特別是用于加壓液體的墊圈的制作方法
【專利說明】特別是用于加壓液體的墊圈
[0001]本發(fā)明涉及密封接頭(或墊圈)的領(lǐng)域，特別是那些確保在可移動元件(諸如軸、輪軸等)的水平和周圍處密封的密封接頭(或墊圈)，所述可移動元件通過旋轉(zhuǎn)運動被驅(qū)動并且在固定本體、元件、套管等的通道、殼體、開口等中延伸或者延伸通過所述通道、殼體、開口等。
[0002]更特別地，本發(fā)明涉及一種密封接頭，一方面其包括具有外部軸向凸緣和內(nèi)部徑向凸緣的支撐環(huán)或框架(通常由鋼板制成)，并且另一方面其包括由特氟隆類密封材料制成的墊片，所述墊片通過至少部分地覆蓋軸向凸緣的外表面并且延伸超出徑向凸緣的內(nèi)端以便形成柔性密封唇緣而被安裝或布置在所述環(huán)上。該唇緣設(shè)計成周向地抵靠在或施加在待密封元件上，特別是可旋轉(zhuǎn)的圓柱形元件(諸如軸等)，其中所述密封唇緣于是具有第一環(huán)形部分(其大部分置于待密封元件上)和第二環(huán)形彎曲連接部分(將唇緣的第一端部連接至與環(huán)的徑向凸緣一體制成的墊片的部分)。
[0003]這樣的接頭尤其是通過文獻WO 2008/009317和US 2003/0031828 (圖5a)已知。
[0004]這些接頭利用相同的墊片確保了雙重密封，S卩，相對于可移動元件的內(nèi)部動態(tài)密封(通過不由環(huán)支撐的柔性密封唇緣)和相對于殼體的壁或安裝開口的外部靜態(tài)密封，待密封元件通常穿過所述壁或安裝開口(通過存在于軸向凸緣的外表面上的墊片部分)。
[0005]然而，由這兩篇文獻所公開的密封接頭具有至少以下兩個缺點:
[0006]I)注意到密封唇緣的自由端抬升，這在保持緊密性和密封行為方面具有負面影響，特別是當該唇緣在較大長度上(顯著的軸向距離)置于待密封元件上時；
[0007]2)因為低的抗變形性，并且當密封唇緣經(jīng)受壓力時密封唇緣甚至可能發(fā)生轉(zhuǎn)向(例如，在諸如密封泵軸的應(yīng)用中)，這些接頭不適合于承受壓力(當待隔離介質(zhì)包含加壓液體(通常在大約I到10巴之間)時，在待密封元件的水平處的密封行為問題)。
[0008]為了試圖彌補這兩個缺點，文獻US 2002/0117810提出了一種密封接頭，該密封接頭的密封唇緣具有顯著的厚度并且被徑向細分成待安置于待密封元件上的主密封唇緣和副彈性支撐唇緣。
[0009]通過施加支撐力，使該副唇緣(在沒有顯著壓力的情況下)接觸自由端(頂端)，所述支撐力將該端壓壓靠在待密封元件上，并因此防止其分離和抬升。
[0010]此外，當待隔離的介質(zhì)經(jīng)受壓力時，主唇緣和副唇緣緊密地疊加并且共同形成能夠承受壓力而不轉(zhuǎn)向的具有較大厚度的單一唇緣。
[0011]然而，當唇緣/元件接觸區(qū)域具有短距離時提供了滿意度，但是這種解決方案在結(jié)構(gòu)上是復(fù)雜的并且其實現(xiàn)是困難的(需要唇緣的精確剖切，主唇緣和副唇緣的雙重加工)。
[0012]此外，考慮到底部唇緣的大厚度，材料成本較高，并且唇緣和可移動元件之間的摩擦力增加。
[0013]最后，在文獻US 2002/0117810中，外部靜態(tài)密封(接頭和殼體之間)通過使用第二密封材料獲得。
[0014]本發(fā)明的目的是通過提出一種簡單的易于實施且經(jīng)濟的方案來彌補至少上面提及的主要缺點。
[0015]為此，本發(fā)明提出了一種上述類型的改進的并且特別適合于承受壓力的密封接頭(或墊圈)，由此該接頭的特征在于密封唇緣具有較小的厚度，典型地小于0.8mm,并且在沒有應(yīng)力的情況下，基本上形成具有90° -α的峰值角的套筒或錐形環(huán)，其中α在10°到50°之間。
[0016]利用下面的描述將更好地理解本發(fā)明，所述描述涉及優(yōu)選的實施例，這些實施例通過非限制性實例提供并且參考所附的示意圖說明，其中:
