[发明专利]复合、高温、动态密封件及制造该密封件的方法

说明书

相关申请的交叉引用

申请人要求2005年3月28日提交的美国临时申请序列号60/665,659的优先权，该临时申请在此引入作为参考。

发明背景

1.技术领域

本发明涉及用于在相对运动的机械部件之间进行密封的密封元件，尤其是涉及用于高温的旋转密封元件，以及制造该密封元件的方法。

2.背景技术

a.现有技术的O型环激励的密封唇

Parker Hannifin公司制造了一系列众所周知的O形环激励的双片密封唇，其注册商标为″POLYPAK″，如其产品公告号5205B-1、标题为″LC轮廓密封件″所示。POLYPAK密封件由O形环和密封唇壳体组成。O形环充任胀圈，其在安装期间被压缩以加载唇。O形环的材料通常与密封唇壳体的不同，可根据性能特征选择各种材料。正如Parker Hannifin产品公告号5205B-1中所披露的，在动态运行时，O形环有时有移位(dislodgement)的倾向，这会导致泄漏。O形环移位还可以引起污染物摄取和密封件磨损加速。

b.现有技术的弹簧激励的密封唇

许多公司制造用于动态运行的弹簧激励的双片密封唇，其中弹簧激励动态唇抵靠在机械部件的相对运动表面。所使用的弹簧类型的一些例子包括悬臂弹簧、卡紧弹簧和倾斜卷簧。当这种密封件用来排除重污染环境时，弹簧遭受移位，导致泄漏、污染物摄取和密封件磨损加速。这种密封件不适用于其中在任一方向出现压差的应用中。这种密封件只有在压差从设置有弹簧的密封件一侧起作用时才能保持压力，这样，压力作用于动态唇的内部，以迫使动态唇更紧密地靠着相对运动表面。当沿相反方向出现压差时，压力抬升密封件远离相对运动表面，使流体流过唇。

c.现有技术的流体动力旋转密封件

Kalsi工程公司销售一系列众所周知的专利动态密封件，其注册商标为″KALSISEALS″。这些密封件为单片构造的流体动力润滑密封件，其被广泛用于油井钻进和其它旋转设备中。这些密封件利用了在美国专利号4,610,319；5,230,520；5,678,829；5,738,358；6,109,618；6,120,036；6,315,302；和6,382,634中所阐述的流体动力润滑原理和污染物排除(exclusion)原理。这些专利都在此引入作为参考。在美国专利号4,610,319中给出了KALSI SEALS商标的密封件产品系列的流体动力润滑和污染物排除的基本原理。美国专利号5,230,520公开了一种静态唇，其减少了密封件畸变，改善了密封件稳定性，改善了磨粒排除。美国专利号5,678,829公开了一种环境侧槽，其可用于减少界面接触压力，以促进更好的润滑和允许更高的速度。美国专利号5,738,358公开了一种双模量构造，其可用于减少界面接触压力，以促进更好的润滑和允许更高的速度、更高的压差。美国专利号6,109,618公开了一种侵入性流体动力几何形状，其在不利条件下能够更好地润滑。美国专利号6,120,036公开了一种倒角唇构造，其可用于控制界面接触压力，以及抵抗挤压损坏。美国专利号6,315,302公开了一种轴向抑制的几何形状，其在很小的或没有压差或者反向压差程度低的应用中提供改善的磨粒排除。美国专利号6,382,634公开了一种几何形状，其提供附加的牺牲材料，以补偿磨损。

由Kalsi工程公司销售的旋转密封件径向干涉(即压缩)地安装，通过阻断泄漏路径来密封。其最终寿命取决于密封件保持弹性和维持足够的界面接触压力的能力(即保持足够的抵靠着轴的匹配相对表面接触力)。弹性的丧失被称为压缩定形(compression set)。压缩定形是压缩特定时间段之后没有回弹的测量值，通常表示为固有压缩的百分比。就像弹性体降级的大多数形式一样，压缩定形在高温下更严重，并受到介质相容性的影响。