CN112797160B - 密封环、定位密封组件、转动装置、转动系统和流体机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种密封环、定位密封组件、转动装置、转动系统和流体机械。其中，密封环的径向外侧设置环槽，该环槽可以容纳杂质，避免杂质给密封环和侧衬板产生划伤。该环槽还提供了润滑油的容置空间，在工作过程中，侧面润滑油会积聚在环槽内，使得密封环和侧衬板间始终有润滑油，从而能一直保持良好润滑状态，减缓密封环和侧面侧衬板的磨损。避免划伤和减缓磨损都有利于保持系统侧面密封的持久有效。

Description

密封环、定位密封组件、转动装置、转动系统和流体机械

技术领域

本发明涉及流体机械领域，尤其涉及一种密封环、定位密封组件、转动装置、转动系统和流体机械。

背景技术

流体机械是一种将流体压力能与机械能之间进行相互转换的能量转换装置，典型的如：流体马达、压缩机、泵、发动机等。侧面密封是影响整个流体机械寿命可靠性的关键因素之一。侧面密封设计不当，就会造成工作腔室内介质泄露和能量损耗，轻者系统效率降低，重则整台系统失效。

在逐步的生产实践中，申请人发现传统流体机械中定位密封组件和侧衬板的磨损较为严重，可能导致密封的失效。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明以期至少部分地解决以上技术问题中的至少之一。

(二)技术方案

为了实现如上目的，根据本发明的一个方面，提供了一种密封环。该密封环包括：密封环主体；其中，所述密封环主体的轴向外侧设置有环槽。

为了实现如上目的，根据本发明的第二个方面，还提供了一种密封环。该密封环包括：密封环主体，其轴向外侧开设有镶嵌槽；以及镶嵌环，嵌入所述密封环主体的镶嵌槽内，其轴向外侧开设有环槽。

为了实现如上目的，根据本发明的第三个方面，还提供了一种定位密封组件。该定位密封组件包括：如上所述的密封环；以及定位环，抵靠于所述密封环的径向外侧，并与所述密封环分开设置。

为了实现如上目的，根据本发明的第四个方面，还提供了一种转动装置。该转动装置包括：工作腔室，由缸体和侧衬板所围成；主轴，穿过所述工作腔室，其中心轴线与工作腔室的中心轴线重合；转动机构，位于工作腔室内，套设于所述主轴上并与其联动，与隔离机构配合通过在所述工作腔室内运动从而在工作腔室内形成轴向延伸的第一腔室和第二腔室，该第一腔室和第二腔室分别与所述工作腔室的流体进口和流体出口连通；其中，所述转动机构与其两侧的侧衬板之间设置如上所述的定位密封组件。

为了实现如上目的，根据本发明的第五个方面，还提供了一种转动系统。该转动系统包括：P个如上所述的转动装置，P≥2；其中，该P个转动装置共用同一根主轴。

为了实现如上目的，根据本发明的第六个方面，还提供了一种流体机械。该流体机械包括：如上所述的转动装置或如上所述的转动系统。

为了实现如上目的，根据本发明的第七个方面，还提供了一种流体马达。该流体马达包括：如上所述的转动装置或如上所述的转动系统；所述流体进口为高压流体进口，所述流体出口为低压流体出口；其中，由所述高压流体进口进入的高压流体进入工作腔室，推动转动机构转动做功，通过主轴将产生的扭矩传递到工作腔室外部，做功之后的低压流体通过低压流体出口排出。

为了实现如上目的，根据本发明的第八个方面，还提供了一种泵。该泵包括：如上所述的转动装置或如上所述的转动系统；其中，所述主轴将扭矩传递至工作腔室内，在主轴的带动下，转动机构沿工作腔室转动，将流体从流体进口泵入后从流体出口泵出。

为了实现如上目的，根据本发明的第九个方面，还提供了一种压缩机。该压缩机包括：如上所述的转动装置或如上所述的转动系统；所述流体进口为低压介质进口，所述流体出口为高压介质出口；其中，所述主轴将扭矩传递至工作腔室内，在主轴的带动下，转动机构沿工作腔室转动，对由低压介质进口进入的流体介质进行压缩，压缩后的流体介质通过高压介质出口排出。

为了实现如上目的，根据本发明的第十个方面，还提供了一种发动机。该发动机包括：如上所述的转动装置或如上所述的转动系统；所述流体进口连接燃烧室，所述流体出口连接废气排出口；其中，由燃烧室进入的高压气体推动转动机构转动做功，通过主轴将产生的扭矩传递至工作腔室外，做功之后的低压气体通过流体出口排出至废气排出口。

(三)有益效果

从上述技术方案可知，本发明至少具有以下有益效果其中之一：

(1)密封环的径向外侧设置环槽，该环槽可以容纳杂质，避免杂质给密封环和侧衬板产生划伤。该环槽还提供了润滑油的容置空间，在工作过程中，侧面润滑油会积聚在环槽内，使得密封环和侧衬板间始终有润滑油，从而能一直保持良好润滑状态，减缓密封环和侧面侧衬板的磨损。避免划伤和减缓磨损都有利于保持系统侧面密封的持久有效。

