專利名稱：密封套的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及密封件，且更具體地涉及用于起動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)的密封套。
背景技術(shù)：
由氣輪機(jī)提供動(dòng)力的飛機(jī)通常包括機(jī)械驅(qū)動(dòng)的附屬齒輪箱，該齒輪箱連接諸如電 動(dòng)起動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)之類的附屬系統(tǒng)。密封套通常位于起動(dòng)機(jī)_發(fā)電機(jī)內(nèi)來(lái)為使附屬齒輪箱 和起動(dòng)機(jī)_發(fā)電機(jī)相互連接的軸結(jié)構(gòu)提供旋轉(zhuǎn)密封。盡管在正常運(yùn)行過(guò)程中密封套是有效的，但密封套必須能經(jīng)受由機(jī)組人員啟動(dòng)的 起動(dòng)機(jī)_發(fā)電機(jī)從附屬齒輪箱的機(jī)械分離?？身憫?yīng)于例如起動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)故障而執(zhí)行所述 的由機(jī)組人員啟動(dòng)的機(jī)械分離，如果不分離，該起動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)故障將成為附屬齒輪箱和 發(fā)動(dòng)機(jī)上的阻力。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的示例性方面的用于發(fā)電機(jī)的密封套包括限定環(huán)形腔的外殼。軸向負(fù) 載彈簧和密封環(huán)在環(huán)形腔內(nèi)使得軸向負(fù)載彈簧偏壓密封環(huán)。根據(jù)本發(fā)明的示例性方面的用于密封套的密封套件，密封套具有限定了環(huán)形腔的 外殼，該密封套件包括可插入到環(huán)形腔內(nèi)的軸向負(fù)載彈簧，可插入到環(huán)形腔內(nèi)的密封環(huán)， 使得該密封環(huán)被軸向負(fù)載彈簧偏壓，和能鄰近環(huán)形腔安裝的保持環(huán)，使得能克服軸向負(fù)載 彈簧的偏壓將密封環(huán)保持在環(huán)形腔內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的示例性方面的發(fā)電機(jī)包括限定旋轉(zhuǎn)軸線的主轉(zhuǎn)子。沿著旋轉(zhuǎn)軸線從 主轉(zhuǎn)子延伸的輸入軸。分離離合器，其可選擇性地操作以沿著旋轉(zhuǎn)軸線將第一軸部從所述 輸入軸的第二軸部分開(kāi)，第一軸部限定軸凸緣。密封套包括限定了環(huán)形腔的外殼。軸向負(fù) 載彈簧和密封環(huán)在環(huán)形腔內(nèi)使得軸向負(fù)載彈簧偏壓密封環(huán)，從而使得密封環(huán)由軸向負(fù)載彈 簧偏壓以與軸凸緣接觸。根據(jù)本發(fā)明的示例性方面的安裝發(fā)電機(jī)輸入軸的方法包括將密封套安裝到發(fā)電 機(jī)，使得密封套的環(huán)形腔內(nèi)的密封環(huán)被偏壓以與通向發(fā)電機(jī)的輸入軸的軸凸緣接觸。


各種特征將從所公開(kāi)的非限定性實(shí)施例的以下具體描述變得對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員 來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)。伴隨具體描述的附圖可被簡(jiǎn)要描述如下圖1是氣輪機(jī)的起動(dòng)機(jī)_發(fā)電機(jī)的總體等距截面視圖；圖2是帶有根據(jù)本發(fā)明的密封套的起動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)的正視圖；圖3是密封套的立體圖；圖4是密封套的分解圖；圖5A是沿圖2中的線5-5獲取的密封套的截面視圖；圖5B是圖5A的局部放大圖6是起動(dòng)機(jī)_發(fā)電機(jī)的截面視圖；圖7是接合密封套的輸入軸部分的等距視圖；和圖8是圖示了防旋轉(zhuǎn)槽的密封環(huán)的正視圖。
具體實(shí)施例方式圖1示意性地圖示了諸如氣輪機(jī)的用于推進(jìn)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)10。雖然在所公開(kāi)的非 限定性實(shí)施例中討論了用于推進(jìn)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，但應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明還適用于其它的渦 輪發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造，例如包括用于動(dòng)力產(chǎn)生的汽輪機(jī)、噴氣渦輪機(jī)、低旁路渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦 輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)等。