CN113302422B - 用于真空泵的密封件 - Google Patents

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Abstract

一种用于真空泵的密封件，包括定位在内密封件承座和外密封件承座（2、3）之间的密封元件（1），内密封件承座和外密封件承座位于密封元件（1）的内表面和外表面处。密封元件和承座中的每一者在形状上是基本环形的。外承座（3）包括将密封元件（1）保持在适当位置的保持装置（4）。内承座（2）包括位于与密封元件（1）相邻的表面中的至少一个凹部（10），并且密封元件（1）包括在内表面上的至少一个突起（9），该突起延伸到内承座（2）的至少一个凹部（10）中。一种密封系统包括所描述的密封件以及第一和第二凸缘（5、6），所述第一和第二凸缘均形成由密封系统桥接的两个部件（13、14）的部分。还提供了用于增强用于真空泵的密封系统的耐化学性的方法，以及使用该密封件或密封系统来连接管道系统。

Description

用于真空泵的密封件
技术领域
本发明涉及一种用于真空泵的密封件和密封系统、包括包含密封件或密封系统的真空泵的设备，以及用于增强特别是用于真空泵的密封系统的耐化学性的方法。
背景技术
真空泵的新应用的持续发展，特别是在半导体、平板和太阳能电池板制造工业中，已经导致需要不断增加的操作温度。特别地，新的应用和产品正在提升泵排气温度。真空泵的部件所达到的温度可以非常高，例如在一些情况下高达300℃。温度不仅受到由泵自身的操作产生的热量的影响，而且受到泵的位置处的环境温度的影响，例如，该环境温度可以受到主动加热和隔热两者的影响。因此，真空泵的所有部件都需要在跨越宽范围并且可能非常高的温度下有效且可靠地操作。
此外，根据使用设备的过程的类型，也可能需要具有良好的耐化学性。例如，如果在半导体制造过程中使用泵，则泵不仅应当耐受用于制造半导体的原材料，而且应当耐受用于对系统进行清洁的化学品，例如清洁气体。
尽管氟化“FKM型”弹性体已广泛用作真空泵中的密封材料，但已发现它们在较高温度下具有不可接受的寿命。全氟化的“FFKM型”弹性体密封件通常具有可接受的耐温性，例如高达约240℃。然而，即使添加小浓度的侵蚀性工艺蚀刻或清洁气体也会损害其特性，且因此损害其密封性能。因此，FFKM型材料的使用寿命也太短，以至于不能为高温真空泵应用提供长期的、商业上可行的解决方案，因为它们通常需要每3至6个月更换一次，而期望提供使用寿命超过一年的密封件。还提出了金属密封件用于高温应用，然而，存在与它们的使用相关的缺点。例如，通常需要紧固金属密封件的夹紧力非常高。此外，密封件通常对施加夹紧力的方式敏感，使得通常必须采用逐步的、耗时的紧固方法来避免在工艺中的任何阶段过度紧固密封件。这种过度紧固会损害金属密封件的性能，从而导致密封能力的有效性降低。
因此，将期望提供一种用于诸如真空泵的设备中的有效的密封系统，其具有增强的耐化学性，特别是在较高的温度下。
发明内容
本发明提供一种用于真空泵的密封件，其包括密封元件，该密封元件定位在内密封件承座和外密封件承座之间，内密封件承座和外密封件承座分别位于密封元件的内表面和外表面处。密封元件以及内密封件承座和外密封件承座中的每一个在形状上基本上是环形的，并且外密封件承座包括将密封元件保持在适当位置的保持装置。内密封件承座包括位于与密封元件相邻的表面中的至少一个凹部，而密封元件包括在内表面上的至少一个突起，该突起延伸到内密封件承座的至少一个凹部中。
本发明还提供一种用于真空泵的密封系统，其包括如上所述的密封件，以及位于密封件的两侧处的第一和第二凸缘。
本发明的另外方面提供了一种包括如上所述的密封件或密封系统的真空泵。