(2)合理设置环槽尺寸，槽深介于0.2mm～1mm之间，槽宽介于1mm～5mm之间，在多条环槽地情况下径向槽距大于2mm，这样既可以达到不影响密封环的强度，又可以达到容纳杂质和润滑油的目的。

(3)密封环上设置通流孔，该通流孔连通环槽底部和对侧端面，该通流孔可以释放环槽内介质的局部高压，避免密封环因介质局部高压而向缸体轴向内侧移动，发生不与侧衬板贴合的情况，避免密封失效。

(4)通流孔在密封环的环槽周向均匀设置，且其直径与环槽的槽宽相同，这最大程度的平衡了通流效果和密封环的强度。

(5)密封环主体的轴向外侧开设镶嵌槽，在镶嵌槽内镶嵌有镶嵌环，环槽开设于镶嵌环上。密封环主体采用金属材料，有足够的强度，避免承受较大力时产生严重变形而使侧面密封环与侧衬板间产水缝隙而使密封失效。镶嵌环采用塑料、石墨或复合材料，其硬度比金属低，即使其对侧衬板有较大力，也不会发生零件的摩擦损坏，能够保证密封的可靠性。

(6)镶嵌环的厚度H'大于镶嵌槽的深度H，从而在镶嵌环镶嵌入镶嵌槽之后向轴向外侧凸出0.5mm～2mm，从而在密封环主体与侧衬板之间留有间隙，即使镶嵌环发生轻微磨损，也能保证镶嵌环与侧衬板紧密贴合，而密封环主体不会与侧衬板接触，保证侧衬板表面不被密封环主体磨损。

(7)对于密封环，其轴向内侧的径向外侧形成有环形台阶。定位密封组件还包括：与环形台阶相匹配的横截面为圆形的弹性环。该弹性环向密封环产生朝向轴向外侧径向内侧的作用力，从而将密封环紧压在侧衬板上，实现活塞环与侧衬板的可靠密封。此外，弹性环本身还可以起到单独密封作用，防止活塞环外侧密封空间内的工作介质渗入活塞环内侧。

(8)将定位密封组件分为定位环和密封环，定位环和密封环二者间运动互不影响，两者与滚动活塞轮的相对运动相互独立，这样可以避免产生额外的磨损，提升侧面密封的可靠性。

附图说明

图1为本发明中定位密封组件第一实施例在装配状态上方部分的剖视图。

图2为图1所示定位密封组件中密封环的立体图。

图3为图1所示定位密封组件中定位环的立体图。

图4为本发明中密封环第一实施例在装配状态上方部分的剖视图。

图5A和图5B分别为图4所示密封环在轴向内侧观察和外侧观察的立体图。

图6为本发明中具有2条环槽的密封环的剖视图。

图7为本发明中密封环第二实施例在装配状态上方部分的剖视图。

图8为图7所示密封环在轴向外侧观察的视图。

图9为本发明中密封环第三实施例在装配状态上方部分的剖视图。

图9A为图9所示密封环中虚线圈部分的放大图。

图10A和图10B分别为图9所示密封环中密封环主体和镶嵌环在分离状态和装配状态的示意图。

图11为本发明中密封环第四实施例在装配状态上方部分的剖视图。

图12为密封环中镶嵌环具有2条环槽的本发明中定位密封组件实施例的剖视图。

图13为本发明中密封环第五实施例在装配状态上方部分的剖视图。

图14A和图14B分别为图13所示定密封环在轴向外侧观察和轴向内侧观察的立体图。

图15为本发明中转动系统实施例的剖视图。

图15A为图15所示转动系统中右转动装置中定位密封组件周边布置的放大图。

【附图中主要元件符号说明】

A-主轴； B1-偏心轴套； B2-滚动轴承

100-定位密封组件；

110-密封环；

111-密封环主体； 112-斜面； 113-台阶结构；

114、114'-环槽 115-流通孔； 116-镶嵌环；

117-环槽； 118-流通孔；

120-定位环；

121-环形保持架； 122-定位滚球；

130-弹性件；

200-滚动活塞轮；

210-外筒部； 220-内筒部；

300-侧衬板。

具体实施方式

本发明解决如上技术问题的思路在于分离密封环和定位环的功能，在密封环的径向外侧设置环槽，以容纳杂质，防止其在高速转动过程中损伤侧衬板，同时还可以容纳润滑油增强密封环和侧衬板之间的润滑。进一步地，将密封环分为密封环主体和镶嵌环，密封环主体采用高强度的金属材料，而镶嵌环采用低硬度、低摩擦系数的塑料、石墨或复合材料，从而在保证密封的前提下减小与侧衬板的摩擦，降低磨损，提高能量转换效率。

