專利名稱：密封和軸承組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本分明涉及用在旋轉(zhuǎn)機(jī)器中的密封件，尤其是涉及具有由一個或者多個軸承支撐的密封環(huán)和穿過那里的最小流體流動或者泄漏路線的密封組件。
背景技術(shù)：
在旋轉(zhuǎn)機(jī)器中使用密封件和軸承是公知的。這種機(jī)器的一個例子是具有殼體的機(jī)器，在殼體內(nèi)布置有旋轉(zhuǎn)部件。這樣的旋轉(zhuǎn)部件常常具有從其中延伸的旋轉(zhuǎn)軸或者軸，并且使用軸承來支承旋轉(zhuǎn)軸，同時允許軸和旋轉(zhuǎn)部件在殼體內(nèi)轉(zhuǎn)動。這種機(jī)器的例子有泵、渦輪機(jī)等。多種密封件可以用在這些機(jī)器中，以便將流體保持在殼體內(nèi)。
在這種設(shè)備中有關(guān)密封的一個問題是必須將與旋轉(zhuǎn)部件連接的運(yùn)動元件和與殼體連接的固定元件之間密封住。這通常需要該運(yùn)動元件和固定元件相對于彼此并且相對于轉(zhuǎn)子和殼體的精確的相對定位。
本發(fā)明通過使用這樣的密封組件提供了一種解決該問題的技術(shù)方案，該密封組件精確地安裝在旋轉(zhuǎn)元件或者固定元件之一上，同時允許其相對于其他部件較低精確度地、靈活地定位。在該密封和軸承組件中的緊公差可以確保僅僅是受控制的、最小流體流動或者泄漏穿過該組件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用在旋轉(zhuǎn)機(jī)器中的密封和軸承組件。
通常，本發(fā)明可以描述為鄰近旋轉(zhuǎn)座圈接合面使用的密封件。該密封件包括第一座圈，其適合與旋轉(zhuǎn)座圈接合面和固定面中的一個表面接合；第二座圈，其適合與旋轉(zhuǎn)座圈接合面和固定面中的另一個表面接合；布置在所述第一和第二座圈之間的多個支承元件。第一座圈限定外部環(huán)形部分和內(nèi)部環(huán)形部分，第二座圈布置在這些環(huán)形部分之間。這些環(huán)形部分基本同軸。
較好的是，該旋轉(zhuǎn)座圈接合面和固定面中的一個表面在其中限定有的一對環(huán)形凹槽。第一座圈的每一環(huán)形部分延伸進(jìn)入一個凹槽內(nèi)。該環(huán)形部分的尺寸被制造成與凹槽的底面間隔開。
本發(fā)明的一個實(shí)施例也可以描述為鄰近旋轉(zhuǎn)面和固定面使用的密封組件，其包括具有密封面的圓環(huán)，用于將該圓環(huán)和該固定面的至少一部分之間基本上密封住，該圓環(huán)在其上也具有座圈接合面。該密封組件還包括第一座圈，其適合與該旋轉(zhuǎn)面的至少一部分接合并且與其一起旋轉(zhuǎn)；第二座圈，其適合與該圓環(huán)上的座圈接合面接合；以及布置在所述第一和第二座圈之間的多個支承元件。該密封組件還可以包括其內(nèi)限定多個支承開口的軸承罩，該軸承罩布置在第一和第二座圈之間，其中支承元件布置在這些支承開口內(nèi)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，在圓環(huán)上的密封面是其外圓周表面。
較好的是，第一座圈在其上具有基本平坦的第一支承面，第二座圈在其上具有基本平坦的第二支承面，并且第一和第二支承面基本上平行。該支承元件與第一和第二支承面接合。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一座圈在其內(nèi)限定有凹部，并且第二座圈和支承元件布置在該凹部內(nèi)。
該圓環(huán)最好在其內(nèi)限定有一對環(huán)形凹槽，并且第一座圈包括一對環(huán)形部分，每一個環(huán)形部分延伸進(jìn)入相應(yīng)的一個凹槽內(nèi)。這些凹槽可以基本上同軸。該環(huán)形部分最好與凹槽的底面之間的間距小，從而第一座圈不會明顯地接觸圓環(huán)，同時允許它們之間只有最小的流體流動或者泄漏。在該實(shí)施例中，座圈接合面位于凹槽之間。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，在圓環(huán)上的座圈接合面就是設(shè)置在該圓環(huán)相對側(cè)面上的一對座圈接合面中的一個表面，第一座圈就是與該圓環(huán)相對側(cè)面上的旋轉(zhuǎn)面的不同部分接合的一對第一座圈中的一個，第二座圈是布置在該圓環(huán)的相對側(cè)面上且與相應(yīng)的一個座圈接合面接合的一對第二座圈中的一個，并且支承元件布置在相應(yīng)的每一組所述第一和第二座圈之間。