本发明的再另外的方面提供了用于增强在真空泵中使用的密封系统的耐化学性的方法，其中如上所述的密封件或密封系统被装配到真空泵中。
本发明的又另外的方面提供了包括上述密封件或密封系统的设备，其中密封件或密封系统将第一管连接到第二管。还提供了使用该密封件或密封系统将第一管连接到第二管。
本发明的其他优选方面在所附权利要求中被限定。
根据本公开的密封件和密封系统对各种工业设备，特别是在高温下并且通常也在极端化学条件下操作的真空泵，赋予了非常有效的密封。然而，同样地，使用本文公开的密封件和密封系统有利地增加了任何密封元件的有效耐化学性，而与其操作温度无关。
根据本公开的密封件包括定位在内密封件承座与外密封件承座之间的密封元件。内密封件承座和外密封件承座分别位于密封元件的内表面和外表面处。例如，在具有大致圆形或环形截面的密封件的情况下，密封元件的内表面是位于环形物内部的圆形表面或边缘，而外表面或边缘位于环形物外部。因此，整个密封结构可以被认为是同心夹层结构，其包括夹在密封件承座之间的密封元件。密封元件以及内密封件承座和外密封件承座的每一个在形状上通常都是基本环形的。因此，这些部件中的每一个通常具有环状形状，其通常是圆形的，尽管可以设想，也将可以使用如上所述同心布置的其他形状。例如，所述部件可以包括椭圆形截面。替代性地，例如，至少密封元件可包括十字形截面，在中心具有或不具有空隙。这种密封元件例如可以与常规成形的密封件承座结合使用，所述密封件承座是例如具有圆形或椭圆形截面的密封件承座。例如，可以设想，任何同心成形(例如，圆形、正方形、矩形、椭圆形)的密封件承座可与密封元件结合使用，该密封元件的截面本身可以是例如圆形、正方形、矩形、椭圆形、十字形、L形、V形。
在根据本公开的密封件中，外密封件承座包括保持装置，用于将密封元件保持在适当位置，特别是在组装期间。例如，外密封件承座可以包括一个且优选地至少两个突起或唇部，所述突起或唇部从外密封件承座的表面延伸，所述外密封件承座的表面定位成与密封元件相邻。因此，密封元件优选地保持在唇部之间的适当位置。更优选地，突起或唇缘以基本平行的布置围绕外承座的表面连续地延伸，使得它们形成凹部或凹槽，密封元件的外边缘坐落在该凹部或凹槽中。本领域已知的其他密封元件保持装置也可用于本公开的密封件中。保持装置应该是这样的，在真空泵的操作期间，当设备处于一定温度时，它们不会引入可能在密封件中产生局部应力和/或引发退化部位的夹点。根据本公开的代表性密封件可包括约2至3mm高，例如约2.5mm的保持装置或唇部。
通常且优选地，保持装置和外密封件承座是一体的。即，它们被包括在单个单元中，并且通常且优选地由相同的材料形成。替代性地，密封元件可以通过诸如例如粘合剂的结合方式附接到外密封件承座。合适的粘合剂在本领域中是广泛可用的，并且粘合剂的选择可以基于例如待结合在一起的材料的性质和/或所结合的部件将经受的操作条件而容易地进行。
在本公开的密封件中，内密封件承座包括位于与密封元件相邻的表面中的至少一个凹部或凹槽，并且密封元件包括在内表面上的至少一个突起，该突起延伸到内密封件承座的至少一个凹部中。
优选地，所述凹部包括连续的凹部或凹槽，所述凹部或凹槽围绕所述内密封件承座的与所述密封元件相邻的外表面延伸。然而，内密封件承座可以替代地包括多于一个的凹部，每个凹部位于内密封件承座的外表面中的与密封元件的内表面上的至少一个突起的位置对应的位置处。优选地，在这种布置中，凹部彼此基本等距地定位。
存在于密封元件上的至少一个突起确定内密封件承座的径向和轴向位置，而密封元件通常由外密封件承座和/或凸缘径向地(和轴向地)定位在根据本公开的密封系统中。根据本公开的密封件包括至少一个突起，并且可以包括至少两个并且更优选地至少三个这样的突起。最优选地，密封件包括三个突起。替代性地，所述至少一个突起可包括围绕密封元件的内表面延伸的单个连续突起。
