具有压力激活支承环的紧凑型超高压力动态密封组件制造技术

本发明专利技术的特征在于一种用于高压液体系统的密封组件（300）。所述密封组件包括具有限定近端、远端（306）和孔（310）的基座部分（305）的密封载体（304）。所述密封载体（304）还包括设置在所述密封载体的所述孔（310）内的密封件（308）。所述密封载体（304）还包括设置在所述密封载体的所述孔（310）内的支承环（312）。所述密封载体（304）还包括大体上设置在所述密封件（308）与所述支承环（312）之间的箍环（316），所述箍环（316）具有近表面（317）和外表面（318）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案的交叉引用本申请案为2014年3月7日提交的且标题为“CompactUltrahighPressureDynamicSealAssemblywithPressureActivatingBackupRing”的美国临时专利申请案第61/949,798号的非临时案。该申请的内容以引用的方式全部并入本文。
本专利技术大体上涉及液体加压系统和过程的领域。更具体地，本专利技术涉及用于改进在高压增压泵中运行的密封组件的方法和装置。
技术介绍
液体加压系统针对各种应用产生高压（例如，每平方英寸高达90000磅或者更大）液流。例如，可以将高压液体传送至液体射流切割头、清洁工具、压力容器或者等静压机。在液体射流切割系统的情况下，以高速推动液体通过小孔来浓缩小面积上的大量能量。为了切割硬质材料，液体射流可以为“磨蚀的”或者包括用于增加切割能力的磨料颗粒。如本文所使用，术语“液体射流”包括任何大体上纯水射流、液体射流和/或浆料射流。然而，本领域的一般技术人员将容易理解，本专利技术同样应用于使用液体泵或类似技术的其它系统。为了产生高压液流，液体加压系统使用高压增压泵。高压增压泵使用柱塞以将一定体积的液体吸入进气冲程上的缸中，并且使该一定体积的液体加压至压力冲程上。当该柱塞在缸内往复运动时，其通过密封组件。密封组件防止缸中的加压液体流过该柱塞并且防止从泵泄漏。通常，泵具有多个缸，并且来自每个缸的出口区域的加压液体收集在蓄积器中。随后将以这种方式收集的高压流体提供到工具以执行所需功能，例如，切割或清洁。虽然密封组件对于增压泵的正常运作为重要的，但当前的密封组件具有至少两个显著缺点。首先，当前的密封组件比需要的更为庞大。额外的体积可能浪费泵中的空间，并且增加制造成本。其次，当前的密封组件随着泵的使用磨损显著，并且因此需要频繁更换。需要一种紧凑、稳健并且容易安装-并且具有较长使用寿命和较低制造成本的密封组件。
技术实现思路
本专利技术使用一种新型压力激活支承环设计满足了这些需要，该设计延长了密封使用寿命并且实现更紧凑的密封组件结构。该密封组件包括密封载体、密封件、箍环和支承环。支承环在安装在增压泵中之后在密封载体中自由“漂浮”（例如，不与密封载体保持直接物理接触）。在一些实施例中，支承环的面相对于密封件为倾斜的，以使得在压缩时，由于密封组件在增压泵压力冲程期间暴露于高度加压的流体，支承环围绕柱塞的外径而封闭。在一些实施例中，倾斜的表面位于密封组件中的别处，例如，在固定密封组件中的密封组件部件的压配合插头的表面上。压力激活支承环可以使柱塞与支承环之间的密封材料挤压出最小化，从而允许密封寿命延长。在一些实施例中，支承环具有内径，该内径相对于柱塞的外径具有间隙，从而允许密封组件容易地安装在柱塞上。在一些实施例中，箍环提供密封件、密封载体和支承环之间的缓冲，并且帮助使密封载体与支承环之间的密封材料的挤压出最小化。在一些实施例中，排放在支承环与密封载体之间泄漏的密封材料和水以防止对支承环造成损害。