用另外一種方式敘述，本發(fā)明可以描述為一種包括固定殼體的裝置，該固定殼體內(nèi)具有殼體密封面和可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)子。該轉(zhuǎn)子和殼體在它們之間限定有密封腔。該裝置還包括圓環(huán)，其設(shè)置在該支承腔室內(nèi)且其上具有圓環(huán)密封面，以便沿著該殼體密封面的至少一部分基本上實(shí)現(xiàn)密封，并且在其上還具有軸承座圈接合面；第一軸承座圈，其適合與該轉(zhuǎn)子的至少一部分接合并且與其一起旋轉(zhuǎn)；第二軸承座圈，其適合與該圓環(huán)上的座圈接合面接合；其內(nèi)限定多個支承開口的軸承罩，該軸承罩布置在第一和第二軸承座圈之間；以及多個支承元件，它們布置在支承開口內(nèi)。
該殼體密封面優(yōu)選基本為圓柱形，并且該圓環(huán)密封面與該殼體密封面基本上同軸。該圓環(huán)密封面可以是該圓環(huán)的外圓周表面。該殼體和圓環(huán)的密封面相互之間的間距優(yōu)選最小。
在該裝置的優(yōu)選實(shí)施例中，第一軸承座圈在其上具有基本平坦的第一支承面，第二軸承座圈在其上具有基本平坦的第二支承面，并且第一和第二支承表面基本平行。該支承元件與第一和第二支承面接合。
較好的是，第一軸承座圈在其內(nèi)限定有凹部，并且第二軸承座圈、軸承罩和支承元件布置在這一凹部內(nèi)。
較好的是，該圓環(huán)在其內(nèi)限定有一對基本同軸的環(huán)形凹槽，并且第一軸承座圈包括一對環(huán)形部分，每一環(huán)形部分延伸進(jìn)入其中一個凹槽內(nèi)。該環(huán)形部分最好與凹槽的底面相隔的間距很小，從而僅僅提供最小的流體泄漏，并且該圓環(huán)的座圈接合面位于凹槽之間。
在該裝置的一個優(yōu)選實(shí)施例中，座圈接合面是設(shè)置在該圓環(huán)的相對側(cè)面上的一對軸承座圈接合面中一個表面，第一軸承座圈就是與該圓環(huán)相對側(cè)面上的轉(zhuǎn)子的不同部分接合的一對第一軸承座圈中的一個，第二軸承座圈是布置在該圓環(huán)的相對側(cè)面上且與相應(yīng)的一個座圈接合面接合的一對第二座圈中的一個，并且軸承罩是布置在相應(yīng)的第一和第二軸承座圈之間且支承元件布置在該軸承罩的支承開口內(nèi)的一對軸承罩中的一個。
在優(yōu)選實(shí)施例中，該支承元件為滾柱。
當(dāng)結(jié)合舉例說明實(shí)施例的附圖閱讀下面優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述時，本發(fā)明的許多目的和好處將變得清楚。


圖1表示裝有本發(fā)明第一實(shí)施形式的密封和軸承組件的一臺旋轉(zhuǎn)機(jī)器的部分剖面圖。
圖2是該第一實(shí)施形式的詳細(xì)剖面圖。
圖3是沿著圖2中的3-3線剖開的剖面圖。
圖4表示第二實(shí)施形式的密封和軸承組件。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖，尤其是圖1，大體上示出了本發(fā)明的密封和軸承組件的第一實(shí)施例，并且用標(biāo)號10表示。為了解釋的目的，第一實(shí)施例的組件10如圖所示地布置在一部旋轉(zhuǎn)機(jī)器12中，在此也稱作機(jī)器12。
因?yàn)楸景l(fā)明的對象是密封和軸承組件，例如第一實(shí)施例10，所以只有所公開的機(jī)器12的零部件才是理解該密封和軸承組件的工作的必要零部件。應(yīng)理解，機(jī)器12可以是任何一種旋轉(zhuǎn)機(jī)器，例如泵或者渦輪機(jī)，而密封和軸承組件10基本適合任何一種旋轉(zhuǎn)機(jī)器，并且本發(fā)明并非想要限定為特定的機(jī)器12。因此，如圖所示，機(jī)器12具有固定的殼體14，其內(nèi)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)元件16，在此也稱為轉(zhuǎn)子16。轉(zhuǎn)子16適合在被限定在固定殼體14內(nèi)的腔室18中旋轉(zhuǎn)。腔室18通常充滿流體。