在根据本公开的优选布置中，密封元件或内密封件承座包括多个(例如，三个或更多个)突起或辐条，其延伸到位于内密封件承座的表面中的单个连续凹部内。更优选地，多个突起或辐条围绕它们所处的表面基本上等距离地定位。特别优选的布置包括具有三个辐条的密封元件，所述辐条延伸到内密封件承座的表面中的单个连续凹槽中。通常且优选地，至少一个突起或辐条和密封元件是一体的。也就是说，它们被包括在单个单元中，并且通常且优选地由相同的材料制成。
在根据本公开的包括单个连续突起的布置中，期望为突起提供至少一个孔或孔口。这使得在使用期间并且当向密封系统提供气体时，由于气体流过突起中的至少一个孔，可以促进向形成在密封元件、内密封件承座和凸缘的表面之间的整个腔体有效地提供气体。
所述至少一个突起或辐条通常使得其足够坚固以在整个密封件处于未压缩状态时支撑内密封件承座。至少一个突起和至少一个凹部的尺寸优选地使得在使用中，当密封件被压缩时，并且优选地在期望的操作温度下，至少一个突起进一步延伸到至少一个凹部中。因此，在未压缩状态下，通常存在位于至少一个突起的前缘与凹部内部的基部之间的空隙，突起可以在密封件的压缩期间移动到该空隙中。优选地，在这种情况下，辐条在任何显著程度上保持未压缩。换句话说，辐条在操作期间进一步突出到凹部中不会对辐条施加任何不期望的应力，或者因此不会对整个密封装置施加任何不期望的应力。
替代性地，至少一个突起或辐条可以例如通过材料和/或尺寸的选择来设计，使得其在密封件被压缩时将挠曲。然而，任何这样的挠曲力不应在任何显著程度上不利地影响密封件的性能。
考虑到真空泵需要操作的不断增加的温度，期望本文公开的密封件的每个部分在相关操作温度下具有足够的耐温性。因此，合适的材料应优选耐受至少约150℃的温度。更优选地，材料耐受至少约170℃、至少约190℃、至少约200℃或至少约220℃的温度。特别优选的材料耐受从约150℃至约300℃，或甚至更高，更优选从约170℃至约270℃，还更优选从约190℃至约260℃，并且甚至更优选地从约200℃至约250℃的温度。
此外并且如上所述，当然，尽管在一些实施例中不需要，但是可能期望用于形成密封部件的材料对它们在使用期间将遇到的化学品具有抗性，所述化学品是例如与密封件进行接触的原材料、化学产品和清洁剂。
用于密封元件和密封件承座的优选材料包括金属、陶瓷和聚合物材料。优选地，密封元件包括聚合物材料，其更优选地是弹性体材料。甚至更优选地，密封元件包括基于硅酮的聚合物、基于氟化硅酮的聚合物、基于含氟弹性体的聚合物或基于全氟弹性体的聚合物，这些类型的聚合物在本领域中分别被称为VMQ、FVMQ、FKM和FFKM类型。适合于根据本公开使用的可商购获得的聚合物等级的示例包括例如可从James Walker UK Ltd（Crewe,UK）获得的Sil 80/2和FR 10/80聚合物等级；可从ERIKS UK（Halesowen，UK）获得的聚合物等级714534；可从Trelleborg Sealing Solutions UK Ltd(Solihull，UK)获得的VCT®和ISOLAST系列聚合物；可从DuPont（UK）Ltd（Stevenage，UK）获得的Kalrez®聚合物系列；可从Greene Tweed UK（Nottingham,UK）获得的Chemraz®聚合物系列，可从FreudenbergSealing Technologies（Lutterworth,UK）获得的Simriz®聚合物系列；和可从PPE（Blackburn,UK）获得的Perlast®聚合物系列。如上所述，制造本发明密封件的不同部分的材料的具体选择将取决于例如所需的温度能力。
