CN101652590A - 具有受压唇部的双重密封 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及确保壳体(10)与可旋转地安装在所述壳体(10)上的轴(14)之间密封的密封装置(12)，密封装置包括第一唇式垫圈和第二唇式垫圈(24、26)，第一唇式垫圈和第二唇式垫圈(24、26)沿着轴向并排布置在壳体(10)与轴(14)之间。本发明的特征在于，密封装置还包括装置(45、46、48)，装置(45、46、48)将压缩气体流(F)传输到由第一唇式垫圈(24)、第二唇式垫圈(26)和轴的外表面(22)限定的环形壳体(38)中，使得在所述轴(14)的旋转过程中，气体流(F、F1、F2)适于将这两个唇式垫圈(24、26)中的至少一个从所述轴(14)的外表面上(22)上稍微抬起以便使气体流(F、F1、F2)从腔体(38)中流出。

Description

具有受压唇部的双重密封
技术领域
本发明涉及密封垫圈领域，具体地说，涉及径向摩擦垫圈。
更具体地说，本发明涉及用于提供壳体与可旋转地安装在所述壳体中的轴之间的密封的密封装置，所述密封装置包括第一环形唇部和第二环形唇部，第一环形唇部和第二环形唇部沿着轴向并排地布置在壳体与轴之间。
背景技术
在下文中，形容词“轴向的”和“径向的”是相对于轴的旋转轴线的方向而言的。
传统上，唇式垫圈被用来通过与轴接触为罩子提供密封性。
因为在轴与垫圈的唇部之间存在摩擦，所以轴的旋转造成唇式垫圈的磨损，并且需要更换垫圈，尤其是为了避免漏油。
这种油泄露对环境是有害的并且还会对未被适当润滑的诸如大齿轮之类的旋转部件造成损坏。
当将这种装置安装到直升机涡轮发动机上时直升机需要取消行动以便更换垫圈，这会产生期望避免的成本。
发明内容
本发明旨在提供与现有技术相比具有较长使用寿命的密封装置。
本发明利用如下事实实现了该目的：即本发明的密封装置还包括将压缩气体流传输到由第一唇式垫圈、第二唇式垫圈和轴的外表面所限定的环形壳体中的装置，从而在所述轴的旋转期间，所述气体流适于将两个唇式垫圈中的至少一个从所述轴的外表面上稍微抬起以便使所述气体流从腔体中流出，用于传输所述压缩气体流的装置还包括在环形唇式垫圈之一被损坏的情况下对所述压缩空气的流速进行限制的隔板。
因此，在轴旋转期间，两个唇式垫圈中的至少一个(优选地为这两个)由于在唇式垫圈与轴的外表面之间流动的气体流而从轴的外表面上抬起，从而有利地消除了轴与密封装置之间的摩擦。
尽管唇式垫圈抬起，利用从腔体流出并趋于将外部颗粒保持在腔体外部的气体流，有利地保留了密封功能。因此可以理解到，油或灰尘颗粒不能在一个方向或另一个方向上通过密封装置。
因此，与现有技术装置相比，根据本发明密封装置磨损明显较慢，从而具有延长使用寿命的效果。
此外，当轴不旋转时，仅利用环形唇式垫圈与轴的外表面接触的事实获得密封性。由于在轴与密封装置之间无摩擦，此时不需要对腔体加压。
优选地，在通道中或在通道的端部之一处布置隔板。
在本发明密封装置的正常工作期间，气体的流速由唇式垫圈的唇部的抬起距离来限制。
如果两个唇部之一被损坏，则气体流速会突然增大，造成不期望的气体损失。
借助于隔板，在唇式垫圈之一被损坏的情况下有利地限制气体的流速。
优选地，第一唇式垫圈包括第一唇部，而第二唇式垫圈包括第二唇部，并且第一唇部和第二唇部被设计为在所述轴的轴向上延伸并同时彼此背离地延伸。
因此，在气体流从腔体中流出时，是第一唇部和第二唇部从轴的外表面上抬起。
有利的是，用于传输所述压缩气体流的装置包括布置在第一唇式垫圈和第二唇式垫圈之间的通道，所述通道与压缩气体源连接。
优选地，所述通道在两个唇式垫圈之间沿着径向延伸。
本发明还提供包括壳体和可旋转地安装在所述壳体上的轴的直升机涡轮发动机，所述涡轮发动机还包括根据本发明的密封装置。