殼體14包括外殼20，該外殼在相對兩端由端架或者端部元件22封住。這樣，端架22形成殼體14的端部或者側(cè)部。用本領(lǐng)域中公知的多個緊固件24將端架22連接到殼體20上。可以將本領(lǐng)域中公知的一種墊圈(未示出)放置在每一個端架22和殼體20之間，從而將那里密封住。
對于圖示的機(jī)器12來講，轉(zhuǎn)子16包括轉(zhuǎn)鼓26，轉(zhuǎn)鼓在其兩相對端部具有轉(zhuǎn)鼓端部件28。用本領(lǐng)域中公知的多個緊固件30將轉(zhuǎn)鼓端部件28連接到轉(zhuǎn)鼓26上。
轉(zhuǎn)子16具有由轉(zhuǎn)鼓26和轉(zhuǎn)鼓端部件28形成的外表面32，該外表面裝配在殼體14的腔室18內(nèi)。轉(zhuǎn)子16具有面朝外的轉(zhuǎn)子端面34，其面對端架22上的相應(yīng)殼體端面36。殼體20的總體長度比轉(zhuǎn)子16的整個長度稍微長一些，從而轉(zhuǎn)子端面34和殼體端面36之間不會接觸。殼體14內(nèi)的腔室18比轉(zhuǎn)子16上的外表面32大。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以看出，轉(zhuǎn)子16在殼體14內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。
殼體14的端架22具有第一孔38、較小的第二孔40和更小的螺紋表面42。端架22可以是一個元件，如圖1中所示，或者可以由多個元件制成。
轉(zhuǎn)子16的轉(zhuǎn)鼓端部件28在其上具有第一外徑44、第二外徑46、第三外徑47和第四外徑48。旋轉(zhuǎn)軸或者軸50沿著縱向從轉(zhuǎn)鼓端部件28向外延伸，并且通過花鍵51或者其他公知的方式與轉(zhuǎn)鼓端部件28嚙合。轉(zhuǎn)鼓端部件28和軸50也可以一體形成。
第一臺肩54形成在第一外徑44和第二外徑46之間的轉(zhuǎn)子16的轉(zhuǎn)鼓端部件28上。第二臺肩56形成在第二外徑46和第三外徑47之間的轉(zhuǎn)鼓端部件28上。第三臺肩57形成在第三外徑47和第四外徑48之間。
軸環(huán)58布置在轉(zhuǎn)鼓端部件28的一部分上并且具有外徑62，該外徑與轉(zhuǎn)鼓端部件28上的第一外徑44的大小基本上相同，但是本發(fā)明并不限定為這樣一種結(jié)構(gòu)。
軸環(huán)58具有孔63，穿透該孔優(yōu)選地將其加工成這樣的尺寸，即使得軸環(huán)壓靠在轉(zhuǎn)鼓端部件28的第三外徑47上，從而將密封和軸承組件10保持在適當(dāng)?shù)奈恢??？梢匝刂鴱较蛲ㄟ^軸環(huán)58鉆一孔65并且該孔伸入到轉(zhuǎn)鼓端部件28，以容納鎖緊銷67，從而將軸環(huán)鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｒ虼?，軸環(huán)58和轉(zhuǎn)鼓端部件28一起旋轉(zhuǎn)，并且由此和軸50一起旋轉(zhuǎn)，并且可以把軸環(huán)58當(dāng)作轉(zhuǎn)子16的一部分，因?yàn)樗羞@些部件形成為一個旋轉(zhuǎn)元件。連接軸環(huán)58也可以使用其他方式，例如使軸環(huán)與轉(zhuǎn)鼓端部件28螺紋接合，等等。
考慮到密封和軸承組件10的公差，軸環(huán)58的側(cè)面60與臺肩56稍微隔開一點(diǎn)距離，如圖2所示。
這樣，由托架軸承66將轉(zhuǎn)鼓28和軸50支撐在端架22內(nèi)。軸承66如圖示那樣為錐形滾柱軸承，但是也可以使用其他的軸承結(jié)構(gòu)。軸承66定位在鄰近第三臺肩57的轉(zhuǎn)鼓端部件28的第四外徑48上。本領(lǐng)域中公知的一種鎖緊環(huán)或者螺紋套筒64與端架22內(nèi)的螺紋面42螺紋接合，并且用來以公知的方式鎖定每一軸承66。