在描述具体的技术方案之前，先定义关于方向的术语是必要的。在下文中采用了"径向"、"轴向"、“周向”、“内侧”、“外侧”的表述方式。如无特别注明，这些表述均是相对于密封环而言的，即沿密封环中心轴线的方向为“轴向”，此时，朝向侧衬板的方向为“轴向外侧”，远离侧衬板的方向为“轴向内侧”；垂直于密封环中心轴线的方向为“径向”，朝向中心轴线的方向为“径向内侧”，远离中心轴线的方向为“径向外侧”；以环形件中心轴线上的一点为圆心所画圆周的方向为“周向”。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

一、定位密封组件第一实施例

本实施例中，将定位环和密封环分开设置以避免两者的干涉，并独特设计了与横截面为圆形的弹性件以实现可靠的侧面密封。

图1为本发明中定位密封组件第一实施例在装配状态上方部分的剖视图。图2为图1所示定位密封组件中密封环的立体图。图3为图1所示定位密封组件中定位环的立体图。

请参照图1，本实施例定位密封组件100是安装于滚动活塞轮200和侧衬板300之间。关于滚动活塞轮200和侧衬板300的相关内容，将在转动装置实施例中进行详细说明，此处不再详述。

请继续参照图1、图2和图3，本实施例定位密封组件100包括：密封环110；抵靠于密封环的径向外侧，并与密封环分开设置的定位环120；以及压设于密封环轴向内侧的弹性件130。密封环110在弹性件130的作用下压在侧衬板200上，实现滚动活塞轮200和外侧的侧衬板300之间的密封。定位环120抵靠于密封环外侧，支撑住轴向内侧的滚动活塞轮200，实现对滚动活塞轮200的定位。

本实施例中，将密封环110和定位环120分开设置，从而定位环和密封环二者间运动互不影响，两者与滚动活塞轮的相对运动相互独立，从而定位环的转动并不必然的带动密封环的转动。相比于将密封环和定位环的一体化结构，这样可以避免密封环和侧衬板产生额外的磨损，提升侧面密封的可靠性。

此外，将密封环110和定位环120分开设置，还可以更为灵活地选择两者可以使用的材料。密封环110的主体部分采用耐磨且摩擦系数低的铜合金。关于定位环的材料，将在下文中进行描述。

请参照图1和图2，密封环110包括：密封环主体111。在密封环主体的轴向内侧径向内侧，形成有斜面112。在密封环主体的轴向内侧的径向外侧，形成有台阶结构113。弹性件130为横截面为圆形的橡胶O型圈，顶在密封环主体的台阶结构113上。

橡胶O型圈对密封环主体有轴向向外侧的弹力，从而将密封环主体111紧压在侧衬板300上，从而实现活塞环与侧衬板的可靠密封。此外，橡胶O型圈还可以起到单独密封作用，防止活塞环外侧密封空间内的工作介质渗入活塞环内侧。

除了横截面为圆形的橡胶O型圈外，也可以采用普通的弹性圈，例如：横截面为矩形的橡胶O型圈、塑料包覆O型圈、波簧、弹片或多个圆柱弹簧或碟簧，也可以实现将密封环主体压在侧衬板的目的，但是压紧效果要更差些。此外，在工作介质较为黏稠而不易泄露的情况下，该弹性体也可以省略。

请参照图1和图3，本实施例定位密封组件100还包括：抵靠于密封环径向外侧，并与密封环分别设置的定位环120。该定位环120包括：周向均匀设置N个容置孔的环形保持架121；以及分别容置于相应容置孔的N个定位滚球122，N≥4。环形保持架121设置于密封环110的外侧，依靠密封环110朝向径向外侧的力使其固定在密封环110和滚动活塞轮200之间的空间内。N个定位滚球122由环形保持架定位，两侧的定位滚球使滚动活塞轮的轴向位置固定，并且将滚动活塞轮与侧衬板之间的活动摩擦转换为滚动摩擦，减小了两者之间的摩擦力。

本实施例中，定位环的环形保持架121采用轻质且强度高的金属或者塑料材料，定位球122采用钢球。

关于定位环，需要说明以下三点：

1、在其他应用场景下，还可以是除滚球之外的其他滚动体

由于本实施例定位密封组件是应用于偏心转子式转动装置，故环形保持架内设置为滚球，该滚球不仅有沿周向的滚动，还有沿径向的滚动。而在例如普通的转动装置时，滚动体只有沿周向的滚动，则环形保持架内还可以设置滚柱等其他滚动体。

2、容置孔还可以是长条孔，可以容纳多个滚动体

在本实施例中，环形保持架的容置孔为圆形，且每一个容置孔内有一个定位滚球。而在本发明其他实施例中，容置孔还可以为长条孔，每个容置孔内可以设置一个或者多个的滚动体。该长条形孔可以为直线形长条孔或是曲线形长条孔。

