CN106461128A - 具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器 - Google Patents

具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器(1)，所述高压旋转密封联轴器(1)包括在阴液压连接器(4)中旋转的阳液压连接器(2)，所述连接器(2、4)包括通到连通室(10)中的内管道，不可膨胀密封环(42)围绕所述阳液压连接器(2)自由地安装并且几乎没有游隙地容纳在所述阴液压连接器(4)中，而不可膨胀环弹簧(20)趋向于拉动所述密封环(42)靠近连接到所述阳液压连接器(2)的环状轴承肩台(14)并且轴向压缩可膨胀连续环(13)，所述可膨胀连续环(13)轴向插入所述不可膨胀密封环(42)与所述环状轴承肩台(14)之间并且具有被放置成与所述连通室(10)连通的可膨胀环内圆柱面(15)。

Description

具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器
本发明涉及具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器。
许多应用需要提供位于相对于彼此旋转的两个元件之间的密封，并且在所述两个元件之间必须能够通过分别布置在所述元件中的每一个内的管道来形成一个或多个高度加压的液压流体或气体流。
例如，一种应用在于将液压流体从定子供给到布置在具有高压旋转活塞的液压泵的转子内的气缸。对于所述应用并且根据特定实施方案，相同的旋转密封联轴器可具有流入管道和流出管道，以便允许所述流体在低压下进入所述转子，随后通过相同的上述联轴器在高压下使所述转子浮现。
通过另一个实例，旋转密封联轴器可以在某些液压离合器中使用，所述联轴器仅具有一个管道，所述管道确保液压流体的流入和流出。
最后，许多工业应用和家庭应用需要在高压领域中实现一个或多个旋转联轴器(诸如由公司“Duff-Norton”所销售的那些)。
这些联轴器的密封最经常由相对于彼此旋转的元件之间通过耐磨损并且已知具减小的摩擦系数的材料提供的接触压力确保，所述材料诸如碳石墨、陶瓷、碳化钨或聚四氟乙烯(被称为“PTFE”或“特氟龙”)。具体地在考虑待密封的流体时，取决于它是液态还是气态，并且取决于所述流体的腐蚀性程度来选择所述材料。
由于所述材料通常经受高接触压力和升高的滑动速度，其使用寿命限于以下点：可能有必要定期更换它们并且它们的旋转速度受限，如它们的工作压力受限，其很少超过1000巴。
因此明显的是，难以设计和提供在超高压力(近似1000巴或高达2000巴和更多)的领域中操作的旋转密封联轴器，所述旋转密封联轴器是足够紧密和耐用的以便避免维护，并且其可在高旋转速度下操作同时保持摩擦能量的紧凑、经济和不良耗散器。
应当指出，此类联轴器将向各种应用提供显著的效率增加，所述应用诸如具有固定或可变气缸的电机/液压泵，其为属于本申请人的日期为2013年5月22日的专利申请号FR1354562的主题。
为了解决与旋转密封联轴器的设计、提供、耐久性以及功能和能量效率相关联的这个问题，根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器提出，根据特定实施方案：
·在相同的摩擦损失的情况下，减小在一些液压泵的抽吸管道与排放管道之间发生的泄漏率，如减小所述泵可具有的所述管道与旋转气缸之间发生的泄漏率；
·在相同的密封水平的情况下，减少所述液压泵通常具有的旋转联轴器所产生的摩擦损失，使得可能将固定抽吸管道和固定递送管道与旋转气缸连接；
因此，根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器具体地使得可能：
·有助于提供具有高体积和能量产率的液压泵；
·以允许设计和制造这样的液压泵，所述液压泵可有利地与其他部件形成旨在用于推进机动车辆的具有高能量产率的液压混合动力变速器；
·以潜在地改进需要高压旋转密封联轴器的任何机器或装置的功能和/或能量效率。
此外，因为所述联轴器的制造不涉及任何复杂方法或昂贵材料，根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器具有低成本价格。所述联轴器还旨在提供高程度的鲁棒性和长使用寿命，并且在高液压压力领域中进行操作。所述联轴器也可以适用于具有固定或可变气缸的任何液压泵，无论所述泵包括例如，叶片、轴向活塞、径向活塞，旋转气缸还是非旋转气缸，并且无论所述泵与液态、气态还是半液态的流体一起操作。
本发明的其他特征已经在说明书和直接或间接取决于主权利要求的从属权利要求中进行描述。
根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器包括：