[0017]圖1是在沒有任何應(yīng)力的情況下，根據(jù)第一實施例的密封接頭的剖視圖；
[0018]圖2是在安裝在殼體中和待密封元件(軸)周圍之后的類似于圖1的密封接頭的剖視圖；
[0019]圖3是包括如圖1和圖2中所示的密封接頭的燃料泵的密封系統(tǒng)的局部剖視圖；
[0020]圖4和圖5是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的兩個其他設(shè)計變型的處于安裝狀態(tài)的密封接頭的局部尚J視圖；
[0021]圖6至圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的三個設(shè)計變型的處于安裝狀態(tài)的密封接頭的局部剖視圖；以及
[0022]圖9是在沒有應(yīng)力的情況下(在安裝之前)的圖8的接頭的局部剖視圖。
[0023]圖1、圖2和圖4至圖8示出了特別是用于加壓液體的密封接頭I。該接頭I 一方面包括具有外部軸向凸緣3和內(nèi)部徑向凸緣4的支撐環(huán)或框架2，并且另一方面包括由特氟隆類密封材料制成的墊片5，所述墊片通過至少部分地覆蓋軸向凸緣3的外表面3’并且通過延伸超出徑向凸緣4的內(nèi)端4’以便形成柔性密封唇緣6而被安裝或布置在所述環(huán)2上。所述密封唇緣被設(shè)計成周向地抵靠在或施加在待密封元件7上，特別是可旋轉(zhuǎn)的圓柱形元件(諸如軸等)，其中所述密封唇緣6于是具有第一環(huán)形部分6’ (其大部分置于待密封元件上)和第二環(huán)形彎曲連接部分6”。
[0024]根據(jù)本發(fā)明和如圖1更具體地示出的，密封唇緣6具有小的厚度EL，典型地小于0.8mm，并且在沒有應(yīng)力的情況下，基本上形成具有90° -α的峰值角的套筒或錐形環(huán)，其中α在10。到50。之間(圖1和圖9)。
[0025]換句話說，并且如圖1所示，峰值角AS = 90° -α在40°到80°之間(其中α是相對于垂直于接頭I的對稱中心軸線的平面的角度)。
[0026]發(fā)明人注意到，以一種預(yù)料不到和驚人的方式，甚至當接觸區(qū)域9具有顯著的軸向尺寸時，上述類型的密封接頭I (其唇緣5具有兩種上述技術(shù)布置)也沒有經(jīng)歷唇緣6的端部抬升的現(xiàn)象。
[0027]此外，在被抵靠在待密封的元件7上之前，密封唇緣6 —方面相對于接頭I的對稱中心軸線(通常與元件7的旋轉(zhuǎn)/對稱軸線X結(jié)合)并且另一方面相對于墊片5的緊密地施加在徑向凸緣4的內(nèi)端4’上的部分5’(角α)的特定初始傾斜(墊片4所固有的)同時在唇緣6的預(yù)調(diào)節(jié)中結(jié)束，這增加了在從唇緣6朝向其初始傾斜的一側(cè)進行壓力施加的情況下其對轉(zhuǎn)向的抵抗。
[0028]當然，唇緣6和墊片5的部分5’之間的連接不具有清晰的折疊線，而是具有彎曲的過渡區(qū)域8。
[0029]更具體地，并且根據(jù)本發(fā)明的一種有利布置，密封唇緣6，優(yōu)選在沒有應(yīng)力的情況下以具有基本上平坦壁的錐形套筒的形式，通過墊片5的預(yù)彎曲或屈折的環(huán)形區(qū)域8被連接至墊片5的部分5’ (其置于徑向凸緣4上和/或與所述徑向凸緣一體制成)，所述環(huán)形區(qū)域8有利地直接位于所述徑向凸緣4的內(nèi)端4’之后，并且被定向在待密封介質(zhì)MLS的方向上且作為環(huán)形連接部分6”的一部分。
[0030]因此，在生產(chǎn)密封接頭I的過程中(優(yōu)選地在墊片5與環(huán)2的接合過程中通過變形)，區(qū)域8形成在墊片5中(以墊片的壁的永久性局部變形的形式)，并且在將接頭I安裝在元件7上的過程中，所述區(qū)域構(gòu)成連接部分6”的彎曲的開始。