現(xiàn)在參考圖1和2，可以說，第一臺肩54和轉(zhuǎn)鼓端部件26的第二外徑46以及軸環(huán)58的側(cè)面60共同限定轉(zhuǎn)子16上的旋轉(zhuǎn)面68，該旋轉(zhuǎn)面在端架22內(nèi)的第一孔38中旋轉(zhuǎn)，因此可以將該孔稱作固定面38。可以看到，旋轉(zhuǎn)面68和固定面38形成在轉(zhuǎn)子16的轉(zhuǎn)鼓端部件28和殼體14的端架22之間的大致環(huán)形的密封腔70。本發(fā)明的密封和軸承組件10布置在密封腔70內(nèi)。
現(xiàn)在參考圖2和3，下面將詳細(xì)描述密封和軸承組件10的第一實(shí)施例。
密封和軸承組件10包括具有密封面74的圓環(huán)72，該密封面的尺寸被制造成能夠緊密裝配在固定面38內(nèi)，優(yōu)選在它們之間形成金屬-金屬密封。因此，在第一實(shí)施例中的圓環(huán)72是固定不動的。圓環(huán)72具有穿透其自身的孔76，該孔76與第二外徑46徑向間隔開。
圓環(huán)72在其相對側(cè)面上還限定一對環(huán)形外部凹槽80以及一對在其相對側(cè)面上的環(huán)形內(nèi)部凹槽82。徑向延伸的座圈接合面84在凹槽82和80之間延伸。
第一座圈或者外圈86這樣布置在圓環(huán)72和第一臺肩54之間，以使第一座圈基本上平整地與第一臺肩54接觸。第一座圈86具有延伸進(jìn)入外部凹槽80的外部環(huán)形部分88以及延伸進(jìn)入內(nèi)部凹槽82的基本同軸的內(nèi)部環(huán)形部分90，它們不與這兩個凹槽的底部接觸。環(huán)形部分88和90以及凹槽80和82制造成這樣的尺寸，即在它們之間限定有狹窄的間隙91。間隙91的尺寸制造成能夠提供最小的流動或者泄漏路徑穿過。
外圈86在其上具有基本平坦的支承面92，其也可以稱作第一支承面92。第二座圈或者內(nèi)圈94布置在限定在外圈86的環(huán)形部分88和92之間的凹部95內(nèi)，以使內(nèi)圈基本上平整地與圓環(huán)72上的座圈接合面84接觸。第二座圈94在其上具有基本平坦的支承面96。支承面96也可以稱作第二支承面96，其面對第一支承面92。
軸承罩98縱向布置在第一和第二支承面92和96之間，徑向布置在第一座圈86的環(huán)形部分90和88之間。多個支承元件100以本領(lǐng)域中公知的方式布置在限定在軸承罩98內(nèi)的支承開口102中。在優(yōu)選實(shí)施例中，支承元件100是滾柱軸承，從而形成滾柱推力軸承，雖然實(shí)際上沒有施加推力載荷，但是本發(fā)明并非想要僅僅限制為滾柱軸承。例如但不是限制，也可以使用球軸承。
布置在圓環(huán)72和軸環(huán)58的側(cè)面60之間的是另一外圈86、內(nèi)圈94、軸承罩98和支承元件100，這些元件與前述的元件實(shí)質(zhì)上相同。
在工作中，機(jī)器12組裝如圖所示。如上所述，轉(zhuǎn)子16的最外部分比殼體20的長度略微短一些，所以沿著縱向的任何載荷不能引起該轉(zhuǎn)子與殼體端面36的不希望的接合。而是由支承軸承66來吸收沿著縱向的任何載荷。軸承66也吸收轉(zhuǎn)子16上的徑向負(fù)載。
由在密封面74和在殼體14內(nèi)的固定面38之間的金屬-金屬密封或者最小泄漏來提供在腔室18內(nèi)的流體密封。由穿透密封和軸承組件10的迷宮狀流動路徑來提供附加的流體密封。就是說，在殼體14內(nèi)的流體壓力(如圖2中所示，從左面施加)將使流體穿過包括間隙91的密封和軸承組件10流向右面。任何泄漏的流體必須流過外圈86的環(huán)形部分88和外部凹槽80之間的間隙91、第一座圈86和環(huán)形部分88之間、第一和第二支承面92和96之間的軸承罩98和支承元件100周圍、第二座圈94和第一座圈86的環(huán)形部分90之間，經(jīng)過在環(huán)形部分90和內(nèi)部凹槽82之間的另一間隙91、在圓環(huán)72的內(nèi)孔76和轉(zhuǎn)鼓端部件28的第二外徑之間的間隙104。從這里開始，流體必須沿著相反的方向經(jīng)過在圓環(huán)72另一側(cè)的軸承部件。以精密的公差制造所有這些部件的尺寸，從而經(jīng)過該流動通道會有明顯的壓力下降，這樣會導(dǎo)致在圓環(huán)72右側(cè)相對較小的壓力和最小的泄漏。發(fā)生的流體流動也可以為支承元件100和支承面92和96提供潤滑，還可以為托架軸承66提供潤滑。
