CN102466075A - 用于计量阀的密封组件 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于电子器件的密封组件，该密封组件包括大致圆柱形的塞，第一O型密封环和第二O型密封环。该大致圆柱形的塞具有在第一端壁和第二端壁之间延伸的侧壁。环形沟槽界接侧壁。第一O型密封环设置在环形沟槽内。第一通孔在第一端壁和第二端壁之间延伸。第一埋头孔在第一端壁内界接第一通孔。第二O型密封环设置在第一埋头孔内。

Description

用于计量阀的密封组件

技术领域

本发明总体上涉及计量阀。更具体地，本发明涉及电致动的计量阀中的密封配置或布置。

背景技术

使用在燃气涡轮发动机的典型的计量阀是电磁致动的。例如，某些阀使用螺线管致动器，以线性地位移管子，燃料或某些其他液体通过所述管子流到所述燃气涡轮发动机。相对于波状外形的止档件或止挡部的所述管子的位置决定了燃料通过所述阀的流动速率或速度。所述管子的致动是通过电子器件或电子部件来控制的，所述电子器件响应由发动机控制器产生的燃料需求信号操作或运行所述螺线管致动器。

计量阀常常与燃气涡轮发动机结合起来使用，所述燃气涡轮发动机在诸如用于发电站的工业应用中使用。这些燃气涡轮发动机常常应用在天然气管道运行中，在所述天然气管道运行中，天然气被用作用于涡轮机的燃料。燃料通过计量阀被输送到发动机，当发动机需要燃料时所述计量阀精准地向燃烧器输送燃料量。在这些应用中随着计量阀带来的一个共同的问题涉及到通过阀壳体的天然气或某些其它燃料的泄露，并泄露到阀电子器件中。特别是，燃料可能泄露到其中电线经过阀壳体的燃料计量阀中。燃气或燃料与电子器件的接触降低了这类部件的工作寿命。已经进行了各种尝试来对阀壳体中的各个路径进行密封，诸如对电线经过壳体的地方实施灌注化合物或填隙（或填密）。然而，这些密封在高压下存在着效力弱化和失效的问题。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于电子器件或电子部件的密封组件，所述密封组件包括大致圆柱形的塞，第一O型密封环（或O型环密封件）和第二O型密封环。所述大致圆柱形的塞具有在第一端壁和第二端壁之间延伸的侧壁。环形沟槽界接（或邻接）所述侧壁。第一O型密封环设置在所述环形沟槽内。第一通孔在所述第一端壁和所述第二端壁之间延伸。第一埋头孔在所述第一端壁内界接（或邻接）所述第一通孔。第二O型密封环设置在所述第一埋头孔（或沉头孔）内。

附图说明

下面将借助于附图通过具体实施方式的描述可清楚地了解本发明的这些和其它特点，其中：

图1是燃料计量系统的示意性框图；

图2是所述燃料计量系统的燃料计量阀的透视图；

图3是图2中的其中示出有螺线管致动器的燃料计量阀的前剖视图；

图4是图3中的其中示出有本发明的密封组件的位置的螺线管致动器的透视图；

图5是图4中的其中示出有延伸穿过密封塞的马达配线的螺线管致动器和密封组件的正剖视图；和

图6是图5中的其中示出在塞沟道内的O型环的位置的密封塞的放大视图。

具体实施方式

图1是适于与燃气涡轮发动机（未示出）一起使用的燃料计量系统20的框图。燃料计量系统20接收来自控制输入（或输入控制（器））22的指令，所述燃料计量系统包括燃料供给管线24，燃料计量单元或装置26（也称作燃料计量阀26）和燃料输送管道28。燃料计量单元26包括入口喷嘴30，流量管32，偏流器34，出口喷嘴36，马达38（即能够产生线性运动诸如螺线管致动器的马达），处理器40，入口压力传感器42，温度传感器44，位置传感器46和出口压力传感器48。处理器40向输出（控制）50提供信号。

在运行或操作期间，燃料供给管线24向燃料计量单元26提供燃料，所述燃料计量单元以计量并受控的方式将燃料通过燃料输送管道28输送出到达燃烧器（未示出）。在燃料计量单元26中，燃料流过入口喷嘴30，流量管32和出口喷嘴36，且然后离开燃料计量单元26。

