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1、(10)申请公布号 CN 102459969 A (43)申请公布日 2012.05.16 C N 1 0 2 4 5 9 9 6 9 A *CN102459969A* (21)申请号 201080021028.3 (22)申请日 2010.05.06 0908201.7 2009.05.13 GB F16J 15/34(2006.01) (71)申请人约翰起重机英国有限公司 地址英国斯劳夫 申请人阿尔法拉瓦尔股份有限公司 (72)发明人 ND夸姆比 K克林滕斯特德特 (74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人薛峰 傅永霄 (54) 发明名称 密封组件 (57) 摘。
2、要 一种用于在一对可相对旋转的元件之间提 供密封的密封组件，具有第一密封环(30)，其以 密封关系、不可旋转地且用于限制轴向运动地安 装到元件中第一个；第二密封环(50)，其以轴向 对齐关系固定到第一密封环，第二密封环以密封 关系、不可旋转地且用于限制轴向运动地安装到 元件第二个；第一弹性装置，与第二密封环关联， 轴向朝第一密封环推第二密封环；第二弹性装置 (40)，其作用于第一密封环水泥管，远离第二密封 环推第一密封环，以将第一和第二密封环间隔开； 离心致动器(20)，与第一密封环关联，离心致动 器包括第一密封环和与其相关的元件之间的径向 延伸室(38)，室被连接到流体源，当元件相对于 彼此。
3、随流体在室内旋转时，室内流体的离心增压 将轴向负载施加到第一密封环，以抵靠第二弹性 装置轴向地推第一密封件，并使第一密封环的密 封面与第二密封环的密封面相密封接合。 (30)优先权数据 (85)PCT申请 进入国家阶段日 2011.11.11 (86)PCT申请的申请数据 PCT/GB2010/000886 2010.05.06 (87)PCT申请的公布数据 WO2010/130969 EN 2010.11.18 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书4页 附图5页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 5 页 1/2页 。
4、2 1.一种用于在一对可相对旋转的元件之间提供密封的密封组件，其包括：第一密封 环，其以密封关系、不可旋转地且用于所限制的轴向运动地安装到元件的第一个上；第二密 封环，其以轴向对齐的关系安装到第一密封环，所述第二密封环以密封关系、不可旋转地且 用于所限制的轴向运动地安装到元件的第二个上；第一弹性装置，其与第二密封环相关联， 以朝着第一密封环轴向地推第二密封环；第二弹性装置，其作用在第一密封环上，以远离第 二密封环推第一密封环，从而隔开第一和第二密封环；以及离心致动器，其与第一密封环相 关联，所述离心致动器包括在第一密封环和与其相关联的元件之间的径向延伸的室，所述 室被连接到流体源，从而当元件相。
5、对于彼此随着流体在室内旋转的时候，室内流体的离心 增压将轴向负载施加到第一密封环，以抵靠第二弹性装置轴向地推第一密封环，以及使得 第一密封环的密封面与第二密封环的密封面相密封接合。 2.如权利要求1所述的密封件，其中，设置用于导致流体在离心致动器的室中旋转的 装置。 3.如权利要求2所述的密封组件，其中，离心致动器被安装用于随着旋转元件旋转。 4.如权利要求3所述的密封组件，其中，叶片与致动器的室相关联。 5.如权利要求2所述的密封组件，其中，可相对旋转的元件中的一个是静止的，离心致 动器相对于静止元件被安装，在旋转元件上设置装置，用于导致流体在离心致动器的室中 旋转。 6.如上述权利要求中任。
6、一项所述的密封组件，其中，设置用于泵送流体到离心致动器 的室内的装置，以便增强离心致动器的离心增压。 7.如权利要求6所述的密封组件，其中，用于导致流体在致动器的室中旋转的装置包 括多个叶片中的一个，这些叶片倾斜于旋转方向，以便泵送流体到致动器的室中。 8.如上述权利要求中任一项所述的密封组件，其中，致动器包括轴向延伸的凹部，第一 密封环可滑动地位于所述凹部中，径向延伸的室被限定在凹部的底部与第一密封环的背面 之间，所述室开口于第一密封环的内直径，第一密封环相对于其外周边上的凹部而被密封。 9.如权利要求8所述的密封组件，其中，弹性的O形环位于轴向延伸的凹部的外周边壁 中的轴向凹槽中，该O形环。