在一些实施例中，密封载体的内部件从后部加载并且与压配合插头保持在适当的位置（而不是（例如）从前部加载并且与固定环保持在适当的位置）。在这些实施例中，可以使用具有较大外径的支承环，消除固定环的不可预测性并且提供更干净外观。在一些实施例中，密封材料可伸缩在密封载体内（例如，如与使用下文示出和讨论的薄壁“鼻”部分的过去设计相比较），从而减少在泵操作期间施加至密封载体的横向应力并且提高密封载体的疲劳寿命。在一个方面中，本专利技术的特征在于一种用于高压液体系统的密封组件。该密封组件包括密封载体。密封载体包括限定近端和远端的基座部分。密封载体限定孔。密封组件包括设置在密封载体的孔内的密封件。密封组件包括设置在密封载体的孔内的支承环。密封组件包括大体上设置在密封件与支承环之间的箍环。箍环具有近表面和外表面（例如，限定外径的表面）。在一些实施例中，支承环与密封件物理接触。在一些实施例中，支承环的远表面与密封件的近表面形成第一角度。在一些实施例中，第一角度在约零度与约八度之间。在一些实施例中，密封组件包括设置在密封载体的孔中的压配合插头。压配合插头可以接触支承环并且/或者可以接近支承环而定向。在一些实施例中，压配合插头包括与支承环接触的远表面。在一些实施例中，支承环的近表面与压配合插头的远表面形成第二角度。在一些实施例中，第一角度和第二角度的总和在约零度与约八度之间。在一些实施例中，支承环的近表面关于垂直平面形成角度。在一些实施例中，支承环的远表面关于垂直平面形成角度。在一些实施例中，压配合插头设置在密封载体的孔中。在一些实施例中，压配合插头与支承环接触并且/或者接近支承环而定向。在一些实施例中，压配合插头的远表面关于垂直平面形成角度。在一些实施例中，支承环的近表面与压配合插头的远表面形成角度。在一些实施例中，关于垂直平面的任何角度可以在约零度与约八度之间。在一些实施例中，关于垂直平面而做出的任何角度的总和可以在约零度与约八度之间。在一些实施例中，高压液体系统为液体射流切割系统。在一些实施例中，密封组件包括设置在密封载体的一部分与密封件之间的o形环。在一些实施例中，密封载体的远端包括锥形部分，并且该o型环位于密封载体的锥形部分中。在一些实施例中，支承环设置在密封载体的孔中的沉孔中。在一些实施例中，箍环包括金属。在一些实施例中，支承环包括金属。在一些实施例中，密封件包括超高分子量（UHMW）材料。在一些实施例中，压配合插头包括倒角表面。在一些实施例中，箍环具有三角形截面。在一些实施例中，支承环的外径不与密封载体接触。在一些实施例中，支承环具有相对于插入密封载体的孔内的柱塞的外径的间隙。在一些实施例中，密封载体限定将密封载体的孔与密封载体的低压区中的外表面流体连接的排放路径。在一些实施例中，排放路径包括密封载体中的环形凹槽。在一些实施例中，密封载体的远端包括密封表面。在一些实施例中，远端包括锥形部分，该锥形部分包括密封表面，该密封表面包括至少约两度的分离角。在一些实施例中，密封组件的轴向长度小于约0.75英寸。在另一方面中，本专利技术的特征在于一种用于高压液体系统的密封组件的密封部件。该密封部件包括限定大体上圆柱形孔的本体。该本体包括以下中的至少一个：限定外径的第一轴向表面、限定内径的第二轴向表面、用于接合压配合插头或者密封载体中的至少一个的第三表面、和用于当暴露于压力负载时接合密封件或者箍环中的至少一个的第四表面。第二圆周表面的至少一部分相对于垂直平面成角。在一些实施例中，密封部件为支承环。在一些实施例中，第四表面为径向向外成角。在一些实施例中，第四表面在约两度与约十度之间成角。在另一方面中，本专利技术的特征在于一种将密封件和密封部件定位在密封组件中的方法，该密封组件具有限定近端和远端的基座部分。该方法包括通过密封组件的近端中的开口将密封件插入密封组件中。该方法包括通过密封组件的近端中的开口使密封部件与密封组件内的密封件接触。