在入口喷嘴30处，一部分燃料被转向到入口压力传感器42。入口压力传感器42在燃料计量单元26的入口处感测燃料的压力并产生入口压力信号。温度传感器44在燃料计量单元26的入口处感测到燃料的温度并产生温度信号。所述入口压力信号和所述温度信号都由处理器40来接收。入口压力传感器42和温度传感器44可以是已知的构造或构型。处理器40可以是已知的构造或构型，例如微处理器。

马达38支撑着流量管32，并选择性地朝偏流器34移动流量管32和将流量管32移离开所述偏流器，所述偏流器通过带螺纹的固定器固定到出口喷嘴36上。位置传感器46感测流量管32和偏流器34之间的距离并产生位置信号，其中，所述距离也被称为马达的冲程或行程。在操作过程中，燃料经过燃料计量单元26的流速或流率可以通过相对于偏流器34选择性地定位流量管32来进行控制。例如，零距离就意味着流动在偏流器34处完全停止了。通过致动马达38将流量管32移离开偏流器34，在流量管32和偏流器34之间形成允许流动的间隙。

在出口喷嘴36处，燃料的另外的部分被转向到出口压力传感器48。出口压力传感器48在燃料计量单元26的出口处感测燃料压力并产生输出压力信号。位置信号和出口压力信号由处理器40来接收。位置传感器46和出口压力传感器48每个都可以是已知的构型或构造。

燃料计量单元26通常可以构形成并运行类似于在授予Miller的美国专利文件No.6882924中所描述的燃料计量装置，这种计量装置描述了燃料计量阀和用于调节输送到燃气涡轮机的燃料的控制系统。然而，燃料计量单元26的构形可以按照特定应用需要进行变化。本发明提供一种适合用来在前面所述的燃料计量单元中使用的密封组件。

图2是燃料计量单元26的立体示意图，所述燃料计量单元包括燃料计量壳体60。燃料计量单元26包括入口喷嘴30和出口喷嘴36，所述燃料计量单元与燃料供给管线24和燃料输送管道28以密封接合进行配接，流体F流经这些部分（以虚线示出）。入口喷嘴30由入口喷嘴支承结构62支撑。类似地，出口喷嘴36由出口喷嘴支承结构64支撑。

燃料输送管道28与出口喷嘴36以密封接合固定住。出口喷嘴36可以例如螺纹旋入到出口喷嘴支承结构64中，所述出口喷嘴支承结构可以以图2所示的另一种方式使用螺栓固定到燃料计量壳体60上。出口喷嘴支承结构64的形状和尺寸可以按照特定应用的需要来改变。如在图2中所示的，出口喷嘴36具有用于每个将一部分燃料转向到出口压力传感器48的出口压力分接头或节门66A-66C。

类似地，燃料供给管线24（以虚线示出）与入口喷嘴30（在图2中不可见）以密封接合进行配接，所述入口喷嘴位于燃料计量单元26的与出口喷嘴26相对的侧边上。入口喷嘴30可以例如螺纹旋入到入口喷嘴支承结构62中，所述入口喷嘴支承结构可以以图2所示的另一种方式使用螺栓或其它适合的固定装置固定到燃料计量壳体60上。入口喷嘴支承结构62的形状和尺寸可以按照特定应用的需要来改变。

如下面要更为详细地讨论的，流体F流过流量管32，所述流量管通过动态密封配置或布置来密封，所述动态密封配置允许流量管32移动或运动，同时防止燃料计量单元26的干侧变湿。然而，流体F在某些不利的情况下可能泄露到壳体60的干侧内。本发明的密封装置能防止已经泄露到所述干侧中的流体F进一步泄露到电动部件例如马达38内。

图3是图2中的燃料计量单元26示出有螺线管68的前剖视图。燃料计量单元26包括入口喷嘴30，流量管32，出口喷嘴36，阀壳体60，入口喷嘴支承结构63，出口喷嘴支承结构64，出口压力分接头66A和66B，螺线管68，电路或线路70，盘簧72，（电）极片74，电枢76和偏流器34。包括马达38的实施例的螺线管68包括有线绕组78，马达壳体80，密封组件82和马达配线或配线84。