特别有利的是，本公开有助于将这些类型的材料用于高温真空密封元件，或者实际上用于密封件的温度能力足够但耐化学性不足够的应用中，因为通常用于这种应用中的FFKM型材料显著更昂贵，例如是基于硅酮的材料的十倍以上昂贵的数量级。然而，FKM型和FFKM型材料也可用于本公开的密封元件中。
内密封件承座可以由通常用于形成标准（例如，NW40)O形环密封件的内环的任何材料形成，例如，只要其耐温性适合于将在其中使用密封件的过程即可。此外，期望内密封件承座材料的耐化学性适合于其预期用途。内密封件承座优选地包括金属或陶瓷材料。更优选地，用于内密封件承座的材料对因由真空泵泵送的材料引起的腐蚀具有抗性，所述材料例如气态和潮湿的卤素、卤间化合物、卤化氢和半导体生产中使用的其他化学品。适用于内密封件承座的材料的优选示例包括不锈钢，例如奥氏体不锈钢（诸如例如316L型）和超级奥氏体不锈钢、铬镍铁合金和耐腐蚀高温涂层（诸如具有无电镀镀镍(ENP)涂层的材料）。
内密封件承座通常被定尺寸成使得当密封件结合到另外包括凸缘的密封系统中时，内密封件承座与凸缘表面形成良好的接触。更详细地，内密封件承座和凸缘表面之间的接触应使得在使用期间，提供到由内密封件承座、密封元件和凸缘的表面形成的腔体的气体在内密封件承座和凸缘表面之间渗透但不自由流动。内密封件承座（和凸缘）的表面优选地被研磨以产生期望的几何形状（表面光洁度）。可以使用其他已知技术，诸如切割、车削或铣削，但是通常比磨削更不可控，因此不太理想。
外密封件承座可以由通常用于形成标准O形环密封件的外环的任何材料形成，例如，同样只要其耐温性适合于预期用途即可。外密封件承座可包括金属、聚合物（例如高温聚合物）或陶瓷材料。优选地，外密封件承座包括金属材料。适用于外密封件承座的材料的优选示例包括铝和不锈钢，例如316L不锈钢。
上述密封件有效地结合到用于真空泵的密封系统中，该密封系统另外包括定位在密封件的两侧处的第一凸缘和第二凸缘。
密封系统的部件定位成使得密封元件、内密封件承座以及第一凸缘和第二凸缘的表面在密封系统内限定腔体或空隙。密封系统优选地还包括用于向腔体供应气体的装置。优选地，至少一个凸缘，例如第一凸缘，包括入口端口，即端口或孔，所述端口或孔从所述凸缘的外表面延伸到与所述密封件相邻的表面，并且在所述真空泵的使用期间，气体通过所述端口或孔被供给到由所述密封系统部件的所述表面限定的所述腔体中。特别优选的是，气体是惰性气体，诸如氮气，其通常可用作真空泵中的吹扫气体。
将气体引入密封系统导致密封元件(PID-POD，其中PID是密封元件的内表面或直径上的压力，并且POD是元件的外表面或直径上的压力）上的压差（ΔP）始终为正。相比之下，在本领域的密封系统中，压差通常经受密封元件的内径上的气体压力的变化，例如，当在排气管装置中使用时，所述气体压力的变化通常是温和的低于大气压，或者在真空泵的扫掠体积中基本上低于大气压。因此，在本公开的密封系统中，恒定的正压差允许密封元件在外密封件承座的内径或表面上的周向定位，这在促进密封元件与密封件承座之间的期望对应性方面是有益的（如前所述）。
优选的是，气体入口端口被定位，即。在压缩密封元件在其接触所述第一凸缘的点处与所述内密封件承座在其接触所述第一凸缘的点处之间大致等距的位置处，使第一凸缘离开到所述腔体中。例如，在代表性的密封系统中，密封元件和内密封件承座中的每一个与入口端口之间的距离可以是大约0.5-3mm，例如大约1.5mm。代表性系统通常包括直径为约0.5mm至约1.5mm，例如约1mm的入口端口。
如上所述，在使用期间供应到本公开的密封系统的气体优选地是惰性气体，并且更优选地是氮气。氮气通常可用于真空泵中，因为它通常用作吹扫气体。因此，在使用期间，气体被直接供给到密封元件与内密封件承座之间的腔体中，该腔体由凸缘界定。填充有气体的腔体的形状对应于密封元件和密封件承座的形状，并且因此通常是基本上环形的，如上文关于密封元件和密封件承座已经描述的，但是其他几何形状也适用于本公开。
