CN112654767B - 密封组件 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于旋转机器的密封组件(20)、一种旋转机器以及方法。密封组件是用于旋转机器，旋转机器包括限定至少一个泵送腔室的壳定子和可安装在壳定子的任一端处的端件，密封组件包括：至少一个环形密封件(26,28)；以及至少一个纵向密封件(22,24)，环形密封件限定用于将纵向密封件接纳于其中的孔，环形密封件被配置成在环形密封件压缩时减小孔的尺寸。以此方式，提供一种多部件的密封组件，这种密封组件受益于制造简单并且便于安装，而且由于当环形密封件受到压缩时，接纳纵向密封件的孔的尺寸减小从而提高密封性能，导致环形密封件与纵向密封件之间的密封改进，所以这种密封组件仍然提供一件式密封件的密封性能。

Description

密封组件

技术领域

本发明的领域涉及一种用于旋转机器的密封组件、一种旋转机器以及方法。

背景技术

诸如压缩机或泵的旋转机器需要进行仔细地设计和制造，以便于移动零件彼此精确地合作。提供有效的密封件来密封机器是存在问题的，尤其是在流体流动受到机器与周围环境之间的压差促动时。尽管现有的方案可能有所帮助，但是它们具有不需要的结果。因此，需要提供一种改进的密封件。

发明内容

根据第一个方面，提供一种用于旋转机器的密封组件，旋转机器包括限定至少一个泵送腔室的壳定子和可安装在壳定子的任一端处的端件，密封组件包括：至少一个环形密封件；以及至少一个纵向密封件，环形密封件限定用于将纵向密封件接纳于其中的孔，环形密封件被配置成在环形密封件压缩时减小孔的尺寸。第一个方面认识到一些旋转机器配置具有沿着定子具有轴向分割线的定子布置，这种定子布置通常由一对壳定子（定子半件）形成，并且这些壳定子随后被接纳在一对端板之间。这种配置提供更便于组装的旋转机器，并且这种旋转机器需要沿着壳定子的轴向分割线的密封件以及在定子与端板之间的环形密封件。纵向密封件与环形密封件之间的界面有时被称为T接头。尽管可以使用一件式密封件将壳定子与壳定子之间的界面以及定子与端板之间进行密封，但是这种密封件复杂且难以模制。

因此，提供一种密封件。这种密封件可以用于旋转机器。旋转机器可以包括限定或提供一个或多个泵送腔室的壳定子。旋转机器可以包括可以能安装在壳定子的任一端处的端件。密封件可以包括一个或多个环形密封件。密封件可以包括一个或多个纵向密封件。环形密封件可以限定或提供孔或开口。孔可以接纳或保持纵向密封件。环形密封件可以被配置或布置成在环形密封件受到压缩时减小或收缩孔。以此方式，提供一种多部件的密封组件，这种密封组件不仅受益于制造简单并且便于安装，而且由于当环形密封件受到压缩时，接纳纵向密封件的孔的尺寸减小从而提高密封性能，导致环形密封件与纵向密封件之间的密封改进，所以这种密封组件仍然提供一件式密封件的密封性能。

在一个实施例中，环形密封件被配置成在壳定子与端件之间压缩环形密封件时减小孔的尺寸。因此，孔的尺寸或尺度可以响应于环形密封件受到壳定子和端件的压缩而被减小。

在一个实施例中，环形密封件被配置成在壳定子与端件之间沿纵向方向压缩环形密封件时，沿径向方向延伸从而减小孔的尺寸。因此，当环形密封件在纵向密封件延伸的方向上受到压缩时，环形密封件沿着大致横向于纵向方向的径向方向延伸或延展，从而减小孔的尺寸。

在一个实施例中，环形密封件被配置成减小孔的尺寸，从而压缩纵向密封件。因此，孔尺寸的减小将压缩或挤压其中的纵向密封件。

在一个实施例中，环形密封件是可变形的。因此，制成环形密封件的材料可以响应于力而从一种配置变形或流动成另一种配置。

在一个实施例中，环形密封件是弹性体。

在一个实施例中，孔被成形为适配纵向密封件。因此，孔可以被确定尺寸以匹配纵向密封件的外部形状。

在一个实施例中，环形密封件被成形为在环形密封件压缩时收缩孔。因此，在环形密封件受到挤压时，环形密封件可以收缩、收窄、缩小或者收紧孔而作用在纵向密封件上。

在一个实施例中，限定孔的表面被成形为均匀地压缩纵向密封件。因此，孔可以被成形为在环形密封件受到挤压时均匀地延伸，从而在孔内沿纵向密封件的长度方向压缩和施加均匀的压力。