[0031]與本發(fā)明的優(yōu)選實際實施例一致，使得可以根據(jù)發(fā)明人以優(yōu)化方式來回應(yīng)上述缺點，同時限制成本并避免接頭I的設(shè)計和生產(chǎn)過程復(fù)雜化(特別是相對于上述文獻WO2008/009317中所描述的生產(chǎn)過程)，有利的設(shè)置是，密封唇緣6的厚度在0.4mm到0.7mm之間，優(yōu)選在0.45mm到0.65mm之間，并且角α在15°到45°之間，優(yōu)選在20°到40°之間。此外，在安裝到承載環(huán)2上之前或之后，預(yù)彎曲區(qū)域8有利地通過墊片5的壁的局部變形而成形。
[0032]為了確保滿足最終應(yīng)用要求的足夠質(zhì)量的密封，特別是在一定壓力下，可以確定支撐環(huán)2、由特氟隆類材料制成的墊片5和待密封元件7的相對尺寸和布置，以限定密封唇緣6的部分6’緊密接觸和支撐在所述元件7上的區(qū)域9，其中距所述唇緣6的自由邊緣6”’的軸向距離Ρ(在方向X上)在1.5mm到5.0mm之間，優(yōu)選地在2.5mm到3.5mm之間。
[0033]盡管具有這種顯著的距離，但是發(fā)明人注意到，對于上述幾何布置的方面使得可以防止端6”抬升的現(xiàn)象并對轉(zhuǎn)向(在徑向凸緣4下方的唇緣6和通道的折疊)提供增加的抵抗。
[0034]唇緣6的部分6’可以包括平滑的支撐表面(接觸區(qū)域9)并且通常具有基本不變的厚度(但可以考慮厚度基于使用條件而變化)。
[0035]然而，根據(jù)本發(fā)明的在附圖中未詳細示出(僅在圖2中示意性地示出)的附加特征，密封唇緣6可以包括位于該唇緣6的被設(shè)計成待安置于待密封元件7上的部分6’的接觸表面的水平處的輸送結(jié)構(gòu)10，所述輸送結(jié)構(gòu)是螺旋狀的或以螺紋的形式，有利地以具有相對斜面或不同斜度的凹槽的形式，所述凹槽優(yōu)選地具有不對稱的三角形形狀的橫截面或輪廓。
[0036]例如，這樣的結(jié)構(gòu)10可以是以申請人名義的2012年2月3日的PCT專利申請?zhí)朠CT/FR2012/050239和法國專利申請?zhí)?251011中描述的類型。
[0037]此外，如在圖1至圖4和圖6至圖8中所示出的，也可以這樣設(shè)置:密封墊片5延伸超出軸向凸緣3的自由邊緣3”并且形成突出部分11，所述突出部分朝向內(nèi)部傾斜或彎曲并且至少覆蓋所述自由邊緣11的外部脊。
[0038]因此，突出部分11形成連接至前面脊的斜面，以將接頭I引入到其殼體14中，在接頭I的擰緊或調(diào)整安裝過程中，有利于其定心并防止墊片5相對于軸向凸緣3的任何分離。
[0039]為了確保在高壓情況下保持動態(tài)密封，以防止在壓力峰值(特別是重復(fù)的)情況下對密封唇緣6的損壞，并且排除所述唇緣6的任何轉(zhuǎn)向，接頭I還可以包括或包含用于支撐和增強密封唇緣6的特定環(huán)形結(jié)構(gòu)12，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)位于與待密封介質(zhì)MLS相對的一側(cè)上，并且通過部分地呈現(xiàn)該部分6”的形狀并通過與該部分分開而在所述唇緣6的彎曲環(huán)形部分6”的水平上延伸。
[0040]如從附圖顯示的，唇緣6不與該結(jié)構(gòu)12 —體制成，在所述唇緣6上沒有足夠壓力的情況下也不抵靠在該結(jié)構(gòu)上(除了在圖3中由于存在足夠的壓力而在12與6之間存在楔形間隙12”)。缺少這種接合使得可以確保唇緣6具有很大的柔韌性和適當?shù)倪m應(yīng)待密封的可移動元件7的可能的徑向運動或不對稱的能力。
[0041]例如，通過比較圖1和圖2，進一步注意到，當唇緣6安置于元件7上時，