專利名稱：彈簧負(fù)載樹脂密封件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在壓力傳送器中圍繞隔離膜壓擠可變形的樹脂材料形成的彈簧負(fù)載環(huán)，在各配合件之間提供流體密封，已知有多種彈簧負(fù)載樹脂密封，例如，美國專利4508365號，因此本說明書將該專利文獻(xiàn)用作參考。
在壓力傳送器中，連續(xù)密封槽通常圍繞隔離膜，在壓力傳送器上安置密封件，再由密封件對把生產(chǎn)流體傳送到壓力傳送器的凸緣進(jìn)行密封，如

圖1的橫截面圖所示。為滿足化學(xué)的、壓力和溫度循環(huán)變化的需要，應(yīng)使用不同形狀和材料的密封件。
在有些應(yīng)用場合中，一種樹脂聚合材料-聚四氟乙烯被選作為密封件，形成基本為三角形的外形，與槽相吻合，在槽中加壓后，密封材料的一部分可能擠出槽外，如圖2。在有些應(yīng)用場合中，由彈性較小的材料制造的密封圈的保護(hù)墊圈，與密封件一起設(shè)置在槽中，以防止密封圈擠出槽外。在溫度循環(huán)變化的應(yīng)用場合，當(dāng)高溫時，密封材料擠出，然后當(dāng)壓力傳送器退回到較低溫度時，原來作用在密封件上的密封壓力則會下降。久之，由于這個降低的密封壓力，密封件可能發(fā)生滲漏，凸緣必須再次擰緊，或在某些情況下，密封件必須更換。使用高密封壓力可能使槽壁彎曲和鄰近的隔離膜變位，從而導(dǎo)致壓力傳送器的輸出誤差，需要對其重新校準(zhǔn)。使用高密封壓力也可能引起壓力傳送器輸出的不穩(wěn)定，因?yàn)閴毫κ请S溫度的變化而改變的。
也有使用一種繞中心彈簧的金屬殼形成的密封件，但是這種金屬殼對槽面密封時發(fā)生變形的性能有限，在密封件表面上施加很大的壓力，足以使隔離膜變位，從而改變壓力傳送器的校準(zhǔn)，這是非所要求的。
繞有隔離膜的壓力傳送器密封件存在一個特殊的密封問題。因?yàn)?，在溫度循環(huán)變化后，需要有一個較高的起始密封壓力，以保證完全的密封。但矛盾的是，為了避免隔離膜過分變位，以防止周圍的密封槽變形，又需要把密封壓力降低到一個受控的水平。壓力傳送器要求一種更耐用的密封件，溫度循環(huán)變化時，保持足夠的密封壓力，同時也產(chǎn)生可變形的表面以形成對槽壁的密封，無需使用會使隔離膜發(fā)生不可接受的變形的過大壓力。
在壓力傳送器中圍繞隔離膜的密封件在各配合件之間，放置在第一、第二和第三連續(xù)槽壁之間。密封件包括樹脂材料形成的環(huán)，該環(huán)具有第一和第二外環(huán)壁，與第一和第二槽壁相一致，還具有第三環(huán)壁，其上帶有伸進(jìn)環(huán)內(nèi)為容納螺旋彈簧的連續(xù)槽溝。密封件還包括放置在槽溝內(nèi)的螺旋彈簧。這樣，當(dāng)配合件配合時，第三環(huán)壁向槽溝壓螺旋彈簧，壓緊的螺旋彈簧迫使第一和第二外環(huán)壁各自地對第一和第二槽壁有一個密封的受控壓力。螺旋彈簧的壓力控制密封壓力，限制不希望出現(xiàn)的槽壁的變形。在溫度循環(huán)變化的條件下，受控的密封壓力可提供可靠的密封。在優(yōu)選的實(shí)施例中，樹脂環(huán)包含聚四氟乙烯，以防止受到壓力傳送器所使用的多種工藝化學(xué)品的腐蝕。
圖1是在壓力傳送器中，圍繞隔離膜的連續(xù)密封槽現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的橫斷面圖;
圖2是在圖1的密封槽中加壓后的現(xiàn)有技術(shù)聚四氟乙烯密封件的橫斷面圖;
圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的密封件實(shí)施例的正視圖;
圖4所示為配置在密封槽中的圖3所示密封件的橫斷面圖。