在一个实施例中，限定孔的表面是凹陷的或凹入的。

在一个实施例中，每个环形密封件包括一对孔。因此，可以提供两个或更多个孔，每个孔可以接纳相应的纵向密封件。

在一个实施例中，环形密封件包括成形为与壳定子和端件接合的环形工作面。因此，密封件可以被成形为与壳定子和端件适配，从而便于环形密封件的压缩。

在一个实施例中，环形工作面是平面的。

在一个实施例中，环形密封件包括相对的平面的环形工作面。

在一个实施例中，环形密封件具有大致矩形的横截面。

在一个实施例中，纵向密封件是可变形的。

在一个实施例中，纵向密封件包括弹性材料和/或可延展材料。

在一个实施例中，纵向密封件包括金属和/或弹性体。

在一个实施例中，纵向密封件被配置成在压缩时形成径向突起。因此，纵向密封件在受到环形密封件压缩时，可以在其外部表面上形成或产生径向或环形突起。

在一个实施例中，纵向密封件被配置成在受到壳定子压缩时，在孔内形成至少一个径向突起。因此，纵向密封件在受到壳定子压缩时，可以在其外部表面上形成或产生径向或环形突起。这在纵向密封件与环形密封件之间提供增强的密封。

在一个实施例中，纵向密封件被配置成在受到壳定子压缩时，形成在孔内延伸的至少一个径向突起。因此，在纵向密封件的压缩期间，纵向密封件可以延伸从而填充孔。同样，这有助于改进纵向密封件与环形密封件之间的密封。

在一个实施例中，纵向密封件被确定尺寸，以便在受到壳定子压缩时，在孔限定的空隙内形成至少一个径向突起。

在一个实施例中，纵向密封件被配置成在受到环形密封件压缩时，形成抵靠在环形密封件的外部环形工作面上的至少一个径向突起。因此，纵向密封件在受到压缩时，可以形成或产生抵靠或推在环形密封件的外部工作面上的径向或环形突起。这提供纵向密封件与环形密封件之间的进一步密封，并且也将纵向密封件锁定在适合的位置从而阻止热循环期间的移动。

根据第二个方面，提供一种旋转机器，旋转机器包括：限定至少一个泵送腔室的壳定子；可安装在壳定子的任一端处的端件；以及第一个方面和其实施例的密封组件。

在一个实施例中，壳定子和端件中的至少一个包括配置成在环形密封件压缩时限制环形密封件的向外径向变形的构件。这有助于防止环形密封件的材料在此径向最外部表面处流动，并且促进材料流入孔中，从而改进纵向密封件与环形密封件之间的密封。

根据第三个方面，提供一种方法，包括：提供至少一个环形密封件；提供至少一个纵向密封件，环形密封件限定用于将纵向密封件接纳于其中的孔；以及压缩环形密封件从而减小孔的尺寸。