本公开的密封系统中的至少一个凸缘入口端口或孔可以适于包含径向凸台，标准氮气配件（通常在直径上为约6mm)可以附接到所述径向凸台。气体到凸缘的分配可以借助于中央气体分配系统或歧管来实现，或者独立地实现，使得气体供应独立于包括密封系统的设备。
在使用期间，包含在本公开的密封系统中的气体优选地保持在相对小的正压下，例如约1.3至约1.6巴绝对压力，但是它也可以高于或低于该压力。压力通常由标准压力调节装置设定和监测，所述压力调节装置是例如位于歧管上或独立气体供应装置上的压力调节器。
在使用期间并且如已经提到的，气体经由内密封件承座与凸缘之间的界面从密封系统内的腔体排出。气体通过该界面的逸出速率通常相对较低，例如对于“NW40尺寸的”密封件，大约小于约1标准升/分钟(slm)，并且通常远小于该速率，例如约0.1sccm或甚至更小，使得气体被认为渗透而不是从腔体流出。逸出速率通常取决于凸缘上的表面光洁度的性质。由于气体的这种渗透（其被向腔体的气体供应抵消），腔体内的气体的压力保持相对恒定并且不会倾向于在任何很大程度上波动。
包括在本文公开的密封系统中的凸缘通常由传统上用于制造现有真空泵中的凸缘的材料制成，并且因此应当具有适当的耐温性和耐化学性。上文描述为适用于密封件承座，并且特别是内密封件承座的材料也适用于凸缘。因此，合适材料的示例包括：金属材料，诸如铝和不锈钢，特别是316L型不锈钢；聚合物材料，特别是高温聚合物；以及陶瓷材料。
将气体直接供应到由密封件、内密封件承座和凸缘限定的空间中产生了对工艺气体的屏障，并且有效地增强了密封系统（特别是在真空泵应用中使用的密封系统）的耐化学性。因此，本发明有助于密封元件材料的使用，该密封元件材料耐较高温度，但由于其增强的耐化学性而具有比目前使用或建议使用的材料（诸如FKM型和FFKM型材料）更低的化学稳定性。因此，有利地，本发明使得能够使用更广泛的密封材料，并且重要的是，能够使用更便宜的密封材料，诸如上述基于硅酮的材料。
因此，本公开有利地提供了具有比目前可用于较高温度应用的密封件和密封系统更长的使用寿命的密封件和密封系统。此外，由于能够在任何温度下针对任何给定的工艺挑战使用更便宜的密封材料，这种密封件和密封系统的成本显著降低。
因此，本公开还提供了通过将如本文所述的密封件或密封系统装配到真空泵中来增强用于真空泵的密封件和密封系统的耐化学性并因此增强其使用寿命的方法。真空泵可以是新制造的，或者可以是现有的泵，其包括密封件或密封系统，当它们已经达到其使用寿命结束时需要更换。因此，本公开也涵盖将所公开的密封件或密封系统改装到现有真空泵中。优选地，所述方法还需要在使用期间将惰性气体（其更优选为氮气）供应到密封系统中。
因此，根据本公开的密封件和密封系统在用于各种应用的真空泵中特别有用，所述应用包括例如半导体、平板和太阳能电池板制造工业。这种真空泵通常在约60℃或更高的温度下操作。密封件和密封系统特别优选用于半导体制造中使用的真空泵。更优选地，密封件和密封系统特别用于干式真空泵。更优选地，密封件和密封系统特别用作真空泵中的定子密封件和定子密封系统，并且特别是用作干式真空泵中的定子密封件和定子密封系统。本公开的密封件和密封系统也可用于压缩机中。
根据本公开的密封件和密封系统还可用于需要有效密封的其他设备，例如包括管道系统的设备。例如，根据本公开的密封件或密封系统可以包括在设备中，其中密封件或密封系统将第一管连接到第二管。在这种设备中使用密封件或密封系统提供了具有增强的耐化学性的连接装置，特别是在高操作温度下。因此，它们特别适用于例如排气管，因此特别适用于减排系统。密封件和密封系统可以装配到新制造的设备中，诸如管道系统，并且还可以有利地用于替换管道系统中的现有密封件或密封系统，特别是在减排系统中，以及已经达到其使用寿命结束的其他这样的设备中。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本公开，在附图中：
