CN1934381A - 弹簧支撑的具有一个运行表面套筒的双元件面密封件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于一个旋转轴的密封件。该密封件包括一个可装在轴上的内套，内套具有一个本体和从该本体径向向外伸出的第一和第二法兰。该密封件还包括第一和第二密封盘，操作时其可密封内套的第一和第二法兰。密封盘固定连接在与旋转轴分隔开来的壳体上。一个弹簧环绕着旋转轴和内套，驱使密封盘抵压在法兰上。控制弹簧的弹簧刚度可以增强密封、减小转矩和延长密封件的寿命。

Description

弹簧支撑的具有一个运行表面套筒的双元件面密封件

有关申请的交叉参照

本发明要求于2004年1月30日提交的序号为60/540,468、发明名称为‘弹簧支撑的具有一个运行表面套筒的双元件面密封件’的美国临时专利申请的优先权，该专利申请整体引用在此作为参考。

技术背景

1.技术领域

本发明涉及一种位于两个相对可移动部件之间的密封件，其中，该密封件至少与这两个部件中的一个具有相对移动的关系，更具体地，本发明涉及一种用于旋转轴的密封件。

2.相关的在先技术

密封件用在许多场合，用来在两个部件之间，如在旋转轴与相对静止的壳体之间提供密封连接。这种密封件的第一部分通常环绕旋转轴，其第二部分安装在壳体上。第一部分包括一个旋转面，该旋转面与一个和第二部分相关联的非旋转面协同作用。

人们发现，如果能够提供一种无箝压变形、又能自动校正到与轴垂直的全浮动机械轴封(fully floating mechanical shaft seal)，则是十分理想的。美国专利第3,972,536号公开了一种旋转轴密封组件，包括一个由定位螺丝将其固定在一个轴上的第一环形部分的。该旋转轴密封组件还包括一个固定在一个壳体上的第二环形部分以及一个位于第二环形部分和第一环形部分之间的密封件。

发明内容

本发明提供了一种适用于相对可移动的部件的密封组件，具有一个可以环绕一个旋转轴的内套。该内套包括一个本体和从该本体径向向外伸出的第一和第二法兰。该密封组件还包括第一和第二密封盘，它们围绕着位于第一和第二法兰之间的内套。该密封盘具有与第一和第二法兰密封配合的相应的表面。此外，一个弹簧也环绕第一和第二密封盘之间的内套，并促使第一和第二密封盘抵靠在第一和第二法兰上。在本发明目前一个较好的实施例中，该弹簧是一种波形弹簧(wave spring)。

根据本发明的密封组件可在可能发生液压降的环境中保持密封。所述弹簧对抵靠内套的法兰的密封盘施加一个相对恒定的轴向力。此外，该密封盘包括有内孔，其大小可允许旋转轴的横向移动。

附图说明

结合下面的详细叙述和附图，本发明的这些以及其它一些特征和优点能更加容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的一个密封组件的透视的部分截面图；和

图2是图1所示实施例的密封组件在操作环境中的截面图。

具体实施方式

参看图1和图2，本发明提供了一种能在相对移动部件——例如一个壳体12和一个轴14之间提供密封的密封组件10。该轴14围绕轴线16相对于壳体12旋转。该壳体12和轴14可装配到车辆中。在本发明的其它实施例中，该密封件可放在具有一个旋转轴和一个静止结构的任何环境之中。

该密封组件10包括一个内套18，可沿旋转轴14轴向设置并和该轴成旋转固定关系以便随旋转轴旋转。该内套18随旋转轴14围绕轴线16的旋转而旋转。该内套18包括一个本体20和从该本体20相对两端部26和28延伸出的第一和第二法兰22和24。本体20的长度限定在第一和第二部端26和28之间，它包括一个面向旋转轴14的内表面30和一个背对旋转轴14的外表面32。第一和第二法兰22和24相对轴线16从本体20的外表面32向外径向延伸，分别确定面向内的密封面34和36。

密封组件10还包括第一和第二密封盘38和40，该密封盘38和40邻接第一和第二法兰22和24并环绕本体20，它们基本垂直于轴线16，分别确定与密封面34和36分别密封配合的表面42和44。在本发明另一个实施例中，密封盘38和40可以是位于密封面34和36与外套46之间的截头圆锥体或任意理想的形状。最好密封盘38和40是盘形以便与密封面34和36密封配合。