如上面描述的，流体F在支承结构62的入口喷嘴30处被引入到燃料计量单元26中。螺线管68调整流量管32的位置，以使得流体F能够流入到出口喷嘴36。具体地，将流体管32从与偏流器36的接触中缩回，以使流体F能流入到出口喷嘴36的压力分接头66A和66B。电路70将启动电流通过马达配线84送到线绕组78。所述启动电流在线绕组78中生成电磁通量（或电磁通）。线绕组78的电磁通量作为磁铁给极片74通电，这就产生了吸引电枢76的电磁力。电枢76螺纹或另外机械地连接到流量管32上，使得当电枢76朝向极片74移动时压力分接头66A和66B开启。当极片74没有被电磁启动时，盘簧72通过销柱86作用在电枢76上，以在出口喷嘴36处将流量管32保持为与偏流器34密封接触。

在燃料计量单元26的操作期间，流体F被阻止进入燃料计量单元26的内部或“干侧”，例如通过动态密封（件）90A和90B接触螺线管68，所述动态密封的运行在本领域内通常是已知的。然而，流体F中的污染物、污垢或残屑造成密封90A和90B上的磨损，这降低了它们的技术效果。在极端的条件下，流体F可能会泄露到阀壳体60中。理想的是，要防止流体F对燃料计量单元26造成损坏或者损害燃料计量单元26或电子元件70的操作。本发明的燃料计量单元26设有用于防止流体F进入燃料计量单元26的内部的各种装置，其中在所述内部中的例如电作用空间或电动元件不希望流体出现。特别地，燃料计量单元26设有密封组件82，以防止流体F进入到螺线管68中。密封组件82设置在马达壳体80内，且包括有开口，以允许马达配线84进入壳体80并连接到线绕组78上，如将参照图4-6所讨论的。

图4是图3的螺线管68的透视图，其示出了本发明的密封组件82的位置。同时结合图4讨论的图5是图4所示的螺线管68和密封组件82的前剖视图，其示出了延伸经过密封塞92的马达配线84。螺线管68还包括线绕组78和马达壳体80。壳体80包括轴向伸展部分94，盘部分96，绕线套管98和配线（用）表面（或布线用表面）100。绕线套管98包括线绕组78围绕其包绕的线轴。绕线套管98包括有非（或不）导电的介电材料或由其构成，这种材料例如聚苯硫（PPS），所述介电材料可市场上购自Chevron Philips，商标为Ryton®。轴向伸展部分94和盘部分96一般包括坚实而耐腐蚀的材料，这类材料是导磁的，例如1018钢。

壳体80的内部包封住线绕组78。特别是，绕线套管98邻接轴向伸展部分94和盘部分96，从而形成包封件。绕线套管98通过任何适合的方式或装置连接到各个部分94和96上，使得线绕组78被密封在马达壳体80内。盘部分96包括密封沟槽102。O型密封环（或O型环密封件）或其它这种类似的密封件被定位在密封沟槽102内，以阻止流经密封90B的流体F流过马达壳体80。同样，密封组件82防止流体F流过壳体80且进入到用于电子器件70的空腔。盘部分96的配线表面100包括缺口106，以允许马达配线84隐放于马达壳体80的外表面内。缺口106也包括允许配装在盘部分96中的配线适配器或电子元件的空间。马达配线84被允许通过密封组件82进入到马达壳体80内。密封组件82包括柱塞92，所述柱塞设置在邻近缺口106的马达壳体80的盘部分96内，如将参照图6详细描述的。

图6是图5中的密封塞92的放大视图，其中分别示出在塞沟槽112A和112B以及沟槽114内的O型环108A和108B以及O型环110的位置。塞92还包括边缘切口116，通孔118A和118B，沟槽120A和120B以及套管122A和122B。塞92包括大致圆柱形的本体，所述圆柱形本体具有两个由环形侧壁连接的端表面。通孔118A和118B从第一端壁延伸贯通到第二端壁。沟槽114包括外接所述侧壁的通道。塞92插入到马达壳体80的盘部分96上的孔124内。孔124在配线表面100和盘部分96的背侧或内表面之间延伸。O型环110定位在沟槽114内以在塞92和盘部分96之间进行密封。塞92包括边缘切口116，所述边缘切口形成接合盘部分96上的配合表面的肩部，以防止塞92经孔124滑动。塞92包括非导电的介电材料或由其构成，这种材料例如聚苯硫（PPS），所述非导电的介电材料可市场上购自Chevron Philips，商标为Ryton®。塞92确保配线84不短路于壳体80。