7、密封地接合在第一密封环的外周边上的截头锥形表面，截头锥 形表面远离凹部的底部而直径减少，从而O形环将施加轴向负载到第一密封环，使得朝向 凹部中的底部且远离第二密封环推第一密封环。 10.如权利要求1至7中任一项所述的密封组件，其中，离心致动器包括弹性的元件，该 弹性的元件固定在第一密封环的相邻径向面和与第一密封环相关联的元件之间，弹性的元 件限定了环形封套，该环形封套开口于内周边，从而，封套的离心增压将使其轴向膨胀，而 推动第一密封环与第二密封环相密封接合。 11.如权利要求10所述的密封组件，其中，封套由一对侧壁所限定，侧壁通过多个网结 构相互连接，网结构基于致动器的轴向膨胀而被拉紧，从而将。
8、轴向恢复力施加到第一密封 环，以在除去离心增压的时候远离第二密封环推第一密封环。 12.如上述权利要求中任一项所述的密封组件，其中，离心致动器的离心增压通过作用 于第一密封环上的弹性装置所施加的负载被平衡，从而第一密封环在预定旋转速度下移动 到与第二密封环相密封接合。 13.一种基本上如本文描述的密封组件，其参照附图中的图1到3、图4、图5和6或图 权 利 要 求 书CN 102459969 A 2/2页 3 7并如其所示。 权 利 要 求 书CN 102459969 A 1/4页 4 密封组件 技术领域 0001 本发明涉及一种密封组件，尤其涉及一种密封组件，其中一个密封环被轴向推动 到与第。
9、二密封环密封接合，以便当这些密封环相对于彼此旋转的时候这些环的密封面接合 而形成流密的密封。 背景技术 0002 通过这样的密封件，所密封的流体通常用于润滑该密封面，并且阻止产生热和过 度磨损。这在启动时存在问题，当密封环开始从静止旋转且没有流体在密封环的附近时候， 或者如果流体供应失败。 0003 解决该问题的一个方案是，在密封件的外部侧面设置阻挡腔，阻挡流体可为其提 供润滑。通过这种布置，阻挡流体在密封件关闭的时候存在或者仅仅在启动之前引入。尽 管这解决了启动时的问题，但是总是可能的是，阻挡流体的供给可能失败。 0004 WO 2008/013495公开了一种离心分离机，其中，一对密封环的。
10、密封面弹性地偏压 开，并且在离心分离机的元件彼此相互旋转的时候通过液体本体的旋转而被迫密封接合。 以这种方式，当离心分离机是静止的或者没有存在液体以润滑该密封面的时候，密封面将 彼此分离开，仅仅当这些元件旋转以及存在液体以润滑这些密封面的时候，这些密封面才 密封接合。使用这种结构的问题是，密封环上的闭合力与旋转速度成比例，这在高速的时候 导致了过度磨损和热量产生。 发明内容 0005 根据本发明的一个方面，一种用于在一对可相对旋转的元件之间提供密封的密封 组件，其包括：第一密封环，其以密封关系、不可旋转地且用于所限制的轴向运动地安装到 元件的第一个上；第二密封环，其以轴向对齐的关系安装到第一密。
11、封环，所述第二密封环以 密封关系、不可旋转地且用于所限制的轴向运动地安装到元件的第二个上；第一弹性装置， 其与第二密封环相关联，以朝着第一密封环轴向地推第二密封环；第二弹性装置，其作用在 第一密封环上，以远离第二密封环推第一密封环，从而隔开第一和第二密封环；以及离心致 动器，其与第一密封环相关联，所述离心致动器包括在第一密封环和与其相关联的元件之 间的径向延伸的室，所述室被连接到流体源，从而当元件相对于彼此随着流体在室内旋转 的时候，室内流体的离心增压将轴向负载施加到第一密封环，以抵靠第二弹性装置轴向地 推第一密封环，以及使得第一密封环的密封面与第二密封环的密封面相密封接合。 0006 通过上。
12、述限定的密封组件，当这些元件没有相对旋转的时候或者在致动器所限定 的室内没有流体的时候，则将没有离心增压以使第二密封环朝向第一和第二密封面被推 动，该密封面将通过作用在第二密封环上的第二弹性装置保持分离。当流体处于致动器所 限定的室中的时候，流体的离心增压将最终克服通过第二弹性装置施加的负载并闭合该密 封。第一弹性元件将限制通过离心增压施加的闭合力，否则这将随着旋转速度而增加，从而 避免了过度磨损和热量产生。 说 明 书CN 102459969 A 2/4页 5 0007 本发明的另一个优点是，通过第二弹性装置以及致动器施加的负荷可被选择，以 便在预定转速时密封件被闭合，以允许密封件在低速时保。
13、持打开，例如使得密封件得到冲 洗。 0008 按照本发明的一个优选实施例，致动器与旋转元件相关联。还可优选地设置用于 导致致动器室中流体旋转的装置。 0009 根据本发明的另一方面，可设置用于导致致动器的离心增压的液压增强的装置。 例如，基于密封环的相对旋转，可设置叶片，用于朝着致动器所限定的室的外部周围泵送流 体。 附图说明 0010 现在仅参照所附的附图举例来说描述本发明，其中： 0011 图1以剖面侧视图示出了根据本发明的密封组件的一个实施例； 0012 图2是沿着图1的线-的剖视图； 0013 图3以剖视侧视图示出了处于打开位置的图1中所示的密封组件； 0014 图4以剖视侧视图示出了。