為了基本上沒有泄漏的理想應(yīng)用，可以將公知的旋轉(zhuǎn)密封106布置在軸環(huán)58和固定面38之間，或者布置在其他某一位置。
盡管第一種實(shí)施形式的密封和軸承組件10已經(jīng)被描述為具有某些旋轉(zhuǎn)部件和固定部件，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，這些旋轉(zhuǎn)和固定部件可以反過來，并且該密封和軸承組件10將起相同的作用。
現(xiàn)在參考圖4，該圖示出了本發(fā)明的密封和軸承組件的第二實(shí)施例，并且整體用標(biāo)號200表示。為了解釋的目的，第二實(shí)施形式的組件200如圖所示地布置在一臺旋轉(zhuǎn)機(jī)器202中，該機(jī)器在此也稱作機(jī)器202。
象上面描述的第一實(shí)施例一樣，只有在此公開的機(jī)器202的零部件才是理解該密封和軸承組件的工作所必須的零部件。應(yīng)該理解，該機(jī)器202可以是任何一種旋轉(zhuǎn)機(jī)器，比如泵或者渦輪機(jī)，而該密封和軸承組件200實(shí)際上適合任何一種旋轉(zhuǎn)機(jī)器，并且本發(fā)明并非想要將其限定為任一特定的機(jī)器202。因此，如圖所示，機(jī)器202具有固定的殼體204，其內(nèi)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)元件206，在此也稱為轉(zhuǎn)子206。轉(zhuǎn)子206適合在被限定在固定殼體204內(nèi)的腔室208中旋轉(zhuǎn)。腔室208通常充滿流體。
殼體204包括外殼210，該外殼在其相對兩端由端架或端部元件212封閉。這樣，端架212形成殼體204的端部或側(cè)面。用本領(lǐng)域中公知的多個緊固件214將端架212連接到殼體210上?？梢詫⒈绢I(lǐng)域中公知的一種墊圈(未示出)放置在每一個端架212和殼體210之間，從而將那里密封住。
轉(zhuǎn)子206具有外表面216，其裝配在殼體204的腔室208內(nèi)。轉(zhuǎn)子206具有面朝外的轉(zhuǎn)子端面218，其面對在端架212上的相應(yīng)殼體端面220。殼體210的總長度比轉(zhuǎn)子206的整個長度稍微長一些，從而轉(zhuǎn)子端面218和殼體端面220之間不會接觸。在殼體204內(nèi)的腔室208比轉(zhuǎn)子206上的外表面216大。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以看出，轉(zhuǎn)子206在殼體204內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。殼體204的端架212在其內(nèi)具有第一孔222和較小的第二孔224。端架212可以是如圖4中所示的單一元件，或者可以由多個元件制成。
旋轉(zhuǎn)軸或者軸226沿著縱向從轉(zhuǎn)子206向外延伸，并且通過花鍵228或者其他裝置與該轉(zhuǎn)子嚙合。轉(zhuǎn)子206和軸226也可以一體形成。軸226上具有外徑230。
由托架軸承232將軸226以及轉(zhuǎn)子206支撐在相應(yīng)的端架212內(nèi)的每一端。軸承232布置在軸226的第一外徑230上，并且位于端架212的第一孔222內(nèi)。軸承232的定位和鎖定在本領(lǐng)域中是公知的，并且對于理解本發(fā)明來講，不需要更多的說明。
轉(zhuǎn)子206在其上限定有環(huán)形凹部形式的旋轉(zhuǎn)面234。凹部234包括外部凹槽236和內(nèi)部凹槽238。外部凹槽236和內(nèi)部凹槽238大致同軸。徑向延伸的座圈接合面240限定在外部凹槽236和內(nèi)部凹槽238之間。座圈接合面240基本上平行于殼體端面220。殼體端面220也可以稱作固定面220。可以看到，凹部或者旋轉(zhuǎn)面234和固定面220形成在轉(zhuǎn)子206和端架212之間大致環(huán)形的密封腔242。
現(xiàn)在來詳細(xì)描述第二實(shí)施形式的密封和軸承組件200。