·至少一个阳液压连接器和一个阴液压连接器，所述至少一个阳液压连接器形成阳供给体的整体部分，所述阴液压连接器形成阴供给体的整体部分，所述连接器在阳液压连接器容纳在阴液压连接器内并且能够相对于后者沿着两个上述连接器共同的纵向轴线旋转时同轴，同时阳液压连接器具有阳连接面，所述阳连接面面向阴液压连接器的阴连接面，所述连接面大体上为回转形式；
·至少一个阳连接器内部流体管道，其布置在阳液压连接器的内部，流体能够在所述管道中循环并且所述管道的一个端部通到布置在阴供给体和/或阳供给体中的连通室中；
·至少一个阴连接器内部流体管道，其布置在阴液压连接器的内部，所述流体能够在所述管道中循环并且所述管道的一个端部通到连通室中；
·至少一个阴圆柱形密封区段，其布置在阴连接面中；和/或阳圆柱形密封区段，其布置在阳连接面上；
·至少一个不可膨胀密封环，其围绕阳液压连接器安装并且能够沿着后者滑动，所述环几乎没有游隙地容纳在阴圆柱形密封区段中；和/或至少一个不可膨胀密封环，其容纳在阴液压连接器中并且能够在后者内纵向地平移移动，所述环几乎没有游隙地围绕圆柱形阳密封区段安装；
·连续环形形式的至少一个可膨胀连续环，其轴向插入不可膨胀密封环与环状轴承肩台之间、布置或连接在阳连接面上或阴连接面上，所述连续环包括：可膨胀环内圆柱面，其能够通过压力传输通道而经受连通室中所含有的流体的压力，以使得位于所述连续环上的可膨胀环外圆柱面在其整个外圆周上与阴圆柱形密封区段进行接触；或可膨胀环外圆柱面，其能够通过压力传输通道而经受连通室中所含有的流体的压力，以使得位于所述连续环上的可膨胀环内圆柱面在其整个内圆周上与圆柱形阳密封区段进行接触，所述可膨胀连续环具有不可膨胀环侧上的轴向面和轴承肩台侧上的轴向面，所述轴向面直接或间接地与不可膨胀密封环保持紧密接触，所述轴向面直接或间接地与环状轴承肩台保持紧密接触；
·至少一个不可膨胀环式弹簧，其倾向于拉动不可膨胀密封环靠近环状轴承肩台并且轴向压缩可膨胀连续环。
根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器包括可膨胀环内圆柱面更靠近环状轴承肩台的轴向长度部分，其平均具有比所述圆柱面更靠近不可膨胀密封环的轴向长度部分小的直径，而可膨胀环外圆柱面就本身而言在其整个轴向长度上保持近似地具有相同直径。
根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器包括可膨胀环外圆柱面更靠近环状轴承肩台的轴向长度部分，其平均具有比所述圆柱面更靠近不可膨胀密封环的轴向长度部分大的直径，而可膨胀环内圆柱面就本身而言在其整个轴向长度上保持近似地具有相同直径。
根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器包括外圆周接触线，其以突出方式布置在可膨胀环外圆柱面上，所述线在可膨胀连续环的轴向长度上在不可膨胀密封环的方向上偏心，以使得由所述线形成定向在环状轴承肩台的方向上的渐变斜度的长斜面，而由所述线形成定向在不可膨胀密封环的方向上的陡峭斜度的短斜面。
根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器包括内圆周接触线，其突出在可膨胀环内圆柱面上，所述线在可膨胀连续环的轴向长度上在不可膨胀密封环的方向上偏心，以使得由所述线形成定向在环形轴承肩台的方向上的低倾斜度的长斜面，而由所述线形成定向在不可膨胀密封环的方向上的陡峭倾斜度的短斜面。
根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器包括不可膨胀环侧上的轴向面和/或轴承肩台侧上的轴向面，所述轴向面具有轴向环形突起。
根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器包括阴供给体或阳供给体，其形成液压活塞泵的液压泵转子，所述转子具有至少一个液压缸，液压活塞可在所述液压缸中以交替方式并且紧密地纵向平移移动，以便与所述气缸形成可吸入或递送流体的具有可变容积的泵油室，所述油室通过阴连接器内部流体管道或阳连接器内部流体管道经由泵递送阀连接到连通室，所述泵递送阀允许流体离开泵油室以便传送到连通室中，但是不能反向进行，而泵油室还具有泵进给阀，所述泵进给阀允许流体进入所述油室，但不能从所述油室离开。
根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器包括阳液压连接器，其在阴液压连接器中保持居中，并且通过至少一个连接器轴承相对于所述阴液压连接器进行铰接。
根据本发明具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器包括阳连接器内部流体管道和/或阴连接器内部流体管道，其借助于至少一个外连接管道连接到连接体，所述外连接管道的第一端部借助于供给体紧密球形接头紧固到阳供给体或紧固到阴供给体，并且第二端部借助于连接体紧密球形接头紧固到连接体。
