[發(fā)明專利]適用于有大平移的流體環(huán)形密封系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980161396.5
• 申請(qǐng)日: 2009-08-27
• 公開（公告）號(hào): CN102597583A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛倫·M·加里深
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 斯坦密封公司
• 主分類號(hào): F16J15/32
• 分類號(hào): F16J15/32;F01D11/08;F02C7/28
• 代理公司: 深圳市萬商天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44279
• 代理人: 王志明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及一種由密封圈和轉(zhuǎn)輪組成的環(huán)形密封系統(tǒng)，其中轉(zhuǎn)輪可相對(duì)于密封圈作大幅度的軸向平移。具體來說，本發(fā)明包括多個(gè)位于轉(zhuǎn)輪圓周外、沿轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)方向平行或傾斜設(shè)置的液壓槽。進(jìn)一步地，液壓槽包括多個(gè)獨(dú)立設(shè)在轉(zhuǎn)輪周面上的凹槽組。每個(gè)凹槽組均包括至少兩個(gè)凹槽，不管密封圈與轉(zhuǎn)輪相對(duì)位置如何，凹槽都可以單獨(dú)或共同對(duì)密封圈內(nèi)徑施加一個(gè)流體舉力。

背景技術(shù)

外殼包含很多應(yīng)用，有些外殼帶有多個(gè)貫穿有旋轉(zhuǎn)件的內(nèi)腔，并且其中某個(gè)內(nèi)腔還需要通過密封方法與另一個(gè)內(nèi)腔相隔離。例如，在燃?xì)鉁u輪機(jī)的應(yīng)用中，就必須將外殼潤(rùn)滑艙中的潤(rùn)滑油和毗鄰油封的液體或氣體分割開來。這點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)常從潤(rùn)滑油這側(cè)穿到流體那側(cè)時(shí)，顯得尤其關(guān)鍵。在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中，油盤油封用于將外圍的高壓大氣區(qū)，例如煤氣區(qū)，與氣壓較低的潮濕油盤區(qū)，如潤(rùn)滑油區(qū)，分割開來。油盤油封可以防止?jié)櫥蛷牡蛪河团撝新┏?，并最大限度地降低熱氣從高壓區(qū)流入潮濕油艙的速度。

潤(rùn)滑油從潤(rùn)滑油側(cè)泄漏并進(jìn)入煤氣側(cè)，會(huì)對(duì)設(shè)備性能造成不利影響。在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的案例中，潤(rùn)滑油從油封外漏進(jìn)入高溫煤氣側(cè)，可能會(huì)導(dǎo)致石油焦化或發(fā)動(dòng)機(jī)起火。更具體地說，當(dāng)飛機(jī)使用的是油基潤(rùn)滑劑時(shí)，石油與煤氣的混合可能會(huì)導(dǎo)致石油焦化，或使石油副產(chǎn)品被加熱到高溫狀態(tài)，從而改變石油的化學(xué)成分，對(duì)燃?xì)鉁u輪機(jī)造成不利。石油焦化還會(huì)污染油封的表面，并阻止?jié)櫥搩?nèi)的軸承正常潤(rùn)滑。因此，不僅僅是在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中，在類似應(yīng)用中，將潤(rùn)滑油密封在潤(rùn)滑艙內(nèi)并使其無法從旋轉(zhuǎn)軸周圍的油封處泄漏，同樣是很重要的。此類應(yīng)用中的油封可以包括環(huán)形密封或面型密封；不過，上述案例一般使用的是環(huán)形軸封。