3、定位环还可以有其他形式

本实施例中，采用环形保持架和定位滚球相结合的定位环方式，但在本发明的其他实施例中，定位环还可以为其他的方式，例如：设置多圈的定位滚动体。

以上三种，均为本发明的变形方式，均能实现类似的效果，也都在本发明的保护范围之内。

至此，本发明中定位密封组件第一实施例介绍完毕。

二、密封环第一实施例

如上定位密封组件第一实施例提供了一种定位密封组件。本实施例将在其中密封环的基础上进行改进，在密封环主体的径向外侧设置环槽，以容纳杂质避免划伤侧衬板，容纳润滑油提供可靠润滑，从而提供一种新颖的密封环。

图4为本发明中密封环第一实施例在装配状态上方部分的剖视图。图5A和图5B分别为图4所示密封环在轴向内侧观察和外侧观察的立体图。

请参照图4、图5A和图5B，密封环110包括：密封环主体111。在密封环主体的轴向外侧设置有环槽114，该环槽114的横截面呈矩形，槽深为0.2mm，槽宽为1mm。该环槽的功能主要是容纳杂质，次要的功能是容置润滑油。

在工程实践中，申请人发现经常有杂质旋入密封环和侧衬板之间，由于在工作状态下密封环和侧衬板之间会有高速的相对运动，并且密封环会对侧衬板有朝向轴向外侧的力的作用，在这种情况下，即使非常小的杂质，也会造成侧衬板的划伤，进而导致侧面密封失效。而在本发明中，在密封环的径向外侧，也就是与侧衬板相接触的一侧，设置环槽114，从而在杂质旋入密封环和侧衬板之间时，随着密封环和侧衬板之间高速的相对运动，杂质会逐渐旋入环槽114中，并一直停留在环槽114内，从而避免了该杂质对侧衬板的划伤。

此外，该环槽114还具有容置润滑油的作用，在工作过程中，侧面润滑油会积聚在环槽内，使得密封环和侧衬板间始终有润滑油，从而能一直保持良好润滑状态，减缓密封环和侧面侧衬板的磨损。

关于环槽，需要说明以下三点：

1、环槽的横截面还可以是其他形状

除了本实施例中的矩形截面环槽外，还可以为三角形截面、梯形截面、半圆形截面或半椭圆形截面的环槽；

2、环槽尺寸

关于环槽的尺寸，为了兼顾密封环强度与杂质容置，环槽的槽深介于0.2mm～1mm之间，槽宽介于1mm～5mm之间，在多条环槽地情况下径向槽距大于2mm。

3、环槽可以为多条

在本发明的其他实施例中，还可设置2条、3条或更多条的环槽。图6为本发明中具有2条环槽的密封环的剖视图。在图6所示的密封环中，除了环槽114之外，还具有环槽114'。

模拟实验证明，如上形式的环槽均可以起到与本实施例中环槽类似的实验效果，此处不再赘述。

至此，本发明中密封环第一实施例介绍完毕。

三、密封环第二实施例

本实施例在密封环第一实施例的基础上，通过流通孔将环槽与密封环轴向内侧空间连通，缓解环槽内的局部高压，防止密封失效。

以下专门针对流通孔的相关内容进行详细说明。而密封环第一实施例中环槽等内容则全部并入本实施例中，在本实施例正文中不再重述。

图7为本发明中密封环第二实施例在装配状态上方部分的剖视图。图8为图7所示密封环在轴向外侧观察的视图。

请参照图7和图8，本实施例中，在密封环主体的周向均匀设置有4个流通孔115，该流通孔115将环槽与密封环轴向内侧空间相连通。

本实施例中，通过设置通流孔连通环槽和密封环轴向内侧空间，通流孔可以释放环槽内介质的局部高压力，避免密封环因介质的高压力而向左移动，发生不与侧衬板贴合的情况，避免密封面失效。同时，在滚动活塞轮滚动过程中所产生的离心作用力下，积聚在环槽内的杂质也可以通过通流孔排出，进一步降低杂质划伤侧衬板的可能性。

关于通流孔，需要说明以下两点：

1、通流孔的数目

环槽上可以设置N个通流孔，N≥1。当设置多个通流孔时，优选地通流孔在环槽的周向上均匀设置。

2、在多条环槽情况下，通流孔的设置

通流孔可以在每个环槽位置设置，也可以在其中的一个环槽上设置。

3、通流孔的孔径

通流孔孔径可以与环槽宽度相同也可以不同。优选地，通流孔孔径与环槽宽度相同。

模拟实验证明，如上形式的通流孔均可以起到与本实施例中通流孔类似的实验效果，此处不再赘述。

至此，本发明中密封环第二实施例介绍完毕。

四、密封环第三实施例

如上定位密封组件第一实施例提供了一种定位密封组件，其中包括密封环。本实施例将在如上密封环的基础上进行改进，在密封环主体上开设镶嵌槽，在镶嵌槽内设置镶嵌环，从而进一步减缓耐磨衬板的摩擦。