根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器包括供给体紧密球形接头和/或连接体紧密球形接头，其具体地由位于外连接管道上的呈截短球体形式的密封球载体形成，所述球载体搁置在密封球座上，对于外连接管道的第一端部，所述密封球座布置在阳供给体中或阴供给体中，或对于所述外管道的第二端部，所述密封球座布置在连接体中。
根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器包括呈截短球体形式的密封球载体，其固定地安装在外连接管道上，或与后者形成紧密的滑动连接或紧密的枢转且滑动连接。
根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器包括呈截短球体形式的密封球载体，其通过球载体弹簧直接或间接地与密封球座保持接触。
根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器包括不可膨胀密封环的与不可膨胀环侧上的轴向面保持紧密接触的纵向端部，其具有中空或突出的截短锥体或截短球体轮廓。
参考附图、通过非限制性实例的方式给出的以下描述将使得可能更好地理解本发明、本发明的特征、以及可由此提供的优点：
图1和图2分别是根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器的示意性截面图和切开三维视图，根据一个变型，其中阴连接面包括：阴圆柱形密封区段，不可膨胀密封环几乎没有游隙地容纳在所述阴圆柱形密封区段中；以及可膨胀连续环，所述可膨胀连续环的可膨胀环外圆柱面能够在流体压力作用下、在其整个外圆周上与所述阴圆柱形区段进行接触。
图3和图4分别是根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器的示意性截面图和切开三维视图，根据一个变型，其中阳连接面具有：圆柱形阳密封区段，不可膨胀密封环几乎没有游隙地围绕所述圆柱形阳密封区段容纳；以及可膨胀连续环，所述可膨胀连续环的可膨胀环内圆柱面能够在流体压力作用下、在其整个内圆周上与所述圆柱形阳区段进行接触，所述切开三维视图包括更详细地示出可膨胀连续环的截面的截面示意图。
图5是如可以被提供用于根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器的可膨胀连续环的切开三维视图，所述视图包括更详细示出所述环的截面的示意性截面图。
图6、图7和图8示出根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器在分别经受流体的零压力、中等压力和强压力时的操作，这些附图更具体地示出当位于所述膨胀环上的可膨胀环外圆柱面旨在所述流体的压力作用下与阴圆柱形密封区段进行接触时，可膨胀连续环的操作。
图9是根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器的变型的示意性截面图，根据所述变型，阴供给体形成液压活塞泵的液压泵转子，阳液压连接器包括两个阳连接器内部流体管道，而阴液压连接器包括两个阴连接器内部流体管道。
图10是根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器的如图8所示的变型的切开三维视图。
图11是根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器的如图8所示的变型的分解三维视图。
图12是包括根据本发明并且根据图8所示变型的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器的液压活塞泵的透明三维视图。
具体实施方式
图1至图12示出具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器1。
由此可以看出，特别是在图1至图4和图6至图11中，根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器1包括：形成阳供给体3的整体部分的至少一个阳液压连接器2、以及形成阴供给体5的整体部分的阴液压连接器4，所述连接器2、4在阳液压连接器2容纳在阴液压连接器4内并且能够相对于后者沿着两个上述连接器2、4共同的纵向轴线转动时同轴，同时阳液压连接器2具有面向位于阴液压连接器4上的阴连接面7的阳连接面6，所述连接面6、7大体上为回转形式；
仍参考图1至图4和图6至图11，应注意的是根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器1包括布置在阳液压连接器2内的至少一个阳连接器内部流体管道8，流体16可在所述管道中循环，并且所述管道的一个端部通向布置在阴供给体5和/或阳供给体3中的连通室10中，然而所述内部管道8的另一端部可径向、轴向或在阳供给体3的任何点处引出。
同一附图还示出，所述密封联轴器1具有布置在阴液压连接器4内的至少一个阴连接器内部流体管道9，流体16可在所述管道中循环，并且所述管道的一个端部通向连通室10中，然而所述内部管道9的另一端部可以径向、轴向或在阴体4的任何点处引出。
