。

为了说明和描述的目的，已经给出了本发明的实施方式的上述描述。然而，无论应用程序内的形式或位置如何，该提交的每一页及其上的所有内容被表征、标识或编号，都被认为是本申请的用于所有目的实质性部分。本说明书不是穷举的，也不是要将本发明限制为所公开的精确形式。根据本公开，许多修改和变化是可能的。

尽管本申请以有限数量的形式示出，但是本发明的范围不限于这些形式，而是可以在不脱离本发明的理念的情况下进行各种改变和修改。本文所呈现的公开内容没有明确地公开落入本发明的范围内的特征的所有可能的组合。在不背离本发明的范围的情况下，本文公开的用于各种实施方案的特征通常可以互换并组合成不是自相矛盾的任何组合。特别地，在不背离本公开的范围的情况下，在以下从属权利要求中呈现的限制可以以任何数量和任何顺序与它们相应的独立权利要求组合，除非从属权利要求在逻辑上彼此不兼容。

Claims (14)

1.一种机械密封件，所述机械密封件被配置为防止工艺流体经过所述机械密封件的泄漏，所述机械密封件包括高压、高温兼容的辅助密封件，所述辅助密封件与所述工艺流体的高压、高温兼容，所述机械密封件包括：

第一密封面(110)和第二密封面(112)，所述第一密封面(110)和所述第二密封面(112)密封到相应的第一结构和第二结构上，所述第一密封面(110)和所述第二密封面(112)中的一个是旋转密封面，所述旋转密封面围绕且固定到旋转轴上并与所述旋转轴同轴，所述第一密封面(110)和所述第二密封面(112)中的另一个是静密封面，所述静密封面与所述旋转密封面同轴并固定到静止的壳体(108)上，所述第一密封面(110)和所述第二密封面(112)具有彼此紧密接近的相对的密封面，从而在它们之间形成非接触的主密封件；

所述第一密封面(110)通过辅助密封件密封到所述第一结构，所述辅助密封件阻止所述工艺流体经过所述辅助密封件的泄漏，所述辅助密封件包括：

圆柱形的密封表面(106)，所述密封表面(106)围绕所述旋转轴(104)并与所述旋转轴(104)同轴，且密封到所述第一结构；

环形的背板(102)，所述背板(102)围绕所述旋转轴(104)并与所述旋转轴(104)同轴，并且密封到所述第一密封面(110)；

环形金属的密封垫圈(200)，所述密封垫圈(200)围绕所述密封表面(106)且与所述密封表面(106)同轴并接近所述背板(102)，所述密封垫圈(200)具有近似圆的半圆弧的弓形横截面，朝向所述背板(102)轴向弯曲且终止于接近所述密封表面(106)的内边缘(302)及远离所述密封表面(106)的外边缘处；以及

弓形凹槽(300)，所述弓形凹槽(300)形成在所述背板(102)中并邻近所述密封垫圈(200)，所述弓形凹槽(300)的内半径大于所述密封垫圈(200)的内半径，所述弓形凹槽(300)的横截面曲率比所述密封垫圈(200)的横截面形状的曲率浅，使得当所述密封垫圈(200)被轴向地压入所述弓形凹槽(300)中时，所述密封垫圈(200)与所述背板(102)形成密封，同时，所述密封垫圈(200)的所述内边缘(302)被径向向内推动超过所述背板(102)的所述弓形凹槽(300)并形成挤压在所述密封表面(106)上的接触表面，从而与所述密封表面(106)形成密封，当所述工艺流体压力增加时所述接触表面增加。

2.根据权利要求1所述的机械密封件，其中，所述背板(102)、所述密封垫圈(200)和所述密封表面(106)被配置为使得在所述密封垫圈(200)被压入所述弓形凹槽(300)中之前，所述密封垫圈(200)的所述内边缘(302)首先与所述密封表面(106)形成压配合。

3.根据权利要求2所述的机械密封件，其中，在所述密封垫圈(200)被压入所述弓形凹槽(300)之前，所述密封垫圈(200)的所述内边缘(302)的直径比所述密封表面(106)的直径小0.0005至0.001英寸。

4.根据权利要求1所述的机械密封件，其中，所述背板、所述密封垫圈(200)和所述密封表面(106)被配置为使得在所述密封垫圈(200)被压入所述弓形凹槽(300)中之后，所述密封垫圈(200)的内边缘(302)形成与所述密封表面(106)接触的区域，所述区域形成圆柱形带。

5.根据权利要求1所述的机械密封件，其中，所述背板(102)、所述密封垫圈(200)和所述密封表面(106)被构造成使得在所述密封垫圈(200)被施加的压力压入所述弓形凹槽(300)中并且随后所述压力被释放之后，所述密封垫圈(200)的所述内边缘(302)从所述密封表面(106)回缩，从而在所述密封垫圈(200)和所述密封表面(106)之间形成间隙配合空隙(500)。

6.根据权利要求5所述的机械密封件，其中，所述间隙配合空隙(500)的宽度在0.0005和0.001英寸之间。

7.根据权利要求1所述的机械密封件，其中，所述密封垫圈(200)由合金718制成。

8.根据权利要求1所述的机械密封件，其中，所述密封表面(106)、所述背板(102)和所述密封垫圈(200)全部由相同的金属材料制成。

9.根据权利要求8所述的机械密封件，其中，所述密封表面(106)、所述背板(102)和所述密封垫圈(200)全部由合金718制成。

10.根据权利要求1所述的机械密封件，其中，所述第一密封面(110)、所述背板(102)、所述密封垫圈(200)和所述密封表面(106)相对于所述第二密封面(112)是轴向可移动的。

11.根据权利要求1所述的机械密封件，其中，所述密封垫圈(200)的弓形横截面形状在其内边缘和外边缘之间的厚度上是均匀的。

12.根据权利要求11所述的机械密封件，其中，所述密封垫圈(200)的均匀厚度为0.005英寸。

13.根据权利要求1所述的机械密封件，其中，所述密封垫圈(200)的外表面、所述弓形凹槽(300)的内表面和所述密封表面(106)都制备成具有Ra为16微英寸或更小的光洁度。

14.根据权利要求1所述的机械密封件，其中，所述弓形凹槽(300)的径向向外直径比所述密封垫圈(200)的外径小0.01英寸至0.002英寸。

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