以下专门针对镶嵌槽和镶嵌环的相关内容进行详细说明，而密封环的其他内容可参照定位密封组件第一实施例和密封环第一实施例的相关部分，在本实施例正文中不再重述。

图9为本发明中密封环第三实施例在装配状态上方部分的剖视图。图9A为图9所示密封环中虚线圈部分的放大图。图10A和图10B分别为图9所示密封环中密封环主体和镶嵌环在分离状态和装配状态的示意图。

请参照图9、图10A、图10B，本实施例中，密封环110包括：密封环主体111，其轴向外侧开设有镶嵌槽；镶嵌环116，其嵌入密封环主体的镶嵌槽内。

密封环主体111的材料为：金属。例如：铜或不锈钢。对于密封环主体而言，金属有足够的强度和刚度，能够避免承受较大力时产生严重变形而使密封环与侧衬板间的密封失效。

镶嵌环116的材料为：塑料、石墨或者高分子复合材料。对于镶嵌环而言，这些材料的硬度比金属低，摩擦系数更小，能有效降低其与侧衬板之间的摩擦力，提高能量转换效率。另外，即使其对侧衬板有较大的作用力，也不会发生零件的摩擦损坏。此外，镶嵌环作为耗材，可以很方便地进行更换，相比于更换整个密封环，在经济性方面更佳。

请参照图9和图9A，以密封环本体为参照，镶嵌至镶嵌槽内的镶嵌环从密封环主体轴向外侧面朝轴向外侧凸出，凸出的高度为Δ，Δ的取值范围为：0.05mm～0.5mm。换句话说，在转动装置工作时，镶嵌环116与侧衬板直接接触。密封环主体111与侧衬板200之间留有间隙。从而即使当镶嵌环116发生部分磨损后，也能保证镶嵌环116与侧衬板200紧密贴合，而金属材质的密封环主体111不会与侧衬板200直接接触，这样能保证侧衬板200表面不被密封环本体磨损。

至此，本发明中密封环第三实施例介绍完毕。

五、密封环第四实施例

本实施例在密封环第三实施例的基础上，在镶嵌环上开设环槽，以容纳杂质，防止杂质在镶嵌环和侧衬板之间高速相对运动的过程中对侧衬板产生划伤。

以下专门针对本实施例中镶嵌环轴向外侧环槽的相关内容进行详细说明。而密封环其他部分的内容可参照密封环第一、第二、第三实施例的相关部分，在本实施例正文中不再重述。

图11为本发明中密封环第四实施例在装配状态上方部分的剖视图。请参照图11，本实施例中，在镶嵌环的轴向外侧开设有环槽117。该环槽117与定位密封组件第二实施例中的环槽在结构和功能上类似。

环槽117的横截面呈矩形，槽深为0.2mm，槽宽为1mm。该环槽的功能主要是容纳杂质，次要的功能是容置润滑油。在杂质旋入镶嵌环和侧衬板之间时，随着镶嵌环和侧衬板之间高速的相对运动，杂质会逐渐旋入环槽117中，并一直停留在环槽117内，从而避免了该杂质对侧衬板的划伤。此外，该环槽117还具有容置润滑油的作用，在工作过程中，侧面润滑油会积聚在环槽内，使得密封环和侧衬板间始终有润滑油，从而能一直保持良好润滑状态，减缓密封环和侧面侧衬板的磨损。

同样地，对于开设于镶嵌环上的环槽，其横截面形状还可以为三角形、梯形、半圆形、半椭圆形等；其槽深介于0.2mm～1mm之间，槽宽介于1mm～5mm之间，在多条环槽地情况下径向槽距大于2mm；其条数还可以2条、3条或更多条。图12为密封环中镶嵌环具有2条环槽的本发明中定位密封组件实施例的剖视图。模拟实验证明，如上形式的环槽均可以起到与本实施例中环槽类似的实验效果，此处不再赘述。

至此，本发明中密封环第四实施例介绍完毕。

六、密封环第五实施例

本实施例在密封环第四实施例的基础上，在镶嵌环的环槽开设流通孔，从而实现环槽与密封环轴向内侧空间连通，缓解环槽内的局部高压，防止密封失效。

以下专门针对本实施例中流通孔的相关内容进行详细说明。而定位密封组件第五实施例中定位环、弹性件、密封环主体、镶嵌环、环槽等内容则全部并入本实施例中，在本实施例正文中不再重述。

图13为本发明中密封环第五实施例在装配状态上方部分的剖视图。图14A和图14B分别为图13所示定密封环在轴向外侧观察和轴向内侧观察的立体图。

请参照图13、图14A和图14B，沿环槽的周向，均匀开设有6个自环槽底部至密封环对侧的流通孔118，该流通孔118贯穿镶嵌环和密封环主体。该流通孔118与侧向密封组件第三实施例的流通孔115在结构和功能上类似。

该流通孔118将镶嵌环的环槽与密封环轴向内侧空间相连通，可以释放环槽内介质的局部高压力，避免密封环因介质的高压力而向左移动，发生不与侧衬板贴合的情况，避免密封面失效。同时，积聚在环槽内的杂质也可以通过通流孔排出，进一步降低杂质划伤侧衬板的可能性。