图1至图4和图6至图11还清楚地示出，所述密封联轴器1具有布置在阴连接面7上的至少一个阴圆柱形密封区段11和/或布置在阳连接面6上的圆柱形阳密封区段21。
在图1至图4和图6至图11中还可见，根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器1具有：至少一个不可膨胀密封环42，其围绕阳液压连接器2安装并且可以沿着后者滑动，所述环42几乎没有游隙地容纳在阴圆柱形密封区段11中；和/或至少一个不可膨胀密封环42，其被容纳在阴液压连接器4中并且可在后者内纵向地平移移动，所述环42几乎没有游隙地围绕圆柱形阳密封区段21安装。
仍参考同一附图并且附加图5，可见所述密封联轴器1具有连续环形形式的至少一个可膨胀连续环13，其轴向插入不可膨胀密封环42与环状轴承肩台14之间、布置或连接在阳连接面6上或阴连接面7上，所述连续环13包括：可膨胀环内圆柱面15，其能够通过压力传输通道12而经受连通室10中所含有的流体16的压力，以使得位于所述连续环13上的可膨胀环外圆柱面17在其整个外圆周上与阴圆柱形密封区段11进行接触；或可膨胀环外圆柱面17，其能够通过压力传输通道12而经受连通室10中所含有的流体16的压力，以使得位于所述连续环13上的可膨胀环内圆柱面15在其整个内圆周上与圆柱形阳密封区段21进行接触，所述可膨胀连续环13包括不可膨胀环侧上的轴向面18，所述轴向面18直接或间接地与不可膨胀密封环42保持紧密接触；以及轴承肩台侧上的轴向面19，所述轴向面19直接或间接地与环状轴承肩台14保持紧密接触。
注意到压力传输通道12可布置在不可膨胀密封环42内侧或外侧和/或布置在阳供给体3中或布置在阴供给体5中。还注意到，可膨胀环内圆柱面15和/或可膨胀环外圆柱面17可与由柔性材料制成的至少一个圆形密封垫圈配合，以便在可膨胀连续环13与不可膨胀密封环42和/或环状轴承肩台14之间直接或间接地产生尽可能紧的密封。
最后，根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器1包括至少一个不可膨胀环弹簧20，其在图1至图4和图6至图11中可见，并且趋向于拉动不可膨胀密封环42靠近环状轴承肩台14并且轴向压缩可膨胀连续环13，所述弹簧20可能是一个或多个“贝氏”垫圈、任何类型的弹性垫圈、或者可能是螺旋形、叶片弹簧、扭转弹簧、拉伸弹簧、压缩弹簧、或本领域技术人员已知的任何类型的弹簧。还注意到，所述弹簧20可以是由金属或任何其他材料制成的旋转形式、具有镂空设计(例如，以便允许流体16穿过开口)、或不具有镂空设计。
应当注意的是，可膨胀环内圆柱面15更靠近环状轴承肩台14的轴向长度部分平均可具有比所述圆柱面15更靠近不可膨胀密封环42的轴向长度部分小的直径，而可膨胀环外圆柱面17可就本身而言在其整个轴向长度上保持近似地具有相同直径，此外使得可膨胀连续环13是在其整个轴向长度上径向更薄的，并且从不可膨胀密封环42的侧面比从环状轴承肩台14的侧面更不陡峭。
还应当注意的是，可膨胀环外圆柱面17更靠近环状轴承肩台14的轴向长度部分平均可具有比所述圆柱面17更靠近不可膨胀密封环42的轴向长度部分大的直径，而可膨胀环内圆柱面15就本身而言在其整个轴向长度上保持近似地具有相同直径，以使得可膨胀连续环13是在其整个轴向长度上径向更薄的，并且从不可膨胀密封环42的侧面比从环状轴承肩台14的侧面更不陡峭。
在图5中清楚可见，外圆周接触线22可能以突出方式布置在可膨胀环外圆柱面17上，所述线22在可膨胀连续环13的轴向长度上在不可膨胀密封环42的方向上偏心，以使得由所述线2形成定向在环状轴承肩台14的方向上的渐变斜度的长斜面23，而由所述线22形成定向在不可膨胀密封环42的方向上的陡峭斜度的短斜面24。
如图3和图4所示的替代方案，内圆周接触线25可能以突出方式布置在可膨胀环内圆柱面15上，所述线25沿可膨胀连续环13的轴向长度在不可膨胀密封环42的方向上偏心，以使得由所述线2形成定向在环状轴承肩台14的方向上的渐变斜度的长斜面23，而由所述线22形成定向在不可膨胀密封环42的方向上的陡峭斜度的短斜面24。
在此可指出的是，可膨胀连续环3、不可膨胀密封环42或环状轴承肩台14可以全部或部分地氮化、渗碳和/或涂覆有DLC(类金刚石碳)或涂覆有坚硬和/或具有低摩擦系数的任何其他涂层。
另外指出的是，可膨胀环外圆柱形表面17和/或可膨胀环内圆柱面15可以具有如图5所示的半球形轮廓、单斜面、双斜面、带阳肩的复杂形式或适用于一般区段的任何几何形状，并且一方面使得能够控制可膨胀环外圆柱面17与阴圆柱形密封区段11之间的接触压力或可膨胀环内圆柱面15与圆柱形阳密封区段21之间的接触压力，并且另一方面使得能够控制在所述面17、15与所述区段11、21之间形成的油膜的厚度、或可膨胀连续环3的扭转移动、倾斜移动或弯曲移动。