密封盘38和40基本上固定在壳体12上。例如，当旋转轴14旋转时，法兰22和24相对密封盘38和40运动。在本发明一个实施例中，密封盘38和40与安装在壳体12上的外套46固定连接。该外套包括第一和第二法兰48和50。密封盘38和40通过一个间隔元件52被压抵在法兰48和50上。

密封组件10还包括一个弹簧54，用来持续地驱使第一和第二密封盘38和40分别抵压在第一和第二法兰22和24上。弹簧54环绕位于第一和第二密封盘38和40之间的本体20。在本发明目前一个较好的实施例中，弹簧54是一种波形弹簧。弹簧54的弹簧硬度可以调整，以便控制密封面34，42与密封面36，44之间的密封力。通过控制密封力可以控制密封组件的损耗率。例如，弹力越大，密封力也越大，而密封组件的寿命则越短。

间隔元件52与弹簧54协同作用使得密封盘38和40的径向最外端彼此基本固定，而其径向的最内端彼此相互可以移动。因此，密封组件10最靠近转动轴14的部分相对更坚固耐用(robust)，而其远离移动轴14的部分则相对比较硬。密封组件10最靠近转动轴14的部分可满足轴14沿着轴线16作些许位移的需要，间隔元件52可以与外套46一体形成。

另外，用来克服密封盘38和40与法兰22和24之间摩擦力的转矩大小可以通过调整弹簧54的弹簧硬度来控制。例如，弹簧硬度越大，用来克服摩擦力所需的转矩也越大。在本发明目前一个较好的实施例中，密封组件10包括第一和第二垫片56和58，用来增强弹簧54与第一和第二密封盘38和40的配合。垫片56位于弹簧54与密封盘38之间，而垫片58位于弹簧54与密封盘40之间。

弹簧54增强了密封盘38，40与法兰22，24之间的密封牢度。例如在一个用密封组件10密封的液体发生压降的操作环境中，通过提供一个相对恒定的密封力，弹簧54可以补偿这样的压降。弹簧54同时对密封面34，42之间以及36，44之间的密封配合起作用。

第一和第二密封盘38，40限定了面向本体20的外表面32的孔60和62，这两个孔60，62的尺寸要比外表面32的外径大，从而在它们与外表面32之间确定一个间隙。该间隙满足了旋转轴14相对于轴线16横向位移的需要。

旋转轴14横向位移的程度决定法兰22，24相对密封盘38，40之间的径向或横向重叠。例如，法兰22与第一密封盘38在孔60与由法兰22限定的表面64之间径向重叠。径向重叠的程度是如此选择的：当旋转轴14偏移轴线16一个最大可能的距离时，孔60与表面64之间的径向距离足够密封表面42与表面34。

很明显，按照以上的介绍，本发明还可能有许多修改和变化。因此，必须认识到，在所附的权利要求的范围之内，本发明还可以以不同于上述特别介绍的方式进行实施，本发明由权利要求进行限定。

Claims (7)

1.一种在相对可移动部件之间提供密封的密封组件，包括：

一个内套，操作时固定地环绕一个旋转轴，具有一个限定长度的本体，和从所述本体相对两端伸出的第一和第二法兰；

第一和第二密封盘，环绕所述本体，分别与所述第一和第二法兰相邻接；和

一个弹簧，环绕所述本体，并驱使所述第一和第二密封盘分别抵靠在所述第一和第二法兰上。

2.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于所述内套相对于所述第一和第二密封盘是可旋转的。

3.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于所述弹簧为一种波形弹簧。

4.根据权利要求3所述的密封组件，进一步包括：

第一和第二垫片，分别置于所述波形弹簧相对的两侧，其中，

所述第一垫片位于所述波形弹簧与所述第一密封盘之间，而所述第二垫片位于所述波形弹簧与所述第二密封盘之间。

5.根据权利要求1所述的密封组件，进一步包括：

一个外套，环绕所述第一和第二密封盘，并具有一个第二本体和从所述第二本体相对两端伸出的第三和第四法兰，其中，所述第一密封盘邻接所述第三法兰，所述第二密封盘邻接所述第四法兰。

6.根据权利要求5所述的密封组件，进一步包括：

一个间隔元件，位于所述第一和第二密封盘之间以及所述第三和第四法兰之间，使所述第一密封盘和所述第三法兰彼此保持接触以及所述第二密封盘和所述第四法兰彼此保持接触。

7.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于所述第一和第二密封盘分别包括与所述本体径向间隔开的第一和第二孔。

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