CN102913621A - 碳密封件o型环腔尺寸设置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及碳密封件O型环腔尺寸设置。一种碳密封组件包括围绕中心轴线设置的并在第一端和第二端之间延伸的碳密封元件。该碳密封元件包括相对于第一端位于轴向距离H1处的内部阶梯表面。该O型环接近内部阶梯表面。该O型环具有截面直径D2以至于H1/H2比值在1.60-1.73之间。

Description

碳密封件O型环腔尺寸设置
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年8月5日提交的美国临时申请NO.61515,428的优先权。
技术领域
本发明涉及密封组件，尤其涉及碳密封件。
背景技术
密封件往往被用于飞行器燃气涡轮发动机、工业燃气涡轮发动机或其它机器。碳密封件对性能来说至关重要并且被支承以最小化由于热和压力作用引起的扭曲变形。
发明内容
公开的是一种包括围绕中心轴线设置的并在第一端和第二端之间延伸的碳密封元件的碳密封组件。该碳密封元件包括相对于第一端位于轴向距离H1处的内部阶梯表面。O型环靠近内部阶梯表面。该O型环具有截面直径D2以至于H1/D2比值在1.60-1.73之间。
另一方面，碳密封组件包括围绕中心轴线设置的并且在第一端和第二端之间延伸的碳密封元件。该碳密封元件包括内部阶梯表面、外部阶梯表面、从第一端到内部阶梯表面的轴向距离H1、从第一端到外部阶梯表面的轴向距离H2和从第一端到第二端的轴向距离H3。H1大于或等于轴向距离H3的35％并且H2大于或等于轴向距离H3的60％。
还公开了一种用于控制碳密封组件中泄漏的方法。该方法包括提供围绕中心轴线设置的并在第一端和第二端之间延伸的碳密封元件。该碳密封元件包括相对于第一端位于轴向距离H1处的内部阶梯表面和靠近该内部阶梯表面的O型环。
该O型环包括截面直径D2。通过建立1.60-1.73之间的H1/D2比值来限制通过该O型环的流体泄漏。
附图说明
根据接下来所公开的非限制性实施例的详细说明，不同特征对本领域技术人员来说将是易于理解的。伴随详细说明的附图可简要描述如下：
图1是碳密封组件的横截面视图。
具体实施方式
图1图示出碳密封组件20的实例。正如将要描述的，碳密封组件20包括用来限制例如油的流体渗漏的特征。
在一个实施例中，该碳密封组件20包括碳密封元件24。该碳密封元件24围绕中心轴线A设置并从第一端24′向用作密封面的第二端24A延伸。
该碳密封元件24包括内部阶梯表面30和外部阶梯表面32。内部阶梯表面30和外部阶梯表面32分别大体垂直于中心轴线A。
在图1所示的实施例中，碳密封元件24设有附加部件。也就是说，该碳密封组件20被认为在一个实施例中包括该碳密封元件24而在另一个实施例中包括与其他部件一起布置的碳密封元件24。
在所示实施例中，该碳密封组件20包括壳体22、偏置构件26和位于壳体22和该碳密封元件24之间的O型环28。可以理解的是，可选择地或者另外提供不同的安装布置，例如设在燃气涡轮发动机的辅助变速箱中。
例如弹簧组件或波形垫圈的偏置构件26沿中心轴线A的方向轴向偏压该碳密封元件24以在第二端24A的密封面和另一结构(未示出)之间形成静止-旋转界面。
O型环28靠近从偏置构件26轴向移开距离H1的内部阶梯表面30而布置。因此，轴向距离H1是第一端24′到内部阶梯表面30的距离。外部阶梯表面32从偏置构件26开始轴向相距距离H2。在这个实施例中，外部阶梯表面32轴向位于第一端24′和第二端24A之间。该轴向距离H2是从第一端24′到外部阶梯表面32的距离。该碳密封元件24的总轴向长度在从第一端24′到第二端24A的轴向距离H3上延续。内部阶梯表面30限定出环形腔以将O型环28至少部分地容纳在其中。
在图示实施例中，壳体22包括壁22A。在一个实施例中，壁22A是连续的整体构件并且包括临近并密封在O型环28上的部分22B、围着第一端24′延伸的部分22C和沿碳密封元件24的外侧延伸的部分22D。偏置构件26位于第一端24′和壳体22的部分22C之间。
详细的根本原因调查确定油侧碳密封元件中O型环腔高度尺寸(H1)影响碳密封元件24的为配合部件(未示出)提供充分密封的能力。
在一个公开的非限制性实施例中，距离H1在0.1198-0.1210英寸(3.04-3.07mm)之间并且名义上为0.12英寸(3.048mm)；距离H2在0.20-0.22英寸(5.1-5.6mm)之间并且名义上为0.21英寸(5.3mm)；并且距离H3为0.330-0.333英寸(8.4-8.5mm)；O型环28限定出在0.070-0.075英寸(1.78-1.91mm)之间的并且名义上可为0.072英寸(1.83mm)的截面厚度D2。
在所公开的非限制性尺寸实施例中，H1/D2比值(距离H1除以距离D2)在1.60-1.73之间。碳密封元件24的选取H1/D2比值出乎意料的减少泄漏。例如，减少油泄漏高达76％。该技术中的一个不同点在于由该内部参数所提供的控制水平。因此，用来控制该碳密封组件20中的泄漏的方法包括通过建立1.60-1.73之间的H1/D2比值来限制通过O型环28的流体泄漏。
在另一个公开的、给出内部阶梯表面30和/或外部阶梯表面32的相对位置的非限制性尺寸实施例中，H1大于或等于轴向距离H3的35％和/或H2大于或等于轴向距离H3的60％。
虽然在图示实施例中图示了特征组合，不需要结合所有特征来实现本发明的不同实施例的益处。换句话说，根据本发明实施例设计的系统未必包括任一附图中所示的所有特征或者附图中示意性图示的所有部分。此外，一个示例性实施例中的选取特征可与其他示例性实施例中的选取特征相结合。
上述描述在本质上是示例性的而非限制性的。对所公开的实施例的改变和修改对本领域技术人员来说是显而易见的，并且并不一定脱离本发明的本质。赋予本发明的法律保护范围可通过研究接下来的权利要求来确定。