图5还示出的是，不可膨胀环轴向面18和/或轴承肩台轴向面19可具有轴向环形突起26，从而使得能够减少不可膨胀环侧上的轴向面18与不可膨胀密封环42之间的接触表面、或轴承肩台侧上的轴向面19与环状轴承肩台14之间的接触表面、或两者，此外以便保证彼此接触放置的这些不同部件之间的最佳可能密封。
此外，可膨胀环内圆柱面15的轮廓或可膨胀环外圆柱面17的轮廓可能以有斜面的方式设置，以便允许可膨胀连续环13在压力的平衡效应下迅速回缩，所述面15、17在线的任一侧上经受所述压力，所述线的任一侧分别与圆柱形阳密封区段21、以及与阴圆柱形密封区段11形成其接触。
图9至图12显示，通过根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器1，阴供给体5或阳供给体3可以形成液压活塞泵32的液压泵转子27，所述转子27包括至少一个液压缸28，液压活塞29可在所述液压缸28中以交替方式并且紧密地纵向平移移动，以便与所述气缸28形成可吸入或递送流体16的具有可变容积的泵油室30，所述油室30通过阴连接器内部流体管道9或阳连接器内部流体管道8经由泵递送阀31连接到连通室10，所述泵递送阀允许流体16从泵油室30离开以便传送到连通室10中，但是不能反向进行，然而泵油室30还可包括泵进给阀33，所述泵进给阀33允许流体16进入所述油室30，但不能从所述油室离开。
值得注意的是，液压缸28可径向地、轴向地、切向地、或以本领域技术人员可实现的任何其他定向放置在液压泵转子27中。
在图1至图4和图9至图11中注意到，阳液压连接器2可在阴液压连接器4中保持居中，并且通过至少一个连接器轴承34相对于所述阴液压连接器进行铰接，所述连接器轴承34可以是流体动力轴承或流体静力轴承、任何类型的滚珠轴承或滚柱轴承、气体或磁性轴承、或本领域技术人员已知的任何其他轴承。
在图9至图11中可见，阳连接器内部流体管道8和/或阴连接器内部流体管道9可借助于至少一个外连接管道36连接到连接体35，所述外连接管道36的第一端部借助于供给体紧密球形接头37紧固到阳供给体3或紧固到阴供给体5，并且第二端部借助于连接体紧密球形接头38紧固到连接体35。
同一附图示出供给体紧密球形接头37和/或连接体紧密球形接头38可具体地由位于外连接管道36上的截短球面闭孔球形接头39形成，所述球形接头39搁置在密封球座40上，对于外连接管道36的第一端部，密封球座40布置在阳供给体3中或阴供给体5中，或对于所述外管道36的第二端部，密封球座40布置在连接体35中。
仍参考图9至图11，应该注意的是，截短球面闭孔球形接头39可固定地安装在外连接管道36上，或可与所述外连接管道形成紧密的滑动连接或紧密的枢转且滑动连接，以使得所述球形接头39可沿所述管道36滑动。
应当注意，如果外连接管道36包括固定地安装在其每一端处的截短球面闭孔球形接头39，则所述外管道36使连接体35保持为相对于阳供给体3或阴供给体5处于恒定距离处，并且具体地所述外管道36防止连接体35在流体16的压力作用下移动远离阳供给体3或阴供给体5。
在图9至图11中还可见，可通过球载体弹簧弹簧41保持截短球面闭孔球形接头39与密封球座40直接或间接地接触，所述弹簧41可能是一个或多个“贝氏”垫圈、任何类型的弹性垫圈、或者可能是螺旋形、叶片弹簧、扭转弹簧、拉伸弹簧、压缩弹簧、或本领域技术人员已知的任何类型的弹簧。
最后，应该注意，不可膨胀密封环42的与不可膨胀环轴向面18保持紧密接触的纵向端部可具有呈截短锥体或截短球体形式的中空或突出轮廓，以使得不可膨胀密封环42与可膨胀环13之间的轻的轴向偏差不能在所述连续不可膨胀密封环42与所述可膨胀环13之间的界面处产生流体16的泄漏。
发明操作
在以上描述的基础上并且参考图1至图12理解根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器1的操作。
为了示出所述联轴器1的操作，将考虑图1和图2所示的构型，其中阴连接面7具有阴圆柱形密封区段11，不可膨胀密封环42几乎没有游隙地容纳在所述阴圆柱形密封区段11中，可膨胀连续环13也是这样，位于所述连续环13上的可膨胀环外圆柱面17被提供以便能够在某些条件下、在其整个外圆周上与所述圆柱形阴部分11进行接触。
仍参考图1和图2，假定在此将密封非常高度加压的流体16-在近似2000巴下加压，阴供给体5例如以几百转/分钟旋转，而阳供给体3保持固定。根据图1和2所示的实例，阴供给体5与阳供给体3之间的旋转连接由连接器轴承34形成。
假定加压流体16经由阳连接器内部流体管道8通过阳供给体3到达，所述流体16随后引入连通室10中，之后经由位于阴供给体5上的阴连接器内部流体管道9离开所述连通室。
在此，尽管具有2000巴的升高压力，确保相对于彼此旋转的阴供给体5与阳供给体3之间的尽可能紧密的密封此外具有最小的摩擦损失。另一个目标是保证在可能以数亿甚至数十亿计数的最大可能转数时的所述密封。