图1是根据本公开的密封系统的截面侧视图；
图2是根据本公开的密封系统的局部截面视图；
图3是根据本公开的密封系统的截面视图；
图4是示出气体供应的根据本公开的密封系统的局部截面侧视图；
图5是示出气体供应的根据本公开的密封系统的截面侧视图；
图6是示出了根据本公开的密封系统的位置的组件的视图。
具体实施方式
本公开提供了一种用于真空泵的密封件和密封系统。参考图1，在一示例中，密封系统包括定位在内密封件承座（2）和外密封件承座（3）之间的密封元件（1）。密封元件(1)、内密封件承座（2）和外密封件承座（3）在形状上各自基本上是环形的，共享相同的中心轴线(A，参见图3）。所述内密封件承座（2）和所述外密封件承座（3）分别位于所述密封元件的内表面和外表面处，其中所述内表面是最靠近所述中心轴线(A)的表面，并且所述外表面是径向最远离所述中心轴线(A)的表面。
在使用中，密封元件的外表面与外密封件承座（4）的内表面接合。在该示例中，外密封件承座（4）的内表面具有与密封元件的外表面的形状互补的形状（不必是-只要其轴向定位、即保持在适当位置）；在该示例中，外密封件承座（4）的内表面具有凹入部分，其中，在该示例中，凹入部分的半径与密封元件的半径相同。密封元件的截面的半径可以在约1mm与约10mm之间，例如约5mm。
密封元件还由第一凸缘和第二凸缘（5）&（6）接合；第一凸缘和第二凸缘各自分别形成由密封系统桥接的两个部件（例如图4中的13和14）的一部分。所述第一凸缘（5）和所述第二凸缘（6）基本上彼此平行，其中所述密封元件（1）夹在所述第一凸缘（5）和所述第二凸缘（6）之间。所述内密封件承座（2）包括轴向外表面，所述第一凸缘（5）和所述第二凸缘（6）分别与所述轴向外表面接合。所述外密封件承座（3）包括第一肩部和第二肩部，所述第一肩部和所述第二肩部为所述第一凸缘（5）和所述第二凸缘（6）提供相对径向定位。外密封件承座的轴向厚度必须总是小于内密封件承座，以允许内密封件承座与第一凸缘（5）和第二凸缘（6）接合。
密封元件（1）还包括在密封元件的内表面上的突起（9）。所述内密封件承座（2）的所述外表面包括凹部（10）。所述凹部（10）被构造成接收所述突起（9）。在“未压缩”状态下并且在图1所示的示例中，突起（9）没有完全延伸到凹部（10）中。相反，在凹部的上部部分处的凹部中保留有间隙，当密封件被进一步压缩时，突起（9）可以延伸到该间隙中。凹部-突起关系确定内密封件承座（2）相对于密封元件（1）的位置。凹部（10）接合内密封件承座（2）的外表面的角部通常如例如如图1所示的那样成形，以防止突起（9）在凹部（10）内移动期间损坏突起（9）。还应该有足够的轴向间隙以允许突起膨胀和收缩。
在密封系统内形成腔体(11)，腔体（11）由密封元件(1)、内密封件承座（2）以及第一凸缘（5）和第二凸缘（6）的表面限定。密封系统还包括用于向腔体供应气体的装置（例如，如图4和图5所示）。该气体优选为惰性气体，例如氮气。气体流入腔体（11）并填充腔体(11)，使得在腔体（11）与密封系统的外部之间存在小的正压差。气体分别在内密封件承座（2）与第一凸缘（5）和第二凸缘（6）之间的连接表面（12）处逐渐从腔体（11）渗出。
图2示出了沿中心轴线(A)观察的密封件的局部截面。密封元件（1）的外表面围绕其整个周向部分与外密封件承座（3）的内表面（4）接合。密封元件（1）还包括在其内表面上的突起（9）。在该实施例中，突起（9）呈插入到内密封件承座（2）的凹部（10）中的辐条（spoke）的形式。辐条（9）例如为0.55mm厚、2mm长、9mm宽。