在圖1中顯示現(xiàn)有技術(shù)的壓力傳送器10的橫斷面圖。壓力傳感室12在壓力傳送器10中，包括將壓力傳感室12與生產(chǎn)流體隔離的膜14，但為了傳感，隔離膜14是能變位的，以傳遞室12內(nèi)的壓力。隔離膜14繞其外緣焊接在室體上。當(dāng)隔離的隔離膜14的外緣變形時，這就使隔離膜變位而產(chǎn)生誤差，這是非所要求的壓力改變膜變位而產(chǎn)生誤差，生產(chǎn)流體由凸緣16與壓力傳遞器相連，該凸緣16由螺栓18固定在壓力傳送器上。在室12上的圓形邊緣與凸緣16上的斜邊之間形成一個連續(xù)的圓形密封腔22，密封件24可以是O形環(huán)、金屬密封件或固體的DupontTeflon牌的聚四氟乙烯密封件，放置在圓形密封腔22中，然后擰緊螺栓18給選擇好的密封件上一個密封壓力。
在圖2中顯示的是在固定螺栓18擰緊加壓后，在密封腔22中最初呈三角形外形的現(xiàn)有技術(shù)聚四氟乙烯密封件24的橫斷面圖。密封件的一部分被擠出腔22外。具有較硬的樹脂材料的第二圓環(huán)稱作“密封圈的保護(hù)墊圈”(圖中未顯示)，有時放置在盛有聚四氟乙烯的腔22的開口附近，以減少聚四氟乙烯擠出槽外的麻煩。如上所述，密封件在溫度循環(huán)變化的使用中，使用壽命有限，而且在相鄰隔離膜14上施加過大的壓力將導(dǎo)致壓力測量誤差。
在圖3中顯示的是根據(jù)本發(fā)明的密封件30。密封件是連續(xù)的，且有一個與密封腔相一致的選定的外形，密封件就裝在密封腔內(nèi)，在本例中它是呈圓形的。
在圖4中顯示的是在圓形密封槽或腔22中的密封件30的橫斷面圖。腔22由壓力傳感室12的一部分的槽壁24、26和凸緣16的圓形斜邊的槽壁28所限定。槽壁24、26和28安排成在橫斷面上基本呈三角形的外形。根據(jù)本發(fā)明的密封件30放置在槽壁24、26和28之間，在相互配合的室12和凸緣16之間。密封件包括樹脂材料形成的圓環(huán)32，圓環(huán)32具有第一和第二外環(huán)壁34、36與第一和第二槽壁24、28相一致，還具有第三環(huán)壁38，其上帶有伸進(jìn)圓環(huán)內(nèi)的連續(xù)槽溝42。圓環(huán)32最好由聚合物形成，例如具有彈性特征的Teflon牌的聚四氟乙烯，當(dāng)施加壓力時，能使它與槽壁24、28相一致而密封。槽壁24、28最好具有很平滑，光潔度很高的表面，不使用過大的密封壓力也能實(shí)現(xiàn)與圓環(huán)32的密封。樹脂圓環(huán)32的外形基本呈三角形與腔22相配合，但是，圓環(huán)32的拐角處是被截頂?shù)模援?dāng)螺栓18擰緊后，這些拐角處一起被擠壓時，避免遭到很大的壓力。
連續(xù)槽溝42的形狀適于容納螺旋彈簧，在朝向壁38的開口附近，有一個突起部44，用作螺旋彈簧的保持件。
螺旋彈簧50是連續(xù)的，放置在槽溝42內(nèi)，這樣，當(dāng)配合件配合時，第三環(huán)壁向槽溝42壓螺旋彈簧50，壓緊的螺旋彈簧迫使第一和第二外環(huán)壁各自地對第一和第二槽壁有一個密封的受控壓力，螺旋彈簧的壓力控制密封壓力，限制不希望得到的槽壁的變形。第二環(huán)壁26可以直接地壓在螺旋彈簧50上，或者第三環(huán)壁26可以通過圓環(huán)32的一部分間接地壓在螺旋彈簧50上，或者第三環(huán)壁26可以由直接和間接兩者結(jié)合地壓在螺旋彈簧上，如圖4所示。
如果需要的話，位于54處，在腔22中還可以包括一種具有較硬材料的墊圈，以限制圓環(huán)擠出腔外。
螺旋彈簧50最好是向斜下纏繞成螺旋狀的螺旋彈簧，以提供改進(jìn)了彈簧特性。卷繞的彈簧50的外形可以是圓形的或橢圓形的，如圖4所示。