在一个实施例中，方法包括压缩壳定子与端件之间的环形密封件从而减小孔的尺寸。

在一个实施例中，方法包括在壳定子与端件之间沿纵向方向压缩环形密封件，以便使环形密封件沿径向方向延伸，从而减小孔的尺寸。

在一个实施例中，方法包括通过减小孔的尺寸来压缩纵向密封件。

在一个实施例中，环形密封件是可变形的。

在一个实施例中，环形密封件是弹性体。

在一个实施例中，方法包括将孔成形为适配纵向密封件。

在一个实施例中，方法包括将环形密封件成形为在环形密封件压缩时收缩孔。

在一个实施例中，方法包括将限定孔的表面成形为在环形密封件压缩时，均匀地压缩纵向密封件。

在一个实施例中，限定孔的表面是凹陷的。

在一个实施例中，方法包括提供一对孔。

在一个实施例中，方法包括将环形密封件的环形工作面成形为与壳定子和端件接合。

在一个实施例中，环形工作面是平面的。

在一个实施例中，环形密封件包括相对的平面的环形工作面。

在一个实施例中，环形密封件具有大致矩形的横截面。

在一个实施例中，纵向密封件是可变形的。

在一个实施例中，纵向密封件包括弹性材料和可延展材料中的至少一种。

在一个实施例中，纵向密封件包括金属和弹性体中的至少一种。

在一个实施例中，方法包括在压缩时在纵向密封件上形成径向突起。

在一个实施例中，方法包括在受到壳定子压缩时在孔内形成至少一个径向突起。

在一个实施例中，方法包括在受到壳定子的压缩时形成在孔内延伸的至少一个纵向突起。

在一个实施例中，方法包括将纵向密封件确定尺寸，以便在受到壳定子压缩时，在孔限定的空隙内形成至少一个纵向突起。

在一个实施例中，方法包括将纵向密封件配置成在受到环形密封件压缩时，形成抵靠在环形密封件的外部环形工作面上的至少一个径向突起。

在一个实施例中，方法包括在环形密封件压缩时限制环形密封件的向外径向变形。

在将装置特征描述为可操作以提供功能的情况下，将了解到，这包括提供该功能或者适于或配置成提供该功能的装置。

附图说明

现将参照附图进一步描述本发明的实施例，其中：

图1示意性地示出了根据一个实施例的旋转机器的壳体；

图2示出了根据一个实施例的用于密封壳体的密封组件；

图3A至3C示意性地展示了根据一个实施例的用于将密封组件并入到壳体中的步骤；以及

图4示出了根据一个实施例的孔轮廓。

具体实施方式

在更详细论述实施例之前，将首先提供概述。实施例提供用于诸如泵或压缩机的旋转机器的多部件壳体的密封布置。为了促进便于组装，旋转机器的壳体或定子可以由需要在组装时密封的多个部件部分、壳或端板形成。在一种布置中，通过将两个或更多个定子壳体零件或壳放在一起（随后将它们保持在一对端板之间）来形成定子。定子壳体部分通常需要沿其接合面的一个或多个纵向密封件，每个端板在该端板与定子壳体部分之间需要环形密封件。在环形密封件与纵向密封件之间提供有效的密封是存在问题的，并且因此实施例提供了每个环形密封件具有接纳每个纵向密封件的孔的布置。端板与定子壳体部分之间的环形密封件的压缩导致纵向密封件接纳于其中的孔收缩，这提供了纵向密封件与环形密封件之间改进的密封。具体来说，当环形密封件可变形时，环形密封件的压缩导致其变形，密封材料响应地流动。密封材料的流动导致孔尺寸减小，由此压缩纵向密封件从而改进密封。当纵向密封件也可变形时，纵向密封件受到定子壳体部分的压缩导致纵向密封材料流动，从而扩张到环形密封件内的孔中，这也改进密封。在环形密封件的压缩期间孔的压缩导致纵向密封件的材料进一步流动，从而在环形密封件的外部面周围形成环形突起。这再次改进密封并且有助于防止密封件在热循环期间的移动。

旋转机器

图1示意性地示出了根据一个实施例的旋转机器的壳体10。壳体10包括一对壳定子12、14和一对端板16、18。壳定子12、14限定接纳旋转机器的部件的凹陷部。将壳定子12、14放在一起以将部件保持在那些凹陷部中。随后用端板16、18来保持壳定子12、14。这提供了旋转机器的特别便利的组装。

然而，如以下将更详细阐述的，为了将壳定子12、14充分地密封在一起，需要一对纵向密封件。另外，为了确保壳定子12、14与相应的端板16、18之间的充分密封，需要一对环形密封件。

密封组件

图2示出了根据一个实施例的用于密封壳体10的密封组件20。密封组件20具有一对纵向密封件22、24和一对环形密封件26、28。

此示例中的纵向密封件是具有圆形横截面的O形环绳索，并且由弹性体材料制成。

环形密封件26、28是环形的。在此示例中，环形密封件26、28在具有弧形角的正方形环形。提供了主工作面26A、26B、28A、28B，其邻接在端板16、18的主工作面和壳定子12、14的相邻工作面上。在此示例中，环形密封件26、28具有平面的工作面、恒定的厚度并且由弹性体制成。环形密封件26、28具有孔26C、26D、28C、28D，纵向密封件22、24接纳于这些孔中。在此示例中，孔26C、26D、28C、28D被成形和确定尺寸以适配纵向密封件22、24的外部表面。

