CN107725782B - 用于液体复合弹簧的密封件和液体复合弹簧 - Google Patents

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，所述压板和基板共同限定了卡槽；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，所述唇口部具有T形自由端，所述T形自由端包括径向内侧的水平部分，以及处于所述卡槽内的径向外侧的垂直部分；以及设置在所述卡槽中用于对所述唇口部的T形自由端施加径向力的压紧机构。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弹簧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。

液压复合弹簧安装后，需对其内置空腔进行抽真空和充液，充液完毕后，必须对液压复合弹簧进行密封。液压支撑系统对密封性要求很高，因此，对液压复合弹簧的密封设计显得尤为重要。

目前，用于液压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，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，提供了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，所述压板和基板共同限定了卡槽；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，所述唇口部具有T形自由端，所述T形自由端包括径向内侧的水平部分，以及处于所述卡槽内的径向外侧的垂直部分；以及设置在所述卡槽中用于对所述唇口部的T形自由端施加径向力的压紧机构。

在一个优选的实施例中，所述压紧机构包括用于径向压紧所述唇口部的密封压块，以及用于推动所述唇口部径向运动的楔块。

在一个优选的实施例中，所述密封压块和所述楔块的截面形状均设置成直角梯形，它们的斜边相互接合而直角边分别朝向径向内侧和径向外侧。

在一个优选的实施例中，在所述密封压块的朝向所述唇口部的T形自由端的表面上设有至少两个压合凸起。

在一个优选的实施例中，所述压板构造成倒U形，其径向内侧的竖直部插入到所述压力弹性膜的本体和所述唇口部的T形自由端之间，而径向外侧的竖直部与所述楔块的直角边接合。

在一个优选的实施例中，在所述压板与所述基板压合后，在所述密封压块与所述唇口部的T形自由端的垂直部分之间通过所述压合凸起形成第一密封点。

在一个优选的实施例中，在所述压板与所述基板压合后，在所述压板与所述唇口部的T形自由端的水平部分之间形成第二密封点。

在一个优选的实施例中，在所述基板上的与所述唇口部的T形自由端相接触的区域内设有截面为矩形的止口。

在一个优选的实施例中，所述楔块与所述基板设置成一体。

根据本发明的第二个方面，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弹簧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显示了压紧机构压合前的状态。

图3显示了压紧机构压合后的状态。

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。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。

如图2所示，在基板121的一个端面(例如上端面)上设有台阶部分129，唇口部131布置在台阶部分129上。在压板122的一个端面(例如下端面)上设有矩形槽123。在压合安装后，基板121的台阶部分129和压板122上的矩形槽123共同限定了卡槽125。唇口部131的尾端设置成大致T形自由端，T形自由端包括径向内侧的水平部分，以及处于卡槽125内的径向外侧的垂直部分。压合安装后，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的T形自由端被压合在卡槽125中。

另外，在卡槽125中还设有用于对T形自由端施加径向力的压紧机构150。如图2所示，压紧机构150包括用于径向压紧唇口部131的T形自由端的密封压块160和用于推动T形自由端径向运动的楔块170。密封压块160和楔块170的截面形状均设置成直角梯形，且将它们的斜边相互接合而直角边分别朝向径向内侧和径向外侧布置在卡槽125中。

在本实施例中，在密封压块160的朝向唇口部131的T形自由端的表面上设有至少两个压合凸起161，例如在图2所示实施例中设有两个压合凸起161。压合凸起161的截面形状可设置成圆弧形、矩形或者三角形。例如在图示实施例中，压合凸起161的截面形状优选为圆弧形。在压合安装后，压合凸起161在楔块170的径向压力的作用下压紧唇口部131的T形自由端，从而形成对液体容纳腔113的密封。

在图2所示实施例中，压板122的开有矩形槽123的截面构造成倒U形，该倒U形的径向内侧的竖直部插入到压力弹性膜130的本体和唇口部131的T形自由端之间，而径向外侧的竖直部与楔块170的直角边接合。该结构不仅能够提高唇口部131的防拔脱性能，还能够提高液体复合弹簧100的密封性能。