马达配线84从线绕组78延伸经过通孔118A和118B以连接到电路70（参见图3）。马达配线84包括卷绕成线圈的单股配线，所述线圈具有经过塞92的两个端，正极引线和回线。通孔118A和118B包括沟槽112A和112B以及沟槽120A和120B，以利于配线184的插入。沟槽120A和120B包括埋头孔，所述埋头孔增大通孔118A和118B的直径，以便分别容纳套管122A和122B。套管122A和122B包括绝缘套，所述绝缘套阻止配线84接合本体92的边缘，从而防止了摩擦或扭结。塞92包括在端壁上的切口126，所述切口允许配线84弯曲与盘部分96的内表面齐平。

沟槽112A和112B包括埋头孔，所述埋头孔增大通孔118A和118B的直径，以便分别接纳O型环108A和108B。O型环108A和108B可以包括橡胶环，所述橡胶环抵靠配线84密封。O型环108A和108B的尺寸按照马达配线84的尺寸规范（或规格）来确定。将O型环108A和108B的尺寸选择为至少提供按照常用的O型环手册所指导的用于静态密封的最小的挤压。在一个非限制性实施例中，规格17的AWG铜线可以与具有MIL规格号M83248/1-001的O型环进行配对，然而在其它许多实施例中，其它尺寸的线和O型环可以以各种组合进行配对。

另外，在裸露的马达配线84上设置薄的绝缘层，以进一步提供密封和富余的电绝缘层。在一个实施例中，马达配线84涂覆有珐琅质或瓷漆，所述珐琅质提供平滑的表面饰层或表面处理，与裸线相比，O型环108A和108B能够更好的抵靠所述表面饰层密封。珐琅质还可以抵御高温。然而，螺线管68的振动可能会造成马达配线84的涂层被摩擦掉。通孔118A和118B本身可以设置有套管122A和122B，以降低马达配线84周围的摩擦。涂层更适合应用于平滑的单股实心线，而不是多股扭转的线。

本发明提供有密封组件，所述密封组件允许配线经过电动阀，马达，致动器或其它类似部件，同时液体防止泄露到所述部件中。所述密封组件最适合使用在这类元件的“干侧”，在所述干侧不期望遇到流体。如参照所描述的实施例使用的密封组件本身提供有备用或辅助的密封装置。然而在其它实施例中，所述密封组件可以用作主要密封。本发明的密封组件提供与非导电塞结合的双O型环构形或配置。所述塞通过第一较大的O型环在其外直径处被密封，所述第一较大的O型环被隐放到所述塞中，以便所述塞能够紧密地配装在所述电子元件中。所述塞包括较小的位于内部的O型环，从而围绕穿过所述塞的线进行直接密封。本发明的这种密封配置已经进行了测试，可抵御超过500psi（约3447.4 kiloPascals（千帕））的压力。这些O型环更适合围绕平滑的单股的实心线配装，而不是多股的扭转的线配装。

尽管本发明已经参照示例性实施例进行了描述，但本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种变化，且等同物或等同方案可以替代其中的部件。此外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可以进行各种改进以使特定的情形或材料适应于本发明的教导。因此，本发明上述内容之意图并非是将本发明限制于所公开的特定实施例，而是要表明，本发明包括落在所附的权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (20)

