CN107654648A - 用于液体复合弹簧的密封件和液体复合弹簧 - Google Patents

用于液体复合弹簧的密封件和液体复合弹簧 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于液体复合弹簧的密封件，其中所述液体复合弹簧包括具有液体容纳腔的弹性元件，所述密封件包括：基板；设置在所述基板上的压板；以及布置在所述液体容纳腔内的压力弹性膜，所述压力弹性膜的端部设有径向向外伸出的唇口部，其中，所述唇口部上设有凸起，在所述凸起内设置有加强件，以及所述压板和基板共同限定了卡槽，并将所述唇口部压合在所述卡槽中，形成对所述液体容纳腔的密封。本发明还涉及一种液体复合弹簧，包括：液体复合弹簧本体；以及安装在所述液体复合本体的底部处的如上所述的密封件。

Description

用于液体复合弹簧的密封件和液体复合弹簧
技术领域
本发明涉及机械密封领域，具体地涉及一种用于液体复合弹簧的密封件。本发明还涉及一种包括这种密封件的液体复合弹簧。
背景技术
近年来，人们积极开发清洁能源，其中风能是一种清洁永续的新能源。随着对风能的不断开发，风力发电技术得到了飞速的发展。随着兆瓦级风力发电机组的不断发展，风机的载荷越来越大。因此，对发电机组的关键零部件的减震也显得尤为重要。
现有技术中的风力发电机组齿轮箱的支撑方式主要采用液压支撑。液压支撑主要用于四点支撑机型，是在传统弹性支撑基础上发展起来的一种新型减震支撑。液压支撑安装在风力发电机组的齿轮箱的左右两侧，每侧各一件，主要承受齿轮箱的扭转载荷，主要承载部件为液体复合弹簧。其中，齿轮箱左侧下端的液体复合弹簧与右侧上端的液体复合弹簧通过高压软管连通，左侧上端的液体复合弹簧与右侧下端的液体复合弹簧也通过高压软管连通。这种结构的液压支撑在承受扭转载荷时，由于承压的两件弹性体通过高压软管连通，液体不可流动，表现为很大的扭转刚度。而当承受垂向载荷时，两件下端的液体复合弹簧腔内的液体通过高压软管流至上端的液体复合弹簧腔内，表现为很小的垂向刚度和较大的阻尼。
液体复合弹簧安装后，需对其内置空腔进行抽真空和充液，充液完毕后，必须对液体复合弹簧进行密封。液压支撑系统对密封性要求很高，因此，对液体复合弹簧的密封设计显得尤为重要。
目前，用于液体复合弹簧的密封设计主要采用压力弹性膜。现有技术中的压力弹性膜唇口密封结构设计为T形密封结构，通过上压板和下板的压合作用形成密封。这种结构设计比较简单，且形成的密封点少。在工作过程中，由于压力弹性膜的体积会变大，从而在压力弹性膜的与压板密封连接处产生较大的拉力，使得压力弹性膜的唇口松动甚至拔脱。这会导致密封性能变差，从而影响风力发电机组的齿轮箱的刚度性能。
此外，风力发电站通常建在偏远的地方，而且机组在高空运行，检修维护不便且成本很高。
发明内容
针对至少一些如上所述的技术问题，本发明旨在提供一种用于液体复合弹簧的密封件。该密封件能够形成自密封结构，其具有良好的密封性能，同时能够防止密封点拔脱而导致密封失效。
为此，根据本发明的第一方面，提供一种用于液体复合弹簧的密封件，其中所述液体复合弹簧包括具有液体容纳腔的弹性元件，所述密封件包括：基板；设置在所述基板上的压板；以及布置在所述液体容纳腔内的压力弹性膜，所述压力弹性膜的端部设有径向向外伸出的唇口部，其中，所述唇口部上设有凸起，在所述凸起内设置有加强件，以及所述压板和基板共同限定了卡槽，并将所述唇口部压合在所述卡槽中，形成对所述液体容纳腔的密封。
在一个优选的实施例中，所述加强件构造成钢圈，所述钢圈的截面形状与所述凸起的截面形状相适配。
在一个优选的实施例中，所述钢圈的最大厚度尺寸大于所述上压板与下板安装压合后形成的开口尺寸。
在一个优选的实施例中，所述钢圈的截面形状设成为梯形，所述梯形的上底边朝向径向内侧而下底边朝向径向外侧。
在一个优选的实施例中，所述加强件的截面形状设为圆形或者矩形。