类似地，环槽上可以设置1个或多个通流孔。当设置多个通流孔时，优选地通流孔在环槽的周向上均匀设置。当具有多条环槽时，通流孔可以在每个环槽位置设置，也可以在其中的一个环槽上设置。通流孔孔径可以与环槽宽度相同也可以不同。优选地，通流孔孔径与环槽宽度相同。模拟实验证明，如上形式的通流孔均可以起到与本实施例中通流孔类似的实验效果，此处不再赘述。

至此，本发明中密封环第五实施例介绍完毕。

七、定位密封组件第六—十实施例

以上密封环第一～第五实施例提供了五种密封环，而在实际使用中，这五种密封环均可以与定位密封组件第一实施例中的定位环配套使用，如相关附图所示。因此，本领域技术人员应当能够理解，本发明事实上也给出了应用密封环第一～第五实施例的其中之一的密封环和定位密封组件第一实施例中定位环的另外五个定位密封组件的实施例，此处不再重述。

八、转动系统实施例

本实施例提供了一种转动系统。为了防止对腔室侧衬板的划伤，转动系统中采用由密封环第四实施例中的密封环和定位密封组件第一实施例中的定位环所组成的定位密封组件进行侧面密封。

以下首先对转动系统的整体结构进行说明，而后说明定位密封组件安装于转动系统的方法。其中，密封环第四实施例和定位密封组件第一实施例的相关内容全部并入本实施例中，而在本实施例正文中不再重述。

图15为本发明中转动系统实施例的剖视图。图15A为图15所示转动系统中右转动装置中定位密封组件周边布置的放大图。

如图15和图15A所示，本实施例转动系统包括：缸体内腔，其被分隔为三个相互独立的圆筒形的腔室：左腔室、主腔室和右腔室；主轴A，其中心轴线与内腔的中心轴线重合，依次穿过左腔室、主腔室和右腔室；主转动机构、左转动机构和右转动机构，对于每一转动机构而言，其位于相应的腔室内，套设于主轴上并与主轴联动，与相应的隔离机构配合通过在所在腔室内做旋转运动而形成两个轴向延伸的工作腔室-第一腔室和第二腔室；两个工作腔室分别与转动装置的流体进口和流体出口相连通。

其中，主腔室和与相应的主转动机构、隔离机构组成主转动装置；左腔室与相应的左转动机构、隔离机构组成左转动装置，右腔室与相应的右转动机构、隔离机构组成右转动装置。换句话说，本实施例转动系统实际上包含共用同一根主轴的三个转动装置。而主转动装置为转动系统的主要出力设备，左转动装置和右转动装置作为辅助的副出力设备。

请参照图15，腔室之间、腔室与缸体之间均采用侧衬板300隔开，该侧衬板与转动机构的接触面进行镜面抛光平滑加工，减少摩擦与提高密封，由于侧衬板的光滑度、光洁度要求十分严苛，小颗粒的杂质都有可能使侧衬板受到划伤。

为了解决如上问题，本实施例中，在每一转动装置中，转动机构与两侧的腔室侧衬板之间均设置定位密封组件第五实施例。具体而言，本实施例中，三转动装置均为偏心转子式转动装置。即其转动机构包括：偏心轴套B1，套设于主轴位于所在腔室的部分；滚动活塞轮200，通过滚动轴承B2套设于偏心轴套上；通过滚动活塞轮在腔室内壁的滚动而形成两个轴向延伸的月牙形密封空间。以右转动装置为例，两个定位密封组件100分别设置于左右两侧的滚动活塞轮200与腔室侧衬板300之间，实现滚动活塞轮200的定位以及侧面密封。

请参照图15A，滚动活塞轮200整体呈筒状结构，其在径向上，由外而内分为：外筒部210和内筒部220。其中，外筒部210的轴向两侧分别与腔室轴向两侧的侧衬板靠近但不接触。内筒部220的轴向宽度小于外筒部210的轴向宽度，从而在内筒部220的轴向两侧与侧衬板之间形成容置空间。在内筒部的径向内侧的轴向两侧外缘，开设有供弹性件容置的环槽。

定位密封组件100包括：密封环110；抵靠于密封环径向外侧，并与密封环分别设置的定位环120；以及压设于密封环轴向内侧的弹性件130。密封环110包括：密封环主体111。在密封环主体的轴向内侧的径向外侧，形成有台阶结构113。弹性件130为横截面为圆形的橡胶O型圈.