该方法包括使用通过密封组件的近端中的开口而设置的紧固部件将密封件和密封部件固定在密封组件中。在一些实施例中，密封部件为密封件或者箍环中的至少一个。在一些实施例中，对准表面为设置在密封组件中的压配合插头的远表面。在一些实施例中，液体加压泵的压力冲程引本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高压液体系统的密封组件，所述密封组件包括：密封载体，所述密封载体包括限定近端和远端的基座部分，所述密封载体限定孔；密封件，所述密封件设置在所述密封载体的所述孔内；支承环，所述支承环设置在所述密封载体的所述孔内；以及箍环，所述箍环大体上设置在所述密封件与所述支承环之间，所述箍环具有近表面和外表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.07 US 61/9497981.一种用于高压液体系统的密封组件，所述密封组件包括：密封载体，所述密封载体包括限定近端和远端的基座部分，所述密封载体限定孔；密封件，所述密封件设置在所述密封载体的所述孔内；支承环，所述支承环设置在所述密封载体的所述孔内；以及箍环，所述箍环大体上设置在所述密封件与所述支承环之间，所述箍环具有近表面和外表面。2.根据权利要求1所述的密封组件，其中，所述支承环与所述密封件物理接触。3.根据权利要求1所述的密封组件，其中，所述支承环的远表面与所述密封件的近表面形成第一角度。4.根据权利要求3所述的密封组件，其中，所述第一角度在约零度与约八度之间。5.根据权利要求3所述的密封组件，其进一步包括设置在所述密封载体的所述孔中的压配合插头，所述压配合插头与所述支承环接触并且接近所述支承环而定向。6.根据权利要求5所述的密封组件，其中，所述压配合插头包括与所述支承环接触的远表面。7.根据权利要求5所述的密封组件，其中，所述支承环的近表面与所述压配合插头的所述远表面形成第二角度。8.根据权利要求７所述的密封组件，其中，所述第一角度和第二角度的总和在约零度与约八度之间。9.根据权利要求１所述的密封组件，其中，所述支承环的近表面关于垂直平面形成角度。10.根据权利要求９所述的密封组件，其进一步包括设置在所述密封载体的所述孔中的压配合插头。11.根据权利要求１所述的密封组件，其中，所述支承环的远表面关于垂直平面形成角度。12.根据权利要求11所述的密封组件，其进一步包括设置在所述密封载体的所述孔中的压配合插头。13.根据权利要求1所述的密封组件，其进一步包括设置在所述密封载体的所述孔中的压配合插头。14.根据权利要求13所述的密封组件，其中，所述压配合插头的远表面关于垂直平面形成角度，所述压配合插头与所述支承环接触并且接近所述支承环而定向。15.根据权利要求1所述的密封组件，其中，所述支承环的近表面与所述压配合插头的远面形成角度。16.根据权利要求1所述的密封组件，其中，所述高压液体系统为液体射流切割系统。17.根据权利要求1所述的密封组件，其进一步包括设置在所述密封载体的一部分与所述密封件之间的o型环。18.根据权利要求17所述的密封组件，其中，所述密封载体的所述远端包括锥形部分，并且所述o型环位于所述密封载体的所述锥形部分中。19.根据权利要求1所述的密封组件，其中，所述支承环设置在所述密封载体的所述孔中的沉孔中。20.根据权利要求1所述的密封组件，其中，所述箍环包括金属。21.根据权利要求1所述的密封组件，其中，所述支承环包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：D奥斯特豪斯，EJ查尔默斯，JW林赛，A范德贡，CJ范德贡，
申请(专利权)人：海别得公司，
类型：发明
国别省市：美国;US