根据具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器1(根据图1和图2所示的本发明)的非限制示例性实施方案，已经选择构型类似于图5所示的以及图6至图8以截面示意性示出的构型的可膨胀连续环13。最后提及的附图使得能够容易示出与不可膨胀密封环42配合的所述连续环13的操作。
图6示出当无压力出现在阳连接器内部流体管道8中、连通室10中、以及阴连接器内部流体管道9中时的可膨胀连续环13的状态。
在图6中注意到，可膨胀连续环13通过不可膨胀环弹簧20轴向夹持在不可膨胀密封环42与环状轴承肩台14之间。因为可膨胀连续环13具有位于不可膨胀环侧上的其轴向面18上以及位于轴承肩台侧上的其轴向面19上的轴向环形突起26，一方面在所述连续环13与不可膨胀密封环42之间、以及另一方面在所述连续环13与环状轴承肩台14之间产生相对紧密的轴向密封。
所述紧密密封具体地源自由不可膨胀环弹簧20轴向地施加到可膨胀连续环13上的力。这个力是中等程度的，并且另外鉴于所述突起26所提供的小接触表面，轴向环形突起26一方面与不可膨胀密封环42之间以及另一方面与环状轴承肩台14之间的接触压力升高。正是此升高的接触压力保证所述紧密密封。
仍参考图6，可见在不可膨胀密封环42与和阴圆柱形密封区段11之间留下小的径向游隙。实际上，此游隙可以是几微米。值得注意的是，在可膨胀连续环13与所述圆柱形部分11之间留下具有此相同量值的径向游隙。还注意到，不可膨胀密封环42和可膨胀连续环13被阴圆柱形密封区段11单独地径向引导。
图7示出当根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器1经受中值中间压力(例如1000巴的中间压力)时会发生什么。
在连通室10中出现的压力瞬时建立在压力传输通道12中，以使得可膨胀环内圆柱面15也借助于流体16瞬时经受所述压力。
与此同时，在不可膨胀密封环42与阴圆柱形密封区段11之间留下的轻微的径向游隙包括流体16的压力降，鉴于以下事实这会是更显著的：在所述密封环42与所述圆柱形区段11之间的间隙中的压力下提供流体的压力降。可膨胀环外圆柱面17上方的压力随后接近大气压。
这导致可膨胀环内圆柱面15与可膨胀环外圆柱面17之间的高压力差。此压力差增大了可膨胀连续环13的直径，所述可膨胀连续环由本质上具有弹性的钢制成。
可膨胀连续环13的直径因此增大，直到所述环13的可膨胀环外圆柱面17的外圆周接触线22与阴圆柱形密封区段11进行接触，从而提供所述线22与所述区段11之间的密封。一旦已经建立此接触，不再存在供流体16从根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器1逃离的任何通路。
应当理解，施加在外圆周接触线22与阴圆柱形密封区段11之间的接触点处的力由流体16施加在可膨胀环内圆柱面15上的力减去可膨胀连续环13的由其刚度所产生的收缩力而形成，所述刚度将阻力转化成所述环13的变形。
在图5中指出的是，可膨胀连续环13的轮廓具有旨在定向在在环状轴承肩台14的方向上的渐变斜度的长斜面23、以及设想定向在不可膨胀密封环42的方向上的陡峭斜度的短斜面24，然而外圆周接触线22近似位于上述这两个斜面23、24的接点处。
此特定构型使得能够将足够的区段暴露于流体16的压力，使得尽管在外周接触线22与阴圆柱形密封区段11之间建立接触，可膨胀连续环13仍保持直径膨胀。
在图8中，示出当流体16的压力已经达到例如2000巴时遇到的情况。在这种压力下，可膨胀连续环13通过渐变斜度的长斜面23暴露于所述压力的纵向区段倾向于致使可膨胀连续环13在其横截面上倾斜。这减少了通过可膨胀连续环13暴露于压力的纵向区段，由此减少由外圆周接触线22施加在阴圆柱形密封区段11上的额外力，所述额外力对于达到所寻求的密封水平是无用的。事实上，通过在其上枢转，可膨胀连续环13的横截面倾向于减少渐变斜度的长斜面23的有效长度，并且因此减少可膨胀连续环13的暴露于流体16的压力的有效纵向区段。
可以注意到，根据由根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器1提供的此示例性布置，可能计算可膨胀连续环13的截面轮廓，以便发现(无论连通室10中所含有的流体16的压力是多少)密封、接触压力和接触力之间的最佳可能折中。
这使得能够最小化在外圆周接触线22与阴圆柱形密封区段11之间的接触点处发生的摩擦损失，同时将密封维持在所寻求的水平。
另外注意的是，因为可膨胀连续环13是金属的，所以它是天然耐磨损的，并且在流体16不是过高腐蚀性的和/或研磨剂的情况下可保证恒定质量的耐用服务。为了进一步提高其耐磨损性和其能量效率，所述连续环13可以全部或部分地氮化、渗碳和/或涂覆有DLC(类金刚石碳)或涂覆有坚硬和/或具有低摩擦系数的任何其他涂层。根据一些应用，所述连续环13也可接收防腐蚀处理。
图9至图12示出根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器1，其在装备有液压活塞29的液压活塞泵32中使用，所述液压活塞29径向放置在液压泵转子27中从而形成阴供给体5。