图3显示了压紧机构150压合后的状态。如图3所示，楔块170的高度设置成在压合后低于密封压块160的高度，这样使得楔块170能够充分地压入到卡槽125中，确保了对密封压块160的径向力和唇口部131的密封性能。

压板122与基板121通过螺栓(未示出)拧紧压合后，在楔块170的斜面提供的径向力而径向推动密封压块160闭合，使得密封压块160径向压紧唇口部131的T形自由端，从而使密封压块160的压合凸起161压缩T形自由端。由此，在密封压块160的与唇口部131的T形自由端的垂直部分之间通过压合凸起161形成了第一密封点165。同时，在压板122与基板121压合后，在压板122与唇口部131的T形自由端的水平部分之间形成了第二密封点166。从而在唇口部131处形成多个密封点，实现了对液体容纳腔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T形自由端压合在卡槽125中。这样，在唇口131承受向外的拔脱力时，构造成T形自由端的垂直部分会紧贴由压板122和基板121压合所形成的卡槽125的侧壁，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。

根据本发明，在一个实施例中，如图3所示，在基板121上的与唇口部131的T形自由端相接触的区域内设有止口127，止口127的截面可设为矩形或者圆弧形。例如，在图示实施例中，止口127的截面优选地设置为矩形。这样，在压合安装压力弹性膜130时，唇口部131的T形自由端会由于压缩变形而被充分地挤压到止口127中，从而确保压板122与基板121之间的紧密贴合。

根据本发明的一个未示出的实施例，楔块170可以与基板121设置成一体。这样可以减少安装步骤，操作简单。

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15％到40％，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。

根据本发明的液体复合弹簧的密封件120通过设置压机机构150，同时将唇口部131设置成T形自由端。这种密封结构不仅增加了密封点的数量，还提高了唇口部131的刚度，大幅增加了压力弹性膜130的防拔脱性能，从而加强了液体复合弹簧100的密封能力。

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 (9)

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，在所述基板的上端面上设有台阶部分；

设置在所述基板上的压板，在所述压板的下端面上设有矩形槽，所述压板的台阶部分和所述基板的矩形槽共同限定了卡槽；

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，所述唇口部具有T形自由端，所述T形自由端包括径向内侧的水平部分，以及处于所述卡槽内的径向外侧的垂直部分；以及

设置在所述卡槽中用于对所述唇口部的T形自由端施加径向力的压紧机构，其中，所述压紧机构包括用于径向压紧所述唇口部的密封压块，以及用于推动所述唇口部径向运动的楔块。

2.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述密封压块和所述楔块的截面形状均设置成直角梯形，它们的斜边相互接合而直角边分别朝向径向内侧和径向外侧。

3.根据权利要求2所述的密封件，其特征在于，在所述密封压块的朝向所述唇口部的T形自由端的表面上设有至少两个压合凸起。

4.根据权利要求3所述的密封件，其特征在于，所述压板构造成倒U形，其径向内侧的竖直部插入到所述压力弹性膜的本体和所述唇口部的T形自由端之间，而径向外侧的竖直部与所述楔块的直角边接合。

5.根据权利要求3所述的密封件，其特征在于，在所述压板与所述基板压合后，在所述密封压块与所述唇口部的T形自由端的垂直部分之间通过所述压合凸起形成第一密封点。

6.根据权利要求4所述的密封件，其特征在于，在所述压板与所述基板压合后，在所述压板与所述唇口部的T形自由端的水平部分之间形成第二密封点。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的密封件，其特征在于，在所述基板上的与所述唇口部的T形自由端相接触的区域内设有截面为矩形的止口。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的密封件，其特征在于，所述楔块与所述基板设置成一体。

9.一种液体复合弹簧，包括：

液体复合弹簧本体；以及

安装在所述液体复合弹簧本体的底部处的根据权利要求1至8中任一项所述的密封件。