在装配状态下，橡胶O型圈被安装于滚动活塞轮内筒部径向内侧的轴向两侧外缘的环槽内，密封环主体的台阶结构113抵在橡胶O型圈上。由于橡胶O型圈的弹性作用，使得密封环压在侧衬板上。密封环主体111将定位环120定位于内筒部轴向两侧与侧衬板之间形成容置空间。

密封环主体的轴向外侧开设有镶嵌槽；镶嵌环116，其嵌入密封环主体的镶嵌槽内。在镶嵌环的轴向外侧开设有环槽117。环槽117的横截面呈矩形，槽深为0.2mm，槽宽为1mm。该环槽的功能主要是容纳杂质，次要的功能是容置润滑油。在杂质旋入镶嵌环和侧衬板之间时，随着镶嵌环和侧衬板之间高速的相对运动，杂质会逐渐旋入环槽117中，并一直停留在环槽117内，从而避免了该杂质对侧衬板的划伤。此外，该环槽117还具有容置润滑油的作用，在工作过程中，侧面润滑油会积聚在环槽内，使得密封环和侧衬板间始终有润滑油，从而能一直保持良好润滑状态，减缓密封环和侧面侧衬板的磨损。

关于转动装置，需要说明的是：

1、除了偏心转子式转动装置之外，还可采用其他类型的转动装置，例如专利文献CN102337930A所公开的星轮太阳轮式转动装置。

2、除了采用主、辅转动装置的转动系统，包括N个相同类型的转动装置的转动系统同样可以应用本发明的技术方案。

3、转动系统中转动装置的数量，可以为1个、2个、3个、4个，或更多个，而不局限于本实施例中的3个。

至此，本发明中转动系统实施例介绍完毕。

九、转动装置实施例

本发明还提供了一种转动装置。

以上转动系统实施例中，转动系统包括：主转动装置、左转动装置和右转动装置。但事实上，转动装置均可以单独制造和使用，并能产生相应的有益效果。因此，上述转动系统实施例事实上也提供了转动装置实施例。换句话说，以上转动系统实施例中关于转动装置的内容均并入本部分，作为转动装置的实施例。

至此，本发明中转动装置实施例介绍完毕。

十、流体马达实施例

本发明还提供了一种流体马达。该流体马达应用转动装置实施例中所述的转动装置或转动系统实施例中所述的转动系统。流体进口为高压流体进口，流体出口为低压流体出口。

本发明的实施例流体马达中，由高压流体进口进入的高压流体进入工作腔室，推动滚动活塞轮在工作腔室内滚动做功，通过主轴将产生的扭矩传递到工作腔室外部，做功之后的低压流体通过低压流体出口排出。其中，此处的高压流体可以为：液体、气体或蒸汽。

十一、泵实施例

本发明还提供了一种泵。该泵应用转动装置实施例中所述的转动装置或转动系统实施例中所述的转动系统。

本发明的实施例泵中，主轴将扭矩传递至工作腔室内，在主轴的带动下，滚动活塞轮沿工作腔室向前滚动，将流体从流体进口泵入后从流体出口泵出。

十二、压缩机实施例

本发明还提供了一种压缩机。该压缩机应用转动装置实施例中所述的转动装置或转动系统实施例中所述的转动系统。所述流体进口为低压介质进口，所述流体出口为高压介质出口。

本发明的实施例压缩机中，主轴将扭矩传递至工作腔室内，以偏心轴套为媒介，滚动活塞轮沿工作腔室向前滚动，对由低压介质进口进入的流体介质进行压缩，压缩后的流体介质通过高压介质出口排出。

十三、发动机实施例

本发明还提供了一种发动机。该发动机应用转动装置实施例中所述的转动装置或转动系统实施例中所述的转动系统。所述流体进口连接燃烧室，所述流体出口连接废气排出口。

本发明的实施例发动机中，由燃烧室进入的高压气体推动滚动活塞轮沿工作腔室向前滚动，通过主轴将产生的扭矩传递至工作腔室外，做功之后的低压气体通过流体出口排出至废气排出口。

需要说明的是，对于实施例中的某些实现方式，如果其并非本发明的关键内容，且为所属技术领域中普通技术人员所熟知，则在附图或说明书正文中并未对其进行详细说明，此时可参照相关现有技术进行理解。

至此，已经结合附图对本发明中密封环、定位密封组件、转动装置、转动系统、流体马达、泵、压缩机、发动机的实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明有了清楚地认识。

综上所述，本发明提供一种密封环，通过设置镶嵌环、环槽、流通孔等结构，可以保证密封可靠性的同时，避免杂质对侧衬板的划伤，具有较强的实用性和推广应用前景。

此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解术语的具体含义。

除非明确指明为相反之意，本发明的说明书及权利要求中的数值参数可以是近似值，能够根据通过本发明的内容改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”、“主”、“次”，以及阿拉伯数字、字母等，以修饰相应的元件或步骤，其本意仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分，并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种密封环，其特征在于，包括：