在一个优选的实施例中，所述唇口部在径向上终止于所述凸起在压合后，所述压板与所述唇口部在所述凸起的径向内侧形成第一密封点。
在一个优选的实施例中，所述唇口部还包括位于所述凸起的径向外侧的唇缘，其中所述唇缘包括与所述基板接触的平面，以及与所述压板接触的曲面；所述压板具有用于压合所述唇缘的曲面的容纳槽
在一个优选的实施例中，在压合后，所述压板与所述唇缘在所述凸起的径向外侧形成第二密封点。
在一个优选的实施例中，在所述唇缘内设置有另一加强件。
根据本发明的第二方面，提供了一种液体复合弹簧，包括：液体复合弹簧本体；以及安装在所述液体复合本体的底部处的如上所述的密封件。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行说明。
图1显示了根据本发明的用于液体复合弹簧的结构，该液体复合弹簧包括根据本发明的密封件。
图2显示了埋设有钢圈的唇口部的结构。
图3显示了图1中所示密封件的唇口部的另一种结构。
图4显示了埋设有另一种钢圈的唇口部的结构。
图5显示了埋设有另外一种钢圈的唇口部的结构。
在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
下面通过附图来对本发明进行介绍。
图1显示了根据本发明的液体复合弹簧100，其包括根据本发明的密封件120。如图1所示，液体复合弹簧100包括弹性元件110。弹性元件110包括具有圆柱体结构的橡胶本体111，橡胶本体111的一个端面(例如下端面)设有液体容纳腔113。在橡胶本体111内设有多块作为加强件的钢板112。钢板112例如可呈圆形碟片状，且与橡胶本体通过硫化方式形成一体。液体复合弹簧100的弹性元件110的上述结构是本领域所熟知的，在此略去其详细描述。
根据本发明的密封件120设置在液体复合弹簧100的底部，包括布置在液体容纳腔113内的压力弹性膜130。压力弹性膜130的外部形状和液体容纳腔的结构相适配，使得压力弹性膜130的外表面与液体容纳腔113的内壁相贴合。在压力弹性膜130的端部设有径向向外伸出的唇口部131。该唇口部131大体上形成一个L形的结构。在唇口部131上设有凸起132。在本发明中，用语“径向”是指沿图1中的水平方向。
另外，密封件120还包括设置在弹性元件下端的基板121和设置在基板121上的压板122。压板122嵌入在橡胶本体111中，基板121与弹性元件110通过未示出的组装螺钉连接在一起。其中，在基板121和压板122上均设有径向对应的凹槽125。在压合安装后，基板121和压板122上的凹槽125共同限定了卡槽123。压力弹性膜130的唇口部131压合在基板121与压板122之间，并且唇口部131上的凸起132被压合在卡槽123中，由此，形成对液体容纳腔113的密封。
此外，在液体容纳腔113内且优选地处于基板121的中心位置设有限位件140。限位件140通过连接螺柱(未示出)安装在基板121上，实现对橡胶本体111的限位。
图2显示了根据本发明的用于液体复合弹簧100的密封件120中设有的加强件的结构。如图2所示，在唇口部131的内部埋设加强件，加强件构造为钢圈180。钢圈180设置在凸起132的区域内，且钢圈180的截面形状设置成与凸起132的截面形状相适配。另外，钢圈180的最大厚度尺寸优先地选择成大于压板122与基板121安装压合后形成的开口尺寸。以便进一步提高唇口部131的抗拔脱性能。在图示实施例中，钢圈180的截面形状设置成大致等腰梯形，且该等腰梯形的上底边朝向径向内侧而下底边朝向径向外侧。该形状能够很好地与凸起132的形状相适配，最大限度地发挥钢圈180的加强作用。