有利地，本发明的涡轮发动机还包括压缩气体源，所述压缩气体源向将压缩气体流传输所述环形腔体中的装置送气。
以优选但非排它的方式，所述压缩气体源是位于压缩级的出口处的分接点。
还可以在不脱离本发明范围的情况下提供外部压缩气体源。
附图说明
在阅读了以非限制性实例给出的实施例的如下描述后可以更好地理解本发明并更清楚地了解其优点。参照附图做出描述，其中：
图1是内部安装有旋转轴的直升机涡轮发动机壳体的详细视图，该涡轮发动机包括根据本发明的密封装置；以及
图2示出了设置有根据本发明的密封装置的涡轮发动机。
具体实施方式
图1示出了诸如直升机之类的飞行器的涡轮发动机52的减速齿轮11的壳体10的细节，该壳体具有安装在内部的根据本发明的密封装置12。很明显，该附图仅示出了如何使用本发明装置的一个非限制性实例。
如图1所示，轴14具有旋转轴线A，并且尤其借助于支承件16而被安装成在壳体10中旋转。
具体地说，壳体10对应于涡轮发动机的减速齿轮11的壳体，即轴14的位于支承件附近的端部18被设计成与齿轮连接，而相对端部20是用于与向直升机的转子传递扭矩的轴连接的动力输出部。
换句话说，动力输出端部20位于涡轮发动机52之外，而在减速齿轮11的罩子21附近的端部18位于涡轮发动机52之内。
为了对位于减速齿轮11的罩子21中的旋转元件进行润滑，在罩子中注入油，从而使涡轮发动机52的该部分容纳空气/油环境。
出于对环境和机械的考虑，防止油从减速齿轮11的壳体10漏出是合适的。
避免灰尘或其它不需要的颗粒进入到减速齿轮11的罩子21中也是合适的，否则将存在对减速齿轮11的大齿轮53造成损坏的危险。
根据本发明，为了做到上述情况，布置在壳体10与轴14之间的密封装置12用于防止损失油以及外来颗粒进入到减速齿轮11的罩子中的情况发生，同时相对于现有技术的密封装置还具有较长的使用寿命。
出于这个目的，密封装置12包括第一环形唇式垫圈24和第二环形唇式垫圈26，这两个垫圈并排地布置在壳体10与轴14之间并且还位于共同的轴线上，可以理解到它们的共同轴线大致对应于轴14的轴线A。
优选的是，环形唇式垫圈24和26是径向接触垫圈并且优选地由弹性体制成。
第一环形唇式垫圈24和第二环形唇式垫圈26优选地紧固到套筒28上，套筒28沿轴向布置在壳体10的孔30中，并且在固定到壳体10上的端板32与支承件16之间，将套筒28本身牢固地保持在壳体10上。
从图1中可以看出，第一环形唇式垫圈24和第二环形唇式垫圈26具有各自的第一唇部34和第二唇部36，第一唇部34和第二唇部36沿着轴14的轴向延伸并且还彼此背离地延伸。
此外，唇部34和36形成为具有在图1中以虚线绘制的第一位置，其中每个唇部均与轴14的外表面22接触以便提供对减速齿轮11的罩子21的密封。
根据本发明，唇部34和36在轴14不旋转时优选地处于各自的第一位置上。换句话说，在各自的第一位置上，唇部34和36提供了壳体10与轴14之间的静态密封。
可以理解到，在各自的第一位置上，第一唇部34防止外来颗粒进入到罩子21中，而第二唇部36防止油滴从减速齿轮11的罩子21中漏出。
在特别有利的方式中，唇部34和36适于位于图1中以实线绘制的第二位置，在这个位置，唇部34和36从轴14的外表面22抬起。
优选地，唇部34和36在轴14旋转时位于各自的第二位置上。
为了做到这一点，借助于将压缩气体流F引入到环形腔体38中的装置40对由第一唇部34、第二唇部36、以及轴14的外表面22限定的所述环形腔体加压。
所述装置包括通道40，该通道形成于位于套筒28内的肋42中，所述肋42占据与轴14的轴线A正交的平面从而该通道40大致径向地延伸。
参照图1，可以看出通道40的第一端部44敞开到环形腔体38中，而通道40的与第一端部44相对的第二端部43经由设置在壳体10中的径向管48与连接件46连接。