图2示出了，在本公开的该示例中，凹部（10）延伸穿过内密封件承座（2）的直径的大约一半。辐条（9）的长度大于凹部（10）的深度。因此，即使当辐条（9）完全延伸到凹部（10）中，使得辐条（9）的端部与凹部（10）的基部接触时，腔体（11）仍然存在于内密封件承座（2）的外表面处。辐条的主要目的是径向定位内密封件承座，并且确保其在密封元件的轴线和内SC的轴线不重合时是均匀的。
当突起被构造为一个或多个辐条（9）而不是单个连续突起时，这允许气体流过辐条之间的空间并填充整个腔体（11）。然而，如果突起被构造为单个连续突起，则为了促进气体从突起的一侧流到另一侧，必须在突起中设置至少一个孔口以允许气体流动并填充整个腔体(11)，从而确保在突起的两侧之间不存在压差。
图3示出了沿着根据本公开的密封系统的中心轴线(A)的截面视图。更具体地，突起（9）被构造为围绕密封元件（1）的内周向部分等距间隔开的三个辐条。每个所述辐条（9）突出到内密封件承座（2）的外表面中的凹部（10）中。在该示例中，凹部（10）是围绕内密封件承座（2）的整个外周向部分延伸的单个连续通道。
图4示出了根据本发明的密封系统的局部截面视图。在该示例中，第一凸缘（5）和第二凸缘（6）分别是第一部件（13）和第二部件（14）的集成部分，密封系统安装在第一凸缘（5）和第二凸缘（6）上。
第一部件（13）还具有通道(15)，通道（15）在第一端部处连接到气体入口端口(16)，并且在第二端部处连接到密封系统的腔体（11）。供应到腔体（11）的气体充当工艺气体的屏障并且有效地增强密封系统的耐化学性。气体以足以保持正压差（ΔP）的速率供应，即气体供应速率必须至少等于第一和第二凸缘（5、6）与内密封件承座（2）之间的气体渗透速率。
第一部件（13）和第二部件（14）由保持装置（17）（诸如夹具）轴向地保持。保持装置（17）在第一凸缘（5）和第二凸缘（6）的外侧上施加压力，以将第一凸缘（5）和第二凸缘（6）压缩到密封元件（1）上。该基本上轴向的压力导致密封元件（1）在第一凸缘（5）和第二凸缘（6）之间的压缩，并且因此导致改进的密封。重要的是，由保持装置（17）施加的压缩力不会机械地损坏密封元件(1)，因为这可能降低所产生的密封的完整性。考虑热膨胀和收缩对密封系统的影响并相应地选择材料也是重要的，因为热膨胀差异可能导致损坏并危害密封的完整性。
图5类似于图4，示出了本公开的密封系统的轴向截面，其示出了密封系统在管道系统的两侧的相互作用，例如，密封系统附接到所述管道系统。因此，密封元件(1)、内密封件承座（2）和外密封件承座(3)、第一凸缘（5）和第二凸缘（6）以及保持装置（17）都围绕中心轴线(A)连续地延伸。
图6是示出了根据本公开的密封系统的定位的组件的外部视图。气体通过管（18）供应到腔体，管（18）从外部安装到密封系统。保持装置（17）包括夹具，该夹具在图6所示的示例中是NW40夹紧环。所述夹具包括金属带(19)，所述金属带围绕所述第一凸缘（5）和所述第二凸缘（6）的外部延伸，所述金属带（19）包围所述第一凸缘（5）和所述第二凸缘（6）的外周向部分的至少约一半，并且优选地包围所述第一凸缘（5）和所述第二凸缘（6）的外周向部分的至少约四分之三。金属带（19）的两端之间的间隙由紧固件（20）桥接，通过紧固件（20）可以经由旋拧动作改变夹紧压力。
应当理解的是，在不脱离如专利法所解释的由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对所示实施例进行各种修改。

Claims (22)