如图2所示，在压力弹性膜130的唇口部131的两个表面上对称设有凸起132。凸起132的截面形状可设置成三角形。然而可以理解，该凸起132也可以设置为其它的形状，例如矩形、矩形、圆弧形或者波浪形。例如，在图示实施例中，凸起132的截面形状设置成直角三角形。该直角三角形的斜边朝向径向内侧而直角边朝向径向外侧。由此，两个直角三角形共同形成一个以凸起132的斜边为腰且底边垂直于唇口部131的径向方向的等腰三角形。在压合前，该等腰三角形的顶角处于60度到150度的范围内。在图示实施例中，钢圈180的截面形状设置成大致等腰梯形，且该等腰梯形的上底边朝向径向内侧而下底边朝向径向外侧，该结构设计大大提高了唇口部131的抗拔脱性能。
在本实施例中，压合安装后，凸起132受到基板121和压板122的共同作用而被压缩在卡槽123内，使得在唇口部131所形成的等腰三角形的顶角处于30度到120度的范围内。
在图2所示的实施例中，唇口部131还包括位于凸起132的径向外侧的唇缘135，其中唇缘135包括与基板121接触的平面和与压板122接触的曲面。同时，在压板122上处于凹槽125的径向外侧还设有用于压合唇缘135的曲面的容纳槽126。在压合安装后，压板122与唇缘135在凸起132的径向外侧形成密封点150，在凸起132的径向外侧形成第二密封点160，从而实现对液体容纳腔113的有效密封。
在液体复合弹簧100处于工作状态时，压力弹性膜130内的液体会被压缩而导致压力弹性膜130的顶部向上拉伸，从而在唇口131处产生向外的拔脱力。在本实施例中，基板121与压板122共同压合唇口部131，且将凸起132压合在卡槽123中。这样，在唇口131承受向外的拔脱力时，构造成三角形的凸起132会紧贴由压板122和基板121压合所形成的三角锥口，从而形成一个自密封结构。并且，对于这个自密封结构来说，所承受的拔脱力越大，其密封越可靠。由此，根据本发明的密封件120有效地防止了因密封点拔脱而导致的密封失效，使得液体复合弹簧100具备了良好的密封性能。
在本实施例中，如图2所示，在基板121和压板122的卡槽125的底部均设有环状止口127，环状止口127的截面形状例如设置成圆弧形。同时，唇口部131上的凸起132的末端设有圆角。优选地，凸起132末端的圆角半径大于环状止口127的圆角半径。这样，在压合安装压力弹性膜130时，唇口部131会由于压缩变形而被充分地挤压到环状止口127中，从而确保压板122与基板121之间的紧密贴合。
根据本发明，如图2所示，在唇缘135的径向外侧还可设有截面形状为矩形的环状止口128。其中，环状止口128的高度处于唇缘135的高度的四分之一到三分之一的范围内。同样，在压合安装压力弹性膜130时，唇缘135会由于压缩变形而被充分地挤压到环状止口128中，从而确保压板122与基板121之间的紧密贴合。
如图3所示，在一个实施例中，唇口部231设置成在径向上终止于凸起232的结构。这样，唇口部231的自由端设置成截面形状为三角形的凸起232，该三角形的凸起232形成为以唇口部231的径向中心线为中心线的等腰三角形，且等腰三角形的底边处于唇口部231的径向外端，并且垂直于基板221。同样该等腰三角形的顶角在压合前处于60度到150度的范围内，并且在压合后处于30到120度的范围内。类似地，在等腰三角形区域内也可埋设有钢圈280，在图示实施例中，钢圈280的截面形状设置成大致等腰梯形，且该等腰梯形的上底边朝向径向内侧而下底边朝向径向外侧。这样，在压合后，压板221与唇口部231在凸起232的径向内侧形成第一密封点250，这种结构同样能够实现对液体容纳腔113的有效密封。
另外，在本实施例中，如图3所示，在基板221和压板222的卡槽225的底部均设有环状止口227，环状止口227的截面形状例如设置成圆弧形。同时，唇口部231上的凸起232的末端设有圆角。优选地，凸起232末端的圆角半径大于环状止口227的圆角半径。这样，在压合安装压力弹性膜230时，唇口部231会由于压缩变形而被充分地挤压到环状止口227中，从而确保压板222与基板221之间的紧密贴合。