14、根据本发明的密封组件的另一实施例； 0015 图5以剖视侧视图示出了根据本发明的密封组件的又一实施例； 0016 图6是使用在图5中所示出的实施例中的离心致动器的部分剖视透视图；以及 0017 图7示出了图1中所示出的密封组件的变形。 具体实施方式 0018 如图1至3中所示出的，密封组件10包括套构件12，其适于固定到旋转元件上并 相对于旋转元件密封，该旋转元件例如为轴，其并未示出。旋转元件通过静止元件(例如壳 体或容器(未示出)中的同轴孔而被安装用于旋转，该套12安装到旋转元件上用于随其 旋转。 0019 凸缘结构14设置在套12的一个端部处。通过一系列有角度间隔开的螺钉18，环 16以与。
15、凸缘结构14的外周边相密封的关系被固定。该环16与套12同轴地朝着其端部远 离凸缘结构14而延伸，以限定轴向延伸的凹部。一系列角度地隔开的径向叶片结构20形 成在凸缘结构14的面上，该凸缘结构暴露于环16的内部。 0020 处于自由端的环16的内周边阶梯状形成唇结构22，该自由端为远离凸缘结构14 的端部，该唇结构对于自由端向内间隔开。唇结构22与自由端之间的内表面具有截头锥形 表面24，该截头锥形表面朝着自由端直径减小。第一密封环30可滑动地位于环16中，其与 凸缘结构14形成轴向间隔关系，以提供环形室38。第一密封环30的外表面是阶梯形的，临 近凸缘结构14的端部处的第一部分32具有比唇结。
16、构22的内直径更大的外直径；第一密封 环30的另一端部处的第二部分34具有的外直径小于环16的最小内直径；以及截头锥形中 间部分36，其表面对应于环16的截头锥形表面24。从而第一密封环30在凸缘结构14与 唇结构22之间的环16中可轴向滑动。 0021 弹性的O形环40位于环形槽42中，该环形槽形成在垂直于截头锥形表面24的环 16中，该O形环40接合第一密封环30的截头锥形部分36。当位于图3中所示出的打开位 置上的时候，该O形环40接合第一密封环30的截头锥形表面，并且限制第一密封环30与 说 明 书CN 102459969 A 3/4页 6 相关元件12之间的旋转。 0022 当密封组。
17、件10处于闭合位置的时候，如图1中所示出，该O形环40被压缩在环形 槽42的底部与第一密封环30的截头锥形部分36之间。该O形环40与第一密封环30之 间以及O形环40与环16之间的摩擦将防止第一密封环30与环16之间，凸缘结构14、套 12与相应元件之间的相对旋转。 0023 第二密封环50被安装在承载圈52上，该承载圈可滑动地安装，用于在压盖环54 上轴向运动。承载圈52相对于压盖环54通过弹性的O形环56而被密封，该O形环位于压 盖环54中的圆柱表面中的环形槽58中。螺旋压缩弹簧60在压盖环54上的凸缘结构62 与承载圈52的外周边上的凸缘结构64之间作用，以将承载圈52和第二密封环50。
18、朝着第 一密封环30推进。套66固定到承载圈52内部的压盖环54上。该套66具有向外定向的 凸缘结构68，其位于从压盖环54间隔开的端部处，用于接合承载圈52上的向内定向的凸缘 结构70。套66上的凸缘结构68接合承载圈52上的凸缘结构70，以限制承载圈52和第二 密封环50朝着第一密封环30的运动。此外，压盖环54与弹簧60之间以及弹簧60与承载 圈52之间的摩擦接合，将阻止第二密封环50与压盖环54之间的相对旋转。 0024 压盖环54适于被固定到静止元件，并且相对于该静止元件被密封，其与套构件10 同轴。 0025 所述的密封件用于对密封环30、50内部中的流体提供密封。当旋转元件是静止。
19、的 或者旋转元件是旋转的但在密封环30、50的内侧上没有流体的时候，弹性的O形环40在环 30的部分36的截头锥形表面上的作用，将使得该环30朝着凸缘结构14，并使密封环30脱 离与密封环50的密封接合，使得第二密封环50朝着第一密封环30的运动受到了凸缘结构 68、70的接合的限制，如图3所示出。 0026 然而，当流体存在于密封环30和50内部的时候，环形室38形成了离心致动机，离 心作用使得流体流入室38，其位于凸缘结构14与第一密封环30之间，这产生了压力，该压 力将使得第一密封环30朝着第二密封环50被推动并与第二密封环50相接合。该O形环 40提供了环16与第一密封环30的部分36。