密封和軸承組件200包括第一座圈或者外圈244、第二座圈或者內(nèi)圈246以及布置在內(nèi)圈和外圈之間的軸承罩248。軸承罩限定有多個支承開口250，并且多個支承元件252布置在支承開口內(nèi)。第二實(shí)施形式的密封和軸承組件200的這些部件與第一實(shí)施形式的密封和軸承組件100的第一座圈86、第二座圈94、軸承罩98以及支承元件100實(shí)質(zhì)上相同。
第一座圈244具有延伸進(jìn)入外部凹槽236的外部環(huán)形部分254以及延伸進(jìn)入內(nèi)部凹槽238的基本同軸的內(nèi)部環(huán)形部分256，它們不與這兩個凹槽的底部接觸。環(huán)形部分254和256以及凹槽236和238制造成這樣的尺寸，即在它們之間限定有狹窄的間隙258。間隙258的尺寸制造成通過其提供最小的流動或者泄漏路徑。
外圈244在其上具有基本平坦的支承面260，其也可以稱作第一支承面260。第二座圈246布置在凹部234內(nèi)，以使第二座圈基本上平整地與轉(zhuǎn)子206上的座圈接合面240接觸。第二座圈246在其上具有基本平坦的支承面262。支承面262也可以稱作第二支承面262，其面對第一支承面260。
軸承罩248縱向布置在第一和第二支承面260和262之間，徑向布置在第一座圈244的環(huán)形部分254和256之間。如第一實(shí)施例那樣，支承元件252是滾柱軸承，從而形成滾柱推力軸承，但是本發(fā)明并非想要將其僅僅限制為滾柱軸承。例如但不是限制，也可以使用球軸承。
在工作中，機(jī)器202組裝成如圖4所示。如上所述，轉(zhuǎn)子206比殼體210略微窄一些。因此，沿著縱向的載荷將由軸承232來吸收，該軸承也吸收徑向載荷。
由通過密封和軸承組件200的迷宮狀流動路徑來提供在腔室242內(nèi)的流體密封。就是說，殼體204內(nèi)的流體壓力將使流體沿徑向朝密封和軸承組件200的內(nèi)部流動。任何泄漏的流體必須從外圈244的環(huán)形部分254和外部凹槽236之間流過相應(yīng)的間隙258，流過第一和第二支承面260和262之間的軸承罩248和支承元件252周圍，以及在第一座圈244的環(huán)形部分256和內(nèi)部凹槽238之間流過另一間隙258。以精密的公差制造所有這些部件的尺寸，從而經(jīng)過該流動通道會有明顯的壓力下降，這樣會導(dǎo)致徑向朝向密封和軸承組件200內(nèi)部相對較小的壓力和最小的泄漏。發(fā)生的流體流動也可以為支承元件252和支承面260和262提供潤滑，還可以為托架軸承232提供潤滑。
盡管第二實(shí)施形式的密封和軸承組件200已經(jīng)被描述為具有某些旋轉(zhuǎn)部件和固定部件，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以看出來，這些旋轉(zhuǎn)和固定部件可以反過來，并且該密封和軸承組件200將起相同的作用。
因此，顯然，本發(fā)明的密封和軸承組件可以很好地實(shí)現(xiàn)上述的目的和好處以及其固有的特點(diǎn)。為了本公開的目的，已經(jīng)描述了本發(fā)明目前優(yōu)選的實(shí)施例，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在部件的布置和結(jié)構(gòu)方面，可以進(jìn)行許多改變。所有這些改變都包括在所附的權(quán)利要求書的范圍和精神內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鄰近旋轉(zhuǎn)面和固定面使用的密封件，該密封件包括具有密封面的圓環(huán)，用于將所述固定面的至少一部分和所述密封面之間基本上密封住，所述的圓環(huán)在其上還具有座圈接合面；第一座圈，其適合與所述旋轉(zhuǎn)面的至少一部分接合并且與其一起旋轉(zhuǎn)；第二座圈，其適合與所述的座圈接合面接合；以及布置在所述第一和第二座圈之間的多個支承元件。
2.如權(quán)利要求1所述的密封件，還包括其內(nèi)限定有多個支承開口的軸承罩，該軸承罩布置在所述的第一和第二座圈之間，其中所述支承元件布置在所述支承開口內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的密封件，其特征在于，所述的密封面是所述圓環(huán)的外圓周表面。