连接件46经由管道45与压力源连接，如图2所示，在本实例中，该压力源是位于涡轮发动机52的压缩机50的出口处的分接点49。
换句话说，该实例中的气体对应于在经压缩机50压缩的空气中减少的空气部分。
使用压缩机50的出口作为压力源的优点是可以省略使用外部压力源，但是在本发明的范围内使用外部压力源是完全可能的。
根据本发明，传输到腔体38中的气体流F具有足够将唇部34和36从轴14的外表面22上抬起的压力。
因此，借助于图1所示的箭头可以理解到，气体流F将唇部34和36从轴14的外表面22上抬起以从腔体38中流出。
更确切地说，离开腔体38的气体流优选地包括第一环形流F1和第二环形流F2，第一环形流F1沿着轴向从涡轮发动机52流出，第二环形流F2在与第一环形流F1相反的方向沿轴向朝罩子21内部流动。
因此，可以理解到，借助于本发明，第一流F1防止外部颗粒进入减速齿轮11的罩子21中，而第二流F2防止油滴从罩子21中漏出，因而即使在当唇部34和36位于它们的第二位置上时被抬起的情况下也保证密封性。
如上所述，因为唇部34和36在轴14旋转时有利地从轴14上抬起，由于在轴旋转时没有摩擦，环形唇式垫圈24和26的磨损很少。
因此，与现有技术相比，本发明的密封装置具有更长的使用寿命。
有利的是，本发明的密封装置还包括用于在唇部34和36中一个或另一个被损坏时对压缩气体的流速进行限制的隔板D。

Claims (7)

1.一种密封装置(12)，其在壳体(10)与可旋转地安装在所述壳体(10)上的轴(14)之间提供密封，所述密封装置包括第一唇式垫圈和第二唇式垫圈(24、26)，第一唇式垫圈和第二唇式垫圈(24、26)沿着轴向并排布置在所述壳体(10)与所述轴(14)之间，所述密封装置的特征在于还包括装置(45、46、48)，所述装置(45、46、48)将压缩气体流(F)传输到由第一唇式垫圈(24)、第二唇式垫圈(26)和所述轴的外表面(22)限定的环形壳体(38)中，使得在所述轴(14)的旋转过程中，所述气体流(F、F1、F2)适于将这两个唇式垫圈(24、26)中的至少一个从所述轴(14)的外表面上(22)上稍微抬起以便使所述气体流(F、F1、F2)从所述腔体(38)中流出，并且用于传输所述压缩气体流(F)的装置(45，46，48)还包括隔板(D)，所述隔板(D)在环形唇式垫圈(34、36)之一被损坏的情况下对所述压缩空气的流速进行限制。
2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，
第一唇式垫圈(24)包括第一唇部(34)，而第二唇式垫圈(26)包括第二唇部(36)，并且第一唇部和第二唇部(34、36)被设计为在所述轴(14)的轴向上延伸并同时彼此背离地延伸。
3.根据权利要求2所述的密封装置，其特征在于，
用于传输所述压缩气体流(F)的所述装置(45、46、48)包括布置在第一唇式垫圈和第二唇式垫圈之间的通道(48)，所述通道(48)与压缩气体源(49、50)连接。
4.一种直升机涡轮发动机(52)，其包括壳体(10)和可旋转地安装在所述壳体上的轴(14)，所述直升机涡轮发动机的特征在于还包括根据权利要求1至3中任一项所述的密封装置(12)。
5.根据权利要求4所述的直升机涡轮发动机，其特征在于，还包括压缩气体源(49、50)，所述压缩气体源向用于将压缩气体流(F)传输到所述环形腔体(38)中的装置(45、46、48)送气。
6.一种直升机涡轮发动机，其具有根据权利要求5所述的压缩级，所述直升机涡轮发动机的特征在于，所述压缩气体源是位于所述压缩级(50)的出口处的分接点(49)。
7.一种涡轮发动机，其特征在于包括根据权利要求1至3中任一项所述的装置。
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