密封环主体，其轴向外侧开设有镶嵌槽；以及

镶嵌环，嵌入所述密封环主体的镶嵌槽内，其轴向外侧开设有环槽；

其中，所述镶嵌环从密封环主体轴向外侧面朝轴向外侧凸出，凸出的高度为_Δ，_Δ的取值范围为：0.05mm～0.5mm；

其中，所述环槽通过贯穿镶嵌环和密封环主体的流通孔与密封环轴向内侧空间连通。

2.根据权利要求1所述的密封环，其特征在于，所述密封环主体的材料为：金属，所述镶嵌环的材料为：塑料、石墨或高分子复合材料。

3.根据权利要求1所述的密封环，其特征在于，在所述环槽的周向均匀设置T个所述的流通孔，T≥2。

4.根据权利要求1或2所述的密封环，其特征在于，对于所述环槽：

其横截面形状为矩形、三角形、梯形、半圆形或半椭圆形；和/或

其槽深介于0.2mm～1mm之间，槽宽介于1mm～5mm之间；和/或

其条数为N，N≥2，相邻环槽的径向槽距大于2mm。

5.一种定位密封组件，其特征在于，包括：

权利要求1或2所述的密封环；以及

定位环，抵靠于所述密封环的径向外侧，并与所述密封环分开设置。

6.根据权利要求5所述的定位密封组件，其特征在于，所述定位环包括：

环形保持架，其周向均匀设置N个容置孔，N≥4；以及

M个定位滚球，分别容置于相应容置孔内，每个容置孔内至少容纳1个定位滚球；

其中，所述密封环采用金属材料；所述环形保持架采用塑料材料或不同于密封环所用金属材料的金属材料。

7.根据权利要求5所述的定位密封组件，其特征在于，所述密封环的轴向内侧的径向外侧设置有台阶结构；

所述定位密封组件还包括；弹性O型圈，压设于密封环轴向内侧，顶在密封环主体的台阶结构上。

8.一种转动装置，其特征在于，包括：

工作腔室，由缸体和侧衬板所围成；

主轴，穿过所述工作腔室，其中心轴线与工作腔室的中心轴线重合；

转动机构，位于工作腔室内，套设于所述主轴上并与其联动，与隔离机构配合通过在所述工作腔室内运动从而在工作腔室内形成轴向延伸的第一腔室和第二腔室，该第一腔室和第二腔室分别与所述工作腔室的流体进口和流体出口连通；

其中，所述转动机构与其两侧的侧衬板之间设置如权利要求5所述的定位密封组件。

9.根据权利要求8所述的转动装置，其特征在于：

所述转动机构为偏心转子式转动机构，包括：偏心轴套，套设于所述主轴位于所述工作腔室的部分；滚动活塞轮，通过滚动轴承套设于偏心轴套上；

所述滚动活塞轮在径向上，由外而内分为：外筒部和内筒部，所述外筒部的轴向两侧分别与工作腔室轴向两侧的侧衬板靠近但不接触，所述内筒部的轴向宽度小于外筒部的轴向宽度，从而在内筒部的轴向两侧与侧衬板之间形成容置空间，在内筒部的径向内侧的轴向两侧外缘，开设有环槽；

所述密封环的轴向内侧的径向外侧设置台阶结构；所述定位密封组件还包括：弹性O型圈，压设于密封环轴向内侧，顶在密封环主体的台阶结构上；其中，所述弹性O型圈被设置于滚动活塞轮内筒部径向内侧的轴向两侧外缘的环槽内，所述密封环主体的台阶结构抵在橡胶O型圈上，所述定位环与密封环主体的台阶结构的径向外侧部分容置于所述容置空间内。

10.一种转动系统，其特征在于，包括：

P个如权利要求8所述的转动装置，P≥2；

其中，该P个转动装置共用同一根主轴。

11.一种流体机械，其特征在于，包括：

如权利要求8或9所述的转动装置或如权利要求10所述的转动系统。

12.一种流体马达，其特征在于，包括：

如权利要求8或9所述的转动装置或如权利要求10所述的转动系统；

所述流体进口为高压流体进口，所述流体出口为低压流体出口；

其中，由所述高压流体进口进入的高压流体进入工作腔室，推动转动机构转动做功，通过主轴将产生的扭矩传递到工作腔室外部，做功之后的低压流体通过低压流体出口排出。

13.一种泵，其特征在于，包括：

如权利要求8或9所述的转动装置或如权利要求10所述的转动系统；

其中，所述主轴将扭矩传递至工作腔室内，在主轴的带动下，转动机构沿工作腔室转动，将流体从流体进口泵入后从流体出口泵出。

14.一种压缩机，其特征在于，包括：

如权利要求8或9所述的转动装置或如权利要求10所述的转动系统；

所述流体进口为低压介质进口，所述流体出口为高压介质出口；

其中，所述主轴将扭矩传递至工作腔室内，在主轴的带动下，转动机构沿工作腔室转动，对由低压介质进口进入的流体介质进行压缩，压缩后的流体介质通过高压介质出口排出。

15.一种发动机，其特征在于，包括：

如权利要求8或9所述的转动装置或如权利要求10所述的转动系统；

所述流体进口连接燃烧室，所述流体出口连接废气排出口；

其中，由燃烧室进入的高压气体推动转动机构转动做功，通过主轴将产生的扭矩传递至工作腔室外，做功之后的低压气体通过流体出口排出至废气排出口。

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