20、的截头锥形表面之间的密封。由于在凸缘结构 14与第一密封环30之间的室内的流体循环，离心增压通过叶片20而增强。 0027 该离心增压以及施加到密封面的产生的闭合力与旋转速度成比例。然而，为了避 免过度的闭合力和随后的过度磨损，第一密封环30朝着第二密封环50的运动受到唇结构 22限制，并且密封环30、50上的闭合力通过弹簧60被控制，如图1、3和4所示出。 0028 在图4中示出的变形中，环114对应于图1所示出的实施例的凸缘结构14，且适 于安装到例如壳体或容器的元件，该元件安装用于在第二静止元件上旋转，该第二静止元 件例如为与第一元件同轴安装的轴或输送管。环154对应于图1中所示出的实施。
21、例的压盖 环54，并适于安装在静止元件上，并且由此借助于弹性的O形环148或类似的密封装置被密 封。 0029 以其他方式，图4中所示出的密封组件与图1中所示出的相同，且以相同方式作 用。 0030 在图5和6所示出的第二实施例中，第一密封环230被固定到例如壳体或容器的 元件232，该元件被安装以在中心静止元件上旋转，该中心静止元件例如为轴或未示出的输 送管。借助于弹性的致动器234，第一密封环230固定到元件232，该致动器234被牢固地 说 明 书CN 102459969 A 4/4页 7 固定到元件232和密封环230的径向面上，例如通过粘合。 0031 弹性的致动器234模制为单件，。
22、并且具有环形的弹性封套236，其具有开口于其内 周边的轴向隔开的壁238。一系列网结构在封套236的壁238之间延伸，以形成一系列叶 片结构240，该封套位于轴向间隔开的位置处。如图6中所示出的，叶片结构240是螺旋形 的，并且被弯曲，以便相对于致动器234的旋转方向D，在致动器234的内周边处的叶片结构 240的端部引导致动器234的外周边处的叶片结构240的端部。该弹性的致动器围绕有环 242，该环安装以随着元件232旋转。 0032 第二密封环50相对于中心静止元件以图4中所描述的方式安装。 0033 在该实施例中，弹性致动器234轴向地被加工尺寸，以便当元件232静止的时候， 或者在不。
23、存在流体的情况下旋转的时候，密封环230以图3中所示出的方式从密封环50轴 向地隔开。 0034 然而，当元件232随着密封环230、50内的流体旋转时，离心作用将流体甩到弹性 的致动器封套236的封闭的外周边，这产生了将导致弹性的致动器膨胀的压力。该环242 限制了致动器234的径向膨胀，以便致动器234将轴向地膨胀，这使得密封环230与第二密 封环50相密封接合。除了离心增压，相对于旋转方向的叶片结构240的倾斜将把流体泵送 到封套236中，这进一步增加了其中的压力。 0035 当元件232停止旋转的时候或者流体从密封环230、50的内部排出的时候，叶片结 构在致动器轴向膨胀的时候被拉紧，。
24、其将从第二密封环50将密封环230拉出到类似于图3 中所示出的位置。 0036 在图7中所示出的修改的实施例中，第一密封环30的部分32中的一个或多个轴 向延伸的槽口44，与在环16的较大内直径部分的内周边中相应的轴向延伸肋46接合，以便 阻止第一密封环30、环16、凸缘结构14、套12与相应元件之间的相对旋转，而并不仅仅依靠 第一密封环30、环16和O形环40之间的摩擦。 0037 此外，套66上的轴向延伸肋72接合凸缘结构70中的相应形状的槽口74，以阻止 压盖环54与承载圈52和第二密封环50之间的相对旋转，而不是仅仅依靠压盖环54、承载 圈52与弹簧60之间的摩擦接合。 0038 在不。
25、脱离本发明的情况下可进行各种修改。例如，图1至4中所示出的致动器的 叶片可相对于旋转方向倾斜，以便引导泵送作用，该泵送作用增强了致动器的离心增压。另 外，图5和6中示出的致动器234的叶片结构240可以是径向的，以便致动器仅仅依靠离心 增压。当叶片240具有螺旋结构的时候，倾斜于旋转方向以便内部端部将引导外部端部的 直叶片，可用于导致泵送作用。 0039 当在上面的实施例中其如示出的优选地安装离心致动器用于随着旋转元件旋转 的时候，致动器可替换地安装在静止元件上，提供了装置(例如安装在旋转元件上的叶轮) 以引导致动器室中的流体的旋转。 说 明 书CN 102459969 A 1/5页 8 说 明 书 附 图CN 102459969 A 2/5页 9 图3 说 明 书 附 图CN 102459969 A 3/5页 10 图4 说 明 书 附 图CN 102459969 A 10 4/5页 11 图5 图6 说 明 书 附 图CN 102459969 A 11 5/5页 12 图7 说 明 书 附 图CN 102459969 A 12 。