4.如權(quán)利要求1所述的密封件，其特征在于，所述的第一座圈在其上具有基本平坦的第一支承面；所述的第二座圈在其上具有基本平坦的第二支承面；和所述的第一和第二支承面基本上平行。
5.如權(quán)利要求3所述的密封件，其特征在于，所述支承元件與所述的第一和第二支承面接合。
6.如權(quán)利要求4所述的密封件，其特征在于，所述支承元件是滾柱。
7.如權(quán)利要求1所述的密封件，其特征在于，所述的第一座圈在其中限定有凹部，和所述的第二座圈和支承元件布置在所述的凹部內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1所述的密封件，其特征在于，所述的圓環(huán)在其中限定有一對環(huán)形凹槽，并且第一座圈包括一對環(huán)形部分，每一個所述的環(huán)形部分延伸進(jìn)入一個所述的凹槽內(nèi)。
9.如權(quán)利要求8所述的密封件，其特征在于，所述的凹槽基本上同軸。
10.如權(quán)利要求8所述的密封件，其特征在于，所述環(huán)形部分的端部與所述凹槽的底面間隔開。
11.如權(quán)利要求8所述的密封件，其特征在于，所述圓環(huán)的座圈接合面位于所述凹槽之間。
12.如權(quán)利要求1所述的密封件，其特征在于，所述支承元件是滾柱。
13.如權(quán)利要求1所述的密封件，其特征在于，所述的座圈接合面就是設(shè)置在所述圓環(huán)相對側(cè)面上的一對座圈接合面中的一個；所述的第一座圈是與所述圓環(huán)的相對側(cè)面上的旋轉(zhuǎn)面的不同部分接合的一對第一座圈中的一個；所述第二座圈是布置在所述圓環(huán)的相對側(cè)面上且與相應(yīng)的一個所述的座圈接合面接合的一對第二座圈中的一個；和所述的支承元件布置在相應(yīng)的一組所述第一和第二座圈之間。
14.一種裝置，其包括固定殼體，其內(nèi)具有殼體密封面；可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)子；圓環(huán)，其上具有圓環(huán)密封面，以便沿著所述的殼體密封面的至少一部分基本上實(shí)現(xiàn)密封，并且在其上還具有軸承座圈接合面；第一軸承座圈，其適合與所述的轉(zhuǎn)子的至少一部分接合并且與其一起旋轉(zhuǎn)；第二軸承座圈，其適合與所述的座圈接合面接合；其內(nèi)限定多個支承開口的軸承罩，該軸承罩布置在第一和第二軸承座圈之間；以及多個支承元件，它們布置在所述的支承開口內(nèi)。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述的殼體密封面基本上為圓柱形，和所述的圓環(huán)密封面與所述的殼體密封面基本上同軸。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述的圓環(huán)密封面為所述圓環(huán)的外圓周表面。
17.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述的第一軸承座圈在其上具有基本平坦的第一支承面；所述的第二軸承座圈在其上具有基本平坦的第二支承面；和所述的第一和第二支承基本平行。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述支承元件與所述第一和第二支承面接合。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，所述支承元件是滾柱。
20.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述的第一軸承座圈在其內(nèi)限定一凹部，和所述的第二軸承座圈、軸承罩和支承元件布置在所述凹部內(nèi)。
21.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述的圓環(huán)在其內(nèi)限定一對基本同軸的環(huán)形凹槽；和所述的第一軸承座圈包括一對環(huán)形部分，每一所述的環(huán)形部分延伸進(jìn)入一個所述凹槽內(nèi)。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述環(huán)形部分的端部與面對的所述凹槽的底面限定了在它們之間的間隙。