1.一种用于真空泵的密封件，包括：密封元件，其定位在内密封件承座和外密封件承座之间，所述内密封件承座和外密封件承座分别位于所述密封元件的内表面和外表面处；其中，所述密封元件以及所述内密封件承座和所述外密封件承座中的每一者在形状上都是环形的，并且所述外密封件承座包括将所述密封元件保持在适当位置的保持装置，并且其中，所述内密封件承座包括位于与所述密封元件相邻的表面中的至少一个凹部；并且所述密封元件包括在内表面上的多个突起，所述突起延伸到所述内密封件承座的所述至少一个凹部中。
2.根据权利要求1所述的密封件，其中所述密封元件包括至少三个突起。
3.根据权利要求1所述的密封件，其中所述至少一个凹部包括连续凹槽，所述连续凹槽邻近所述密封元件围绕所述内密封件承座的外表面延伸。
4.根据权利要求1所述的密封件，其中所述多个突起和所述至少一个凹部的尺寸使得在使用中，当所述密封件被压缩时，所述多个突起进一步延伸到所述至少一个凹部中。
5.根据任何前述权利要求所述的密封件，其中所述密封元件以及所述内密封件承座和所述外密封件承座中的每一者包括承受至少190℃的温度的材料。
6.根据权利要求5所述的密封件，其中所述密封元件以及所述内密封件承座和所述外密封件承座中的每一者包括承受从200℃至250℃的温度的材料。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的密封件，其中所述密封元件包括弹性体。
8.根据权利要求7所述的密封件，其中所述密封元件包括基于硅酮的聚合物。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的密封件，其中所述内密封件承座包括陶瓷或金属材料。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的密封件，所述密封件为真空泵定子密封件。
11.根据权利要求10所述的密封件，所述密封件为干式真空泵定子密封件。
12.一种用于真空泵的密封系统，所述密封系统包括根据权利要求1至11中任一项限定的密封件以及定位在所述密封件的两侧处的第一凸缘和第二凸缘。
13.根据权利要求12所述的密封系统，还包括用于供应气体的装置，其中所述第一凸缘包括入口端口，在使用中，所述气体通过所述入口端口被供给到所述密封系统内的腔体中，所述腔体由所述密封元件、内密封件承座、以及第一凸缘和第二凸缘的表面限定。
14.根据权利要求13所述的密封系统，其中所述气体为惰性气体。
15.根据权利要求14所述的密封系统，其中所述惰性气体为氮气。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的密封系统，其中第一凸缘和第二凸缘以及所述内密封件承座和所述外密封件承座设置为一体的物体。
17.一种真空泵，包括根据权利要求1至11中任一项限定的密封件或根据权利要求12至16中任一项限定的密封系统。
18.根据权利要求17所述的真空泵，其中所述真空泵为干式真空泵。
19.一种用于增强用于真空泵的密封系统的耐化学性的方法，包括将根据权利要求1至11中任一项限定的密封件或根据权利要求12至16中任一项限定的密封系统装配到真空泵中。
20.根据权利要求19所述的方法，其中根据权利要求1至11中任一项限定的密封件或根据权利要求12至16中任一项限定的密封系统被装配到现有的真空泵中以替代现有的密封件。
21.根据权利要求19所述的方法，还包括在所述真空泵的使用期间将惰性气体供应至所述密封系统。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述惰性气体为氮气。
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