尽管在此示例中，纵向密封件22、24具有恒定的圆形横截面，但是将认识到，它们可以设有替代的横截面，诸如正方形、三角形、椭圆形等，并且它们可以具有不一致的横截面。另外，纵向密封件22、24不需要由弹性体制成，而可以仅仅是可变形的；例如，由金属制成。

尽管在此示例中，环形密封件26、28由弹性体制成，但是将认识到，它们可以由任何可变形的材料制成。尽管在此示例中主工作面26A、26B、28A、28B是平面的，但是将认识到，它们可以是适于与端板16、18的主工作面和壳定子12、14的相邻工作面接合的任何形状。

密封件组装

图3A至3C示意性地示出了根据一个实施例的用于将密封组件20并入到壳体10中的步骤。提供壳定子14，旋转机器的部件（未展示）被组装到该壳定子中。通常将纵向密封件22、24放置在沿壳定子14的接合工作面延伸的密封槽（未展示）中。使壳定子12与纵向密封件22、24紧密接触。环形密封件26、28由纵向密封件22、24的突起部分接纳，并且这些突起部分穿过孔26C、26D、28C、28D。端板16、18接近环形密封件26、28定位。

如图3B中所示，壳定子12、14被夹紧在一起，这径向地压缩纵向密封件22、24。纵向密封件22、24变形，并且材料流出壳定子12、14之间的收缩容积并在孔26C、26D、28C、28D内产生环形突起24A，这样改进了环形密封件26、28与纵向密封件22、24之间的密封。

如图3C中所示，将端板16、18放在一起以便沿着纵向方向压缩环形密封件26、28。这导致环形密封件26、28变形，并且材料沿径向方向流动，这减小孔26C、26D、28C、28D的尺寸并且径向地压缩纵向密封件22、24，这改进了环形密封件26、28与纵向密封件22、24之间的密封。纵向密封件22、24的这种压缩导致材料沿纵向方向流动，这导致径向突起24B形成与环形密封件26、28的主工作面26A、28A相邻，这样改进了环形密封件26、28与纵向密封件22、24之间的密封。

因此，可以看出，由于纵向密封件22、24上的孔的收紧以及径向突起24B的存在，使得在孔26C、26D、28C、28D与纵向密封件22、24之间产生紧密的密封。这有助于防止泄露。

尽管在此示例中，孔26C、26D、28C、28D由平面的表面限定从而在整个环形密封件26、28上提供恒定的孔直径，但是将认识到，可以提供非平面的表面。具体来说，如图4中所示，可以提供凹入的表面，以便提供纵向密封件22、24在孔内的更加均匀的压缩。

另外，尽管在此示例中，端板16、18具有纵向密封件22、24突出到其中的空隙16A、18A，但是将认识到，纵向密封件22、24的纵向长度可以更短，使得它们仅部分地延伸穿过孔26C、26D、28C、28D，这将会消除对端板16、18中的空隙16A、18A的需要。

因此，实施例提供了弹性体衬垫和O形环绳索组合，以便为镀有或涂有金属的蛤泵提供T接头密封布置。O形环绳索将会被衬垫夹紧，从而在任何接触表面上提供所需密封。这种布置内的夹紧将不受任何夹具的表面摩擦系数影响。

如以上所提及，沿定子具有轴向分割线的泵在分割线的每一端上都需要密封件，该密封件称为‘T’接头。虽然可以使用一件式密封件来密封定子与定子间的界面以及密封定子与端板之间，但是这种密封件复杂且难以模制。

一些泵表面被镀层并且与现有材料相比具有较低的摩擦系数。现有的密封解决方案具有温度和表面摩擦系数限制，这导致泄漏。由于过程应用变得更具有挑战性，所以需要镀层的定子和转子来克服过程凝结和腐蚀。实施例将O形环绳索夹紧在衬垫内，这将不会受到高温和表面摩擦影响。