環(huán)形密封一般是指一種被廣泛應(yīng)用的密封設(shè)備，特別是在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域上應(yīng)用更多。圖1a和圖1b示出了一種設(shè)于轉(zhuǎn)輪2旁邊的標(biāo)準(zhǔn)密封裝置1，密封裝置1的兩側(cè)分別是低壓區(qū)3和高壓區(qū)4。該密封裝置1將密封圈6固定在轉(zhuǎn)輪2周圍，該密封裝置1包括密封外殼5、扣環(huán)7、后板8、多個(gè)設(shè)于密封圈6周圍的壓縮彈簧9、螺旋彈簧10、空腔43以及抗旋轉(zhuǎn)插銷14。設(shè)于密封圈6上的支撐墊片11與轉(zhuǎn)輪20可在密封半徑15內(nèi)構(gòu)成環(huán)形密封，該支撐墊片11可包括一個(gè)底部封閉的內(nèi)孔槽26和孔槽擋板13，從而提高密封性能。設(shè)于密封圈6上的第二表面12可在密封外殼5上進(jìn)行表面密封。

圖2a和圖2b分別是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)形墊片16的表面視圖和內(nèi)徑視圖。多個(gè)環(huán)形墊片16可組成一個(gè)密封圈6。每個(gè)環(huán)形墊片16主要由碳和/或石墨制成，并被環(huán)繞在轉(zhuǎn)輪2周圍，由此構(gòu)成一個(gè)連續(xù)的相對(duì)靜止的密封圈6。每個(gè)環(huán)形墊片16包括一個(gè)舌片17和一個(gè)接合片18，該接合片18用于將兩個(gè)相鄰的環(huán)形墊片16接合起來，以防止泄漏。相關(guān)技術(shù)公開的密封圈6在其內(nèi)徑上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)底部封閉的凹槽或類似結(jié)構(gòu)。相關(guān)技術(shù)并沒有沿圖1a所示的轉(zhuǎn)輪2的圓周外表面上設(shè)置這種凹槽。

目前，大多數(shù)環(huán)形密封都是圖1a、1b、2a、2b所示的環(huán)形密封的變種，主要用于解決低壓液體艙和高壓氣體艙之間的密封需求。舉一個(gè)例子，發(fā)明人波普在公開號(hào)為5145189的美國(guó)專利中公開了一種帶淺槽的密封圈，該密封圈可以將高壓氣體重新引入到多個(gè)較深的排氣槽中。在另一個(gè)例子中，發(fā)明人黃某在公開號(hào)為6145843的美國(guó)專利中公開了一種帶淺槽的密封圈，該密封圈利用加壓艙使流體進(jìn)入高壓區(qū)。

在密封圈內(nèi)徑上設(shè)置凹槽會(huì)帶來一些問題，特別是在性能更高的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中問題更多。首先，密封圈通常由碳石墨組成，容易造成表面磨損，從而損壞淺層液壓槽。其次，上述發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪沿發(fā)動(dòng)機(jī)的軸向作大幅平移。例如，在一些應(yīng)用中由轉(zhuǎn)輪引起的軸向平移的幅度可能有四分之一英寸。由于傳統(tǒng)的凹槽都排列在軸向位置上，轉(zhuǎn)輪和密封圈之間的大幅相對(duì)移動(dòng)，將使凹槽內(nèi)的液體不受控制地排出凹槽。其結(jié)果會(huì)使凹槽對(duì)轉(zhuǎn)輪所施加的流體舉力減少或消失。舉力的強(qiáng)度不夠大，更容易使轉(zhuǎn)輪和密封圈發(fā)生接觸。而任何這種接觸都會(huì)磨損密封圈的內(nèi)徑表面，并隨著時(shí)間的推移降低凹槽的深度和性能。

根據(jù)以上討論顯而易見，現(xiàn)有技術(shù)不包括一種環(huán)形密封，使得轉(zhuǎn)輪既可以大幅軸向平移，又不會(huì)影響密封系統(tǒng)性能?，F(xiàn)有技術(shù)也不能解決內(nèi)徑上帶凹槽的密封圈的性能問題。

因此，需要提供一種環(huán)形密封，實(shí)現(xiàn)當(dāng)轉(zhuǎn)輪出現(xiàn)大幅移位時(shí)，密封圈和轉(zhuǎn)輪間的舉力不受影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種轉(zhuǎn)輪大幅平移時(shí)密封圈和轉(zhuǎn)輪間的舉力不受影響的環(huán)形密封。