23.如權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于，所述圓環(huán)的所述座圈接合面位于所述凹槽之間。
24.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述支承元件為滾柱。
25.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述的座圈接合面是設(shè)置在該圓環(huán)的相對側(cè)面上的一對座圈接合面中一個；所述的第一座圈是與在所述圓環(huán)相對側(cè)面上的轉(zhuǎn)子的不同部分接合的一對第一座圈中的一個；所述的第二座圈是布置在所述圓環(huán)的相對側(cè)面上且與相應(yīng)一個所述的座圈接合面接合的一對第二座圈中的一個；和所述的軸承罩是布置在相應(yīng)的一組所述第一和第二軸承座圈之間且支承元件布置在該軸承罩的支承開口內(nèi)的一對軸承罩中的一個。
26.一種鄰近旋轉(zhuǎn)座圈接合面和固定面使用的密封件，該密封件包括第一座圈，其適合與所述旋轉(zhuǎn)座圈接合面和所述固定面之一接合，所述的第一座圈限定外部環(huán)形部分和內(nèi)部環(huán)形部分；第二座圈，其適合與所述旋轉(zhuǎn)座圈接合面和所述固定面中的另一個表面接合，所述的第二座圈布置在所述第一座圈的所述環(huán)形部分之間；以及布置在所述第一和第二座圈之間的多個支承元件。
27.如權(quán)利要求26所述的密封件，還包括其內(nèi)限定多個支承開口的軸承罩，該軸承罩布置在所述的第一和第二座圈之間，其中所述的支承元件布置在所述的支承開口內(nèi)。
28.如權(quán)利要求26所述的密封件，其特征在于，所述的第一座圈在其上具有基本平坦的第一支承面；所述的第二座圈在其上具有基本平坦的第二支承面；和所述的第一和第二支承面基本上平行。
29.如權(quán)利要求28所述的密封件，其特征在于，所述的支承元件與所述的第一和第二支承面接合。
30.如權(quán)利要求28所述的密封件，其特征在于，所述支承元件是滾柱。
31.如權(quán)利要求26所述的密封件，其特征在于，所述的旋轉(zhuǎn)座圈接合面和所述固定面之一限定了其內(nèi)的一對環(huán)形凹槽；和所述第一座圈的每一環(huán)形部分延伸進(jìn)入一個所述的凹槽內(nèi)。
32.如權(quán)利要求31所述的密封件，其特征在于，所述環(huán)形部分基本上同軸。
33.如權(quán)利要求31所述的密封件，其特征在于，所述環(huán)形部分的端部尺寸制造成能夠與所述凹槽的底面隔開。
34.如權(quán)利要求26所述的密封件，其特征在于，所述支承元件為滾柱。
全文摘要
一種用在這種類型的旋轉(zhuǎn)機(jī)器中的密封和軸承組件，即該機(jī)器具有在固定殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。該轉(zhuǎn)子和殼體限定其內(nèi)的密封腔，密封和軸承組件安裝在該密封腔內(nèi)。該組件包括適合與轉(zhuǎn)子上的旋轉(zhuǎn)面或者固定面接合的第一軸承座圈；適合與該旋轉(zhuǎn)面或者固定面中的另一個接合的第二座圈；以及布置在所述第一和第二座圈之間的多個支承元件?？梢允褂幂S承罩，其內(nèi)限定多個支承開口，該軸承罩布置在第一和第二座圈之間，其中該支承元件布置在支承開口內(nèi)。最好支承元件為滾柱。在一實(shí)施例中，密封和軸承組件也可以包括圓環(huán)，其沿著殼體內(nèi)的固定面基本上實(shí)現(xiàn)密封，其中該圓環(huán)限定其上的座圈接合面，第一軸承座圈與旋轉(zhuǎn)面接合，第二軸承座圈與座圈接合面接合。在優(yōu)選實(shí)施例中，該組件具有在圓環(huán)的相對側(cè)面上的第一座圈及相應(yīng)的第二座圈和支承元件和/或軸承罩。將軸承部件的尺寸加工成這樣，以使穿過其的任何流體流動或者泄漏是最小的。
文檔編號F16C33/78GK1547649SQ02816764
公開日2004年11月17日 申請日期2002年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月2日
發(fā)明者蘭茨·J·小斯圖爾特, 蘭茨 J 小斯圖爾特 申請人:頓瑞特制造有限公司