在实施例中，O形环绳索是两个衬垫之间的联结件。将认识到，绳索和衬垫可以具有不同的形状或厚度，以适于壳体的布置。将O形环绳索放置在蛤壳之间。用工具隔开蛤壳。随后将衬垫放置在两端上。将端板放置在两端上，但是不向上扭转。按顺序扭转蛤壳，因此那些蛤壳完全对准并且O形环绳索夹在其间，从而产生密封。由于压缩，O形环绳索可以填充衬垫孔（互连）。按顺序向上扭转端板。互连孔的尺寸将减小至最低并抓紧O形环绳索，从而提供了T接头密封。O形环绳索被捕获在衬垫内，从而防止T接头在低摩擦表面上的密封失败。实施例使用2个主体弹性体来产生与具有较低表面摩擦系数的镀层或涂层表面的蛤壳的T接头密封。

尽管本文参照附图已经详细公开了本发明的说明性实施例，但是将理解，本发明并不限于精确实施例，并且在不脱离由所附权利要求和其等同物所限定的本发明的范围的情况下，可以由本领域技术人员在其中实现各种改变和修改。

附图标记

10-壳体

12，14-壳定子

16，18-端板

16A，18A-空隙

20-密封组件

22，24-纵向密封件

24A，24B-径向突起

26，28-环形密封件

26A，26B，28A，28B-主工作面

26C、26D、28C，28D-孔。

Claims (15)

1.一种用于旋转机器的密封组件，所述旋转机器包括限定至少一个泵送腔室的壳定子和能安装在所述壳定子的任一端处的端件，所述密封组件包括：

至少一个环形密封件；以及

至少一个纵向密封件，所述环形密封件限定用于将所述纵向密封件接纳于其中的孔，所述环形密封件被配置成在所述环形密封件压缩时减小所述孔的尺寸，

其中所述纵向密封件被配置成在受到所述壳定子压缩时，形成在所述孔内延伸的至少一个径向突起。

2.如权利要求1所述的密封组件，其中所述环形密封件被配置成在所述壳定子与所述端件之间压缩所述环形密封件时，减小所述孔的所述尺寸。

3.如权利要求1或2所述的密封组件，其中所述环形密封件被配置成在所述壳定子与所述端件之间沿纵向方向压缩所述环形密封件时，沿径向方向延伸从而减小所述孔的所述尺寸。

4.如述权利要求1或2所述的密封组件，其中所述环形密封件被配置成减小所述孔的所述尺寸，从而压缩所述纵向密封件。

5.如权利要求1或2所述的密封组件，其中所述环形密封件是可变形的。

6.如权利要求1或2所述的密封组件，其中所述环形密封件是弹性体。

7.如权利要求1或2所述的密封组件，其中所述孔被成形为适配所述纵向密封件。

8.如权利要求1或2所述的密封组件，其中限定所述孔的表面被成形为均匀地压缩所述纵向密封件，并且其中限定所述孔的所述表面是凹陷的。

9.如权利要求1或2所述的密封组件，包括一对所述孔。

10.如权利要求1或2所述的密封组件，其中所述环形密封件包括成形为与所述壳定子和所述端件接合的环形工作面，其中所述环形工作面是平面的并且其中所述环形密封件具有大致矩形的横截面。

11.如权利要求1或2所述的密封组件，其中所述纵向密封件是可变形的，并且包括弹性材料和可延展材料中的至少一种。

12.如权利要求1或2所述的密封组件，其中所述纵向密封件包括金属和弹性体中的至少一种。

13.如权利要求1或2所述的密封组件，其中所述纵向密封件被确定尺寸以在受到所述壳定子压缩时，在所述孔限定的空隙内形成所述至少一个径向突起。

14.如权利要求1或2所述的密封组件，其中所述纵向密封件被配置成在受到所述环形密封件压缩时，形成抵靠在所述环形密封件的外部环形工作面上的至少一个径向突起。

15.一种旋转机器，包括：

限定至少一个泵送腔室的壳定子；

能安装在所述壳定子的任一端处的端件；以及

如任一前述权利要求所要求保护的密封组件。

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