如图4所示，在一个实施例中，唇口部331上的凸起332的截面设置成圆弧形。同时，设置在凸起332内部的钢圈380的截面设置成与凸起332的截面相适配的圆形。该圆形的直径尺寸优先地选择成大于压板322与基板321安装压合后形成的开口尺寸，以便进一步提高唇口部331的抗拔脱性能。在压合后，压板321与唇口部331在凸起332的径向内侧形成第一密封点350，在凸起332的径向外侧形成第二密封点360，从而实现对液体容纳腔113的有效密封。
在一个未示出的实施例中，唇口部331可设有多个凸起332，且在每个凸起332的区域内均设有钢圈380。这种结构一方面增加了密封点的数量，另一方面还提高了唇口部331的刚度，大幅增加了压力弹性膜330的防拔脱性能。
如图5所示，在一个实施例中，唇口部431上的凸起432的截面设置成矩形。同时，设置在凸起432内部的钢圈480的截面设置成与凸起432的截面相适配的矩形，该矩形的长边设置在垂直于唇口部431的径向方向上，且该矩形的长边尺寸选择成大于压板422与基板421安装压合后形成的开口尺寸，以便进一步提高唇口部431的抗拔脱性能。在压合后，压板421与唇口部431在凸起432的径向内侧形成第一密封点450，在凸起432的径向外侧形成第二密封点460，从而实现对液体容纳腔113的有效密封。
根据本发明，压力弹性膜130可由橡胶材料制成。压力弹性膜130的唇口部131的压缩率的范围设置为百分之十五到百分之四十，在确保唇口部131的刚度的同时能够保证唇口部131的韧性和抗拉脱性能，从而保证液体容纳腔113的密封性能。
在本申请中提到的“钢圈”仅是为方便讨论起见而使用的术语，其它材料制成的类似环、圈形状的零件均可以使用。
最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于液体复合弹簧的密封件，其中所述液体复合弹簧包括具有液体容纳腔的弹性元件，所述密封件包括：
基板；
设置在所述基板上的压板；以及
布置在所述液体容纳腔内的压力弹性膜，所述压力弹性膜的端部设有径向向外伸出的唇口部，
其中，所述唇口部上设有凸起，在所述凸起内设置有加强件，以及
所述压板和基板共同限定了卡槽，并将所述唇口部压合在所述卡槽中，形成对所述液体容纳腔的密封。
2.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述加强件构造成钢圈，所述钢圈的截面形状与所述凸起的截面形状相适配。
3.根据权利要求2所述的密封件，其特征在于，所述钢圈的最大厚度尺寸大于所述上压板与下板安装压合后形成的开口尺寸。
4.根据权利要求2或3所述的密封件，其特征在于，所述钢圈的截面形状设成为梯形，所述梯形的上底边朝向径向内侧而下底边朝向径向外侧。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的密封件，其特征在于，所述加强件的截面形状设为圆形或者矩形。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的密封件，其特征在于，所述唇口部在径向上终止于所述凸起，并且在压合后，所述压板与所述唇口部在所述凸起的径向内侧形成第一密封点。
7.根据权利要求1到4中任一项所述的密封件，其特征在于，所述唇口部还包括位于所述凸起的径向外侧的唇缘，其中所述唇缘包括与所述基板接触的平面，以及与所述压板接触的曲面；
所述压板具有用于压合所述唇缘的曲面的容纳槽。
8.根据权利要求7所述的密封件，其特征在于，在压合后，所述压板与所述唇缘在所述凸起的径向外侧形成第二密封点。
9.根据权利要求7或8所述的密封件，其特征在于，在所述唇缘内设置有另一加强件。
10.一种液体复合弹簧，包括：
液体复合弹簧本体；以及
安装在所述液体复合本体的底部处的根据权利要求1至9中任一项所述的密封件。
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