在这种情况下可见，根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器1有助于提供高能量性能的液压活塞泵32，因为它在所述联轴器1处没有流体16的显著泄漏。
根据此实例，还可提供近似2000巴的压力以便在阴供给体5与阳供给体3之间进行密封，而提供轴对称地安装在两个不可膨胀密封环42所共用的不可膨胀环弹簧20任一侧上的两个可膨胀连续环13和两个不可膨胀密封环42。
可以注意的是，根据本发明的具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器1与唇垫圈43配合，从而确保从液压泵27的低压供给入口的旋转密封。
仍然参考此实例，具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器1包括采用滚珠轴承形式的两个连接器轴承34。
应注意的是，液压泵27的每个液压缸28的流体16的低压进给借助于泵进给阀33工作，而所述流体16通过泵递送阀31从所述气缸排出。
因此，液压泵27用作自由轮，并且自然地恢复流体16的几乎所有可压缩性能量，这极大地有助于所述泵的高能量性能。
值得注意的是，阳供给体3借助于外连接管道36连接到相对于液压活塞泵32固定地安装的连接体35，所述外连接管道36的较小者专用于高压，而较大者专用于低压。
应注意的是外连接管道36由液压泵27侧上的供给体紧密球形接头37和连接体35侧上的连接体紧密球形接头38终止。此特定构型允许所有方向和阳供给体3与连接体35之间的所有旋转方向上的微移动，以下各项使得这种自由是必要的：负载下的变形、机加工的不准确性、以及液压活塞泵32所暴露于的操作间距。
应当注意的是，专用于低压的外连接管道36的两个截短球面闭孔球形接头39固定地安装在所述管道36上，以便不管流体16的压力所产生的力为多少都将连接体35保持在相对于阳供给体3的恒定距离处。此外，应该注意的是，专用于高压的放置在阳连接体3侧上的外连接管道36的截短球面闭孔球形接头39固定地安装在所述管道36上，而安装在同一管道36上的相对截短球面闭孔球形接头39与后者形成枢转且滑动连接。
与具有可膨胀连续环的高压旋转密封连接件1的这些示例性应用允许将其使用简单转换到其他应用，无论这些涉及液压泵还是任何其他机器而没有限制。有关根据本发明的所述联轴器1的所述其他应用因此可发现用于防止相对于彼此连续或交替旋转的两个部分之间的液态流体或气态流体的任何显著泄漏的解决方案。
必须理解的是，上面的描述已经仅通过举例的方式给出，并且不以任何方式限制本发明的范围，用任何其他等效物替换所描述的执行细节将不偏离本发明的范围。

Claims (13)

1.一种具有可膨胀连续环的高压旋转密封联轴器(1)，其特征在于所述高压旋转密封联轴器(1)包括：
·至少一个阳液压连接器(2)和一个阴液压连接器(4)，所述至少一个阳液压连接器(2)形成阳供给体(3)的整体部分，所述阴液压连接器(4)形成阴供给体(5)的整体部分，所述连接器(2、4)在所述阳液压连接器(2)容纳在所述阴液压连接器(4)内并且能够相对于后者沿着所述两个上述连接器(2、4)共同的纵向轴线旋转时同轴，同时所述阳液压连接器(2)具有阳连接面(6)，所述阳连接面(6)面向位于所述阴液压连接器(4)上的阴连接面(7)，所述连接面(6、7)大体上为回转形式；
·至少一个阳连接器内部流体管道(8)，其布置在所述阳液压连接器(2)的内部，流体(16)能够在所述管道中循环并且所述管道的一个端部通到布置在所述阴供给体(5)和/或所述阳供给体(3)中的连通室(10)中；
·至少一个阴连接器内部流体管道(9)，其布置在所述阴液压连接器(4)的内部，所述流体(16)能够在所述管道中循环并且所述管道的一个端部通到所述连通室(10)中；
·至少一个阴圆柱形密封区段(11)，其布置在所述阴连接面(7)中；和/或阳圆柱形密封区段(21)，其布置在所述阳连接面(6)上；
·至少一个不可膨胀密封环(42)，其围绕所述阳液压连接器(2)安装并且能够沿着后者滑动，所述环(42)几乎没有游隙地容纳在所述阴圆柱形密封区段(11)中；和/或至少一个不可膨胀密封环(42)，其容纳在所述阴液压连接器(4)中并且能够在后者内纵向地平移移动，所述环(42)几乎没有游隙地围绕所述圆柱形阳密封区段(21)安装；
·连续环形形式的至少一个可膨胀连续环(13)，其轴向插入所述不可膨胀密封环(42)与环状轴承肩台(14)之间、布置或连接在所述阳连接面(6)上或所述阴连接面(7)上，所述连续环(13)包括：可膨胀环内圆柱面(15)，其能够通过压力传输通道(12)而经受所述连通室(10)中所含有的所述流体(16)的压力，以使得位于所述连续环(13)上的可膨胀环外圆柱面(17)在其整个外圆周上与所述阴圆柱形密封区段(11)进行接触；或可膨胀环外圆柱面(17)，其能够通过压力传输通道(12)而经受所述连通室(10)中所含有的所述流体(16)的所述压力，以使得位于所述连续环(13)上的可膨胀环内圆柱面(15)在其整个内圆周上与所述圆柱形阳密封区段(21)进行接触，所述可膨胀连续环(13)包括所述不可膨胀环侧上的轴向面(18)和所述轴承肩台侧上的轴向面(19)，所述轴向面(18)直接或间接地与所述不可膨胀密封环(42)保持紧密接触，所述轴向面(19)直接或间接地与所述环状轴承肩台(14)保持紧密接触；