1.一种用于电子部件的密封组件，所述密封组件包括：

大致圆柱形的塞，所述大致圆柱形的塞具有在第一端壁和第二端壁之间延伸的侧壁；

界接所述侧壁的环形沟槽；

设置在所述环形沟槽内的第一O型密封环；

在所述第一端壁和所述第二端壁之间延伸的第一通孔；

在所述第一端壁内界接所述第一通孔的第一埋头孔；以及

设置在所述第一埋头孔内的第二O型密封环。

2.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，其还包括：

在所述第二端壁内界接所述第一通孔的第二埋头孔；以及

设置在所述第二埋头孔内的第一套管。

3.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，

在所述第一端壁和所述第二端壁之间延伸的第二通孔；

在所述第一端壁内界接所述第二通孔的第三埋头孔；以及

设置在所述第三埋头孔内的第三O型密封环。

4.根据权利要求3所述的密封组件，其特征在于，其还包括：

在所述第二端壁内界接所述第二通孔的第四埋头孔；以及

设置在所述第四埋头孔内的第二套管。

5.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述塞包括非导电的介电材料。

6.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，其还包括：

在所述第二端壁处界接所述侧壁的边缘切口，以形成肩部。

7.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，其还包括：

从所述第一通孔沿所述第一端壁延伸到所述侧壁的边缘切口。

8.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，其还包括：

壳体，所述壳体包括：

外表面，所述外表面包括用于接合所述塞的所述第二端壁的悬置凸缘；

内表面；以及

在所述壳体内的配线开口，所述配线开口将所述外表面连接到内表面，其中所述塞插入到所述配线开口内。

9.根据权利要求8所述的密封组件，其特征在于，所述壳体还包括：

设置在所述外表面上用于将配线和电路齐平安装到所述壳体上的缺口。

10.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，其还包括延伸经过所述第一通孔的线，所述线包括与比所述线的表面相比具有较平滑的表面精度的涂层。

11.一种马达组件，所述马达组件包括：

壳体，所述壳体包括：

多个外表面；

由所述多个外表面包封的内部；

延伸经过所述壳体的配线孔，以将第一外表面与所述内部连通；

设置在所述壳体的所述内部的磁电驱动部件；

设置在所述配线孔内的密封组件，所述密封组件包括：

大致圆柱形的塞，所述大致圆柱形的塞包括：

第一端壁和第二端壁；

在所述第一端壁和所述第二端壁之间延伸的侧壁；

界接所述侧壁的环形沟槽；

设置在所述环形沟槽内的第一O型密封环；

在所述第一端壁和所述第二端壁之间延伸的第一通孔；

在所述第一端壁内界接所述第一通孔的第一埋头孔；以及

设置在所述第一埋头孔内的第二O型密封环；以及

从所述磁电驱动部件延伸经过所述第一通孔和所述第一内壁且延伸出所述壳体的线。

12.根据权利要求11所述的驱动组件，其特征在于，其还包括：

在所述第二端壁内界接所述第一通孔的第二埋头孔；以及

设置在所述第二埋头孔内的第一套管。

13.根据权利要求11所述的驱动组件，其特征在于，

在所述第一端壁和所述第二端壁之间延伸的第二通孔；

在所述第一端壁内界接所述第二通孔的第三埋头孔；以及

设置在所述第三埋头孔内的第三O型密封环。

14.根据权利要求13所述的驱动组件，其特征在于，其还包括：

在所述第二端壁内界接所述第二通孔的第四埋头孔；以及

设置在所述第四埋头孔内的第二套管。

15.根据权利要求11所述的驱动组件，其特征在于，所述塞包括非导电的介电材料。

16.根据权利要求11所述的驱动组件，其特征在于，其还包括：

在所述第二端壁处界接所述侧壁的边缘切口，以形成肩部。

17.根据权利要求11所述的驱动组件，其特征在于，其还包括：

从所述第一通孔沿所述第一端壁延伸到所述侧壁的边缘切口。

18.根据权利要求11所述的驱动组件，其特征在于，其还包括：

设置在所述外表面上用于将配线和电路齐平安装到所述马达壳体的缺口。

19.根据权利要求11所述的驱动组件，其特征在于，所述线包括与比所述线的表面相比具有较平滑的表面精度的涂层。

20.一种燃料计量阀，所述燃料计量阀包括：

包括阀部分和电子器件部分的壳体；

连接到所述壳体的所述阀部分的入口喷嘴；

连接到所述壳体的所述阀部分的出口喷嘴，所述入口喷嘴包括篇律法；

经过所述壳体的所述阀部分在所述入口喷嘴和所述出口喷嘴之间延伸的流量管；

设置在所述壳体的所述阀部分内用于针对在所述出口喷嘴内的所述偏流器定位所述流量管的致动器，所述致动器包括：

电动部件；

从所述电动部件延伸到所述壳体的所述电子器件部分的电线；以及

连接于所述电动部件的密封组件，所述密封组件包括：

插入到所述电动部件上的开口内的塞；

界接所述塞的外沟槽；

在所述塞和所述电动部件之间于所述外沟槽内的密封件；

所述电线从中延伸经过的内部通道；以及

在所述塞和所述电线之间设置于所述内部通道中的密封件。

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