Claims (17)

1.一种碳密封组件，包括：
围绕中心轴线设置的并且在第一端和第二端之间延伸的碳密封元件，该碳密封元件包括相对于第一端位于轴向距离H1处的内部阶梯表面；和
靠近该内部阶梯表面的O型环，该O型环包括截面直径D2以至于H1/D2比值在1.60-1.73之间。
2.如权利要求1所述的碳密封组件，其特征在于，该碳密封元件包括外部阶梯表面。
3.如权利要求2所述的碳密封组件，其特征在于，该外部阶梯表面基本上垂直于该中心轴线。
4.如权利要求1所述的碳密封组件，其特征在于，该碳密封元件包括位于该内部阶梯表面和该第二端之间的轴向位置处的外部阶梯表面。
5.如权利要求1所述的碳密封组件，包括设置为沿中心轴线的方向偏压该碳密封元件的偏置构件。
6.如权利要求1所述的碳密封组件，包括临近该第一端的偏置构件。
7.如权利要求1所述的碳密封组件，包括临近该O型环设置的壳体，使得该O型环在该碳密封元件和该壳体之间形成密封。
8.如权利要求7所述的碳密封组件，其特征在于，该壳体具有邻近该O型环、围绕该第一端并沿该碳密封元件的外侧延伸的壁，和位于该第一端和该壳体之间的偏置构件。
9.如权利要求1所述的碳密封组件，包括从第一端延伸到第二端的轴向距离H3，并且H1大于或等于该轴向距离H3的35％。
10.如权利要求1所述的碳密封组件，其特征在于，该碳密封元件包括从第一端开始设在轴向距离H2处的外部阶梯表面和从第一端到第二端的轴向距离H3，并且H2大于或等于该轴向距离H3的60％。
11.如权利要求1所述的碳密封组件，其特征在于，该内部阶梯表面基本上垂直于该中心轴线。
12.一种碳密封组件，包括：
围绕中心轴线设置的并且在第一端和第二端之间延伸的碳密封元件，该碳密封元件包括内部阶梯表面、外部阶梯表面、从第一端到内部阶梯表面的轴向距离H1、从第一端到外部阶梯表面的轴向距离H2和从第一端到第二端的轴向距离H3，以及H1大于或等于轴向距离H3的35％并且H2大于或等于轴向距离H3的60％。
13.如权利要求12所述的碳密封组件，包括靠近该内部阶梯表面的O型环。
14.如权利要求13所述的碳密封组件，其特征在于，该O型环具有截面直径D2以至于H1/D2比值在1.60-1.73之间。
15.如权利要求12所述的碳密封组件，其特征在于，该内部阶梯表面基本上垂直于该中心轴线。
16.如权利要求12所述的碳密封组件，其特征在于，该外部阶梯表面基本上垂直于该中心轴线。
17.一种用于控制碳密封组件中泄漏的方法，该方法包括：
提供围绕中心轴线设置的并在第一端和第二端之间延伸的碳密封元件，该碳密封元件包括相对于第一端位于轴向距离H1处的内部阶梯表面和靠近该内部阶梯表面的O型环，该O型环具有截面直径D2；和
通过建立1.60-1.73之间的H1/D2比值来限制通过该O型环的流体泄漏。
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