·至少一个不可膨胀环式弹簧(20)，其倾向于拉动所述不可膨胀密封环(42)靠近所述环状轴承肩台(14)并且轴向压缩所述可膨胀连续环(13)。
2.根据权利要求1所述的密封联轴器，其特征在于所述可膨胀环内圆柱面(15)更靠近所述环状轴承肩台(14)的轴向长度部分平均具有比所述圆柱面(15)更靠近所述不可膨胀密封环(42)的轴向长度部分小的直径，而所述可膨胀环外圆柱面(17)就本身而言在其整个轴向长度上保持近似地具有相同直径。
3.根据权利要求1所述的密封联轴器，其特征在于所述可膨胀环外圆柱面(17)更靠近所述环状轴承肩台(14)的所述轴向长度部分平均具有比所述圆柱面(17)更靠近所述不可膨胀密封环(42)的轴向长度部分大的直径，而所述可膨胀环内圆柱面(15)就本身而言在其整个轴向长度上保持近似地具有相同直径。
4.根据权利要求1所述的密封联轴器，其特征在于外圆周接触线(22)以突出方式布置在所述可膨胀环外圆柱面(17)上，所述线(22)在所述可膨胀连续环(13)的轴向长度上在所述不可膨胀密封环(42)的方向上偏心，以使得由所述线(2)形成定向在所述环状轴承肩台(14)的方向上的渐变斜度的长斜面(23)，而由所述线(22)形成定向在所述不可膨胀密封环(42)的所述方向上的陡峭斜度的短斜面(24)。
5.根据权利要求1所述的密封联轴器，其特征在于内圆周接触线(25)以突出方式布置在所述可膨胀环内圆柱面(15)上，所述线(25)在所述可膨胀连续环(13)的轴向长度上在所述不可膨胀密封环(42)的方向上偏心，以使得由所述线(2)形成定向在所述环状轴承肩台(14)的方向上的渐变斜度的长斜面(23)，而由所述线(22)形成定向在所述不可膨胀密封环(42)的所述方向上的陡峭斜度的短斜面(24)。
6.根据权利要求1所述的密封联轴器，其特征在于所述不可膨胀环侧上的所述轴向面(18)和/或所述轴承肩台侧上的所述轴向面(19)包括轴向环形突起(26)。
7.根据权利要求1所述的密封联轴器，其特征在于所述阴供给体(5)或所述阳供给体(3)形成液压活塞泵(32)的液压泵转子(27)，所述转子(27)包括至少一个液压缸(28)，液压活塞(29)能够在所述液压缸(28)中以交替方式、此外紧密地纵向平移移动，以便与所述气缸(28)形成能够吸入或递送所述流体(16)的可变容积的泵油室(30)，所述油室(30)由所述阴连接器内部流体管道(9)或所述阳连接器内部流体管道(8)通过泵递送阀(31)连接到所述连通室(10)，所述泵递送阀(31)允许所述流体(16)离开所述泵油室(30)以便传送到所述连通室(10)中，但不能反向进行，而所述泵油室(30)还具有泵进给阀(33)，所述泵进给阀(33)允许所述流体(16)进入所述油室(30)，但不能从所述油室(30)离开。
8.根据权利要求1所述的密封联轴器，其特征在于所述阳液压连接器(2)在所述阴液压连接器(4)中保持居中，并且通过至少一个连接器轴承(34)相对于所述阴液压连接器(4)进行铰接。
9.根据权利要求1所述的密封联轴器，其特征在于所述阳连接器内部流体管道(8)和/或所述阴连接器内部流体管道(9)借助于至少一个外连接管道(36)连接到连接体(35)，所述外连接管道(36)的第一端部借助于供给体紧密球形接头(37)紧固到所述阳供给体(3)或紧固到所述阴供给体(5)，并且第二端部借助于连接体紧密球形接头(38)紧固到所述连接体(35)。
10.根据权利要求9所述的密封联轴器，其特征在于所述供给体紧密球形接头(37)和/或所述连接体紧密球形接头(38)具体地由位于所述外连接管道(36)上的呈截短球体形式的密封球载体(39)形成，所述球载体(39)搁置在密封球座(40)上，对于所述外连接管道(36)的所述第一端部，所述密封球座(40)布置在所述阳供给体(3)中或所述阴供给体(5)中，或对于所述外管道(36)的所述第二端部，所述密封球座(40)布置在所述连接体(35)中。
11.根据权利要求9所述的密封联轴器，其特征在于呈截短球体形式的所述密封球载体(39)固定地安装在所述外连接管道(36)上，或与后者形成紧密的滑动连接或紧密的枢转且滑动连接。
12.根据权利要求9所述的密封联轴器，其特征在于呈截短球体形式的所述密封球载体(39)通过球载体弹簧(41)直接或间接地与所述密封球座(40)保持接触。
13.根据权利要求1所述的密封联轴器，其特征在于所述不可膨胀密封环(42)的与所述不可膨胀环侧上的所述轴向面(18)保持紧密接触的纵向端部具有中空或突出的截短锥体或截短球体轮廓。
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