雖然對照推薦實(shí)施例對本發(fā)明已經(jīng)作了描述，本專業(yè)的技術(shù)人員可以對形式和細(xì)節(jié)做出變化，而不超出本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和涉及的范圍。
權(quán)利要求
1.放置在連續(xù)槽的第一、第二和第三連續(xù)槽壁之間的一種密封件，包括，一個樹脂材料制成的環(huán)，它具有與第一和第二槽壁相一致的第一和第二外環(huán)壁以及第三環(huán)壁，其上帶有伸進(jìn)圓環(huán)內(nèi)的連續(xù)槽溝，以及放置于槽溝內(nèi)的螺旋彈簧，這樣，當(dāng)配合件配合時，第三壁向槽溝壓螺旋彈簧，壓緊的螺旋彈簧迫使第一和第二外環(huán)壁分別地對第一和第二槽壁有一個密封的受控壓力，螺旋彈簧的壓力控制密封壓力，以限制不希望出現(xiàn)的槽壁的變形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封件，其特征在于所述環(huán)是由含有聚合物的一種材料所組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的密封件，其特征在于所述聚合物包括聚四氟乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的密封件，其特征在于所述材料形成的環(huán)還包括一種填充材料。
5.放置在連續(xù)槽的第一、第二和第三連續(xù)槽壁之間的一種密封件，用于對與第一零件相配合的第二零件的表面提供密封，這種密封件包括樹脂材料形成的一個環(huán)，它具有與第一和第二槽壁相一致的第一和第二外環(huán)壁，以及第三環(huán)壁，其上帶有伸進(jìn)圓環(huán)內(nèi)的連續(xù)槽溝，以及放置于槽溝內(nèi)的螺旋彈簧，這樣，當(dāng)配合件配合時，第三環(huán)壁被第二零件的表面所貼合，并向著槽溝間的方向移動以壓緊螺旋彈簧，壓緊的螺旋彈簧迫使第一和第二外環(huán)壁分別地對第一和第二槽壁有一個密封的受控壓力，螺旋彈簧的壓力控制密封壓力，限制不希望出現(xiàn)的槽壁的變形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的密封件，其特征在于所述連續(xù)槽溝是一環(huán)形槽溝，由傾斜于第一和第二槽壁的表面所限定。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的密封件，其特征在于所述槽溝的中心線位于與配合零件配合時，配合零件的運(yùn)動方向有關(guān)的線的軌跡上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的密封件，其特征在于所述第一和第二槽壁是相互垂直的，而所述第三環(huán)壁則與第一和第二槽壁構(gòu)成一定的角度。
全文摘要
彈簧負(fù)載密封件放置在三個連續(xù)槽壁之間位于與壓力傳送器隔離膜鄰近的配合件之間，密封件包括一個樹脂環(huán)，該環(huán)具有與兩個槽壁相一致的兩個環(huán)壁以及第三環(huán)壁，其上帶有一伸進(jìn)圓環(huán)內(nèi)的連續(xù)槽溝，螺旋彈簧放置在槽溝內(nèi)，這樣，當(dāng)配合件配合時，第三環(huán)壁向槽溝壓螺旋彈簧，壓緊的螺旋彈簧迫使第一和第二外環(huán)壁分別地對第一和第二槽壁有一個密封的受控壓力，螺旋彈簧的壓力控制密封壓力，限制不希望出現(xiàn)的槽壁的變形。
文檔編號F16J15/32GK1071495SQ9211098
公開日1993年4月28日 申請日期1992年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月23日
發(fā)明者特倫斯·F·克勞斯, 邁克爾·J·茲韋伯 申請人:羅斯蒙德公司