氣輪機(jī)10支撐附屬的齒輪箱12，齒輪箱12安裝到發(fā)電機(jī)14上，發(fā)電機(jī)14用于 起動(dòng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)10或在由渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)10驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生電流。發(fā)電機(jī)14例如可以是包括在 主定子繞組18的附近旋轉(zhuǎn)的主轉(zhuǎn)子組件16的可變頻發(fā)電機(jī)(VFG)或可變頻起動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī) (VFSG) 0當(dāng)主轉(zhuǎn)子組件16旋轉(zhuǎn)時(shí)，在主定子繞組18內(nèi)產(chǎn)生電壓。發(fā)電機(jī)14可另選地包括 或還包括在公共軸26上的諸如勵(lì)磁系統(tǒng)22和DC系統(tǒng)24的其它系統(tǒng)。這種類型的VFG可 特別適用于飛機(jī)應(yīng)用。密封套28(圖2)安裝到發(fā)電機(jī)14上來(lái)為軸26提供旋轉(zhuǎn)密封，軸26使附屬的齒 輪箱12和發(fā)電機(jī)14相互連接。用緊固件F將密封套28可去除地安裝到發(fā)電機(jī)14上以便 于替換(圖3)。參照?qǐng)D4，密封套28通常包括外殼30、密封環(huán)32、軸向負(fù)載彈簧34、墊圈35、0型 環(huán)36和保持環(huán)38。密封環(huán)32、軸向負(fù)載彈簧34、墊圈35和0型環(huán)36都安裝在環(huán)形腔40 內(nèi)，環(huán)形腔40限定了腔內(nèi)徑40ID和腔外徑400D，環(huán)形腔40圍繞由外殼30限定的軸開(kāi)口 44 (圖5A和5B)。環(huán)32、軸向負(fù)載彈簧34、墊圈35和0型環(huán)36經(jīng)常作為套件一起提供，這 便于密封套28的修理。參考圖5A和5B，密封環(huán)32包括由密封環(huán)突出部42限定的密封表面32S。密封 表面32S為軸部26A的軸凸緣26F的旋轉(zhuǎn)提供界面(圖6)，軸凸緣26F在密封表面32S 上旋轉(zhuǎn)，同時(shí)密封環(huán)32保持在旋轉(zhuǎn)靜止位置。在所公開(kāi)的非限定性實(shí)施例中，密封環(huán)32 可由METCAR制造，METCAR是由位于美國(guó)紐約的Ossining金屬化碳公司(Metallized CarbonCorporation of Ossining)制造的一系列固態(tài)、無(wú)油、自潤(rùn)滑材料的商標(biāo)名。可通過(guò)用分離離合器D (在圖1和6中示意性地示出)使軸部26A和26B之間軸 向分開(kāi)而分離軸26，分離離合器D分開(kāi)配合的軸向齒29A、29B(圖7)。當(dāng)軸26在分離離合 器D (在圖1和6中示意性地示出)處被機(jī)械地分離時(shí)，申請(qǐng)人確定軸部26A可快速地軸向 移動(dòng)，該移動(dòng)方式產(chǎn)生沖擊負(fù)載?？焖僖苿?dòng)被施加到密封套28，密封套28此時(shí)可能使密封 環(huán)附著(bind)或沉降(bottom out)在其它密封套硬件上。這可能在密封環(huán)內(nèi)施加不期望 的負(fù)載，這些負(fù)載可能導(dǎo)致密封環(huán)突出部破裂。本文公開(kāi)的密封套28和特征使密封環(huán)32 上的應(yīng)力最小化，從而借此減少或消除與分離事件相關(guān)的沖擊負(fù)載作用。軸向負(fù)載彈簧34沿著由軸開(kāi)口 44限定的軸線A偏壓墊圈35和密封環(huán)32。在所 公開(kāi)的非限定實(shí)施例中，軸開(kāi)口 44限定2. 0英寸(50mm)的直徑尺寸S。密封環(huán)尾部46由密封環(huán)尾部?jī)?nèi)徑46ID和密封環(huán)尾部外徑460D限定。密封環(huán)尾 部?jī)?nèi)徑46ID將0型環(huán)36限制在密封環(huán)尾部46和密封環(huán)尾部?jī)?nèi)徑46ID之間。軸向負(fù)載彈簧34將墊圈35偏壓在密封環(huán)尾部46上以將0型環(huán)36限制在其中。保持環(huán)38被安裝在 腔40附近以確保密封環(huán)32被保持在腔40內(nèi)并借此在從發(fā)電機(jī)14上去除密封套28時(shí)維 持密封套28作為單個(gè)的單元。密封環(huán)外徑320D包括密封環(huán)外徑階梯表面48，該表面鄰近腔外徑400D?？刂泼?封環(huán)外徑320D到腔內(nèi)徑40ID的間隙以產(chǎn)生在密封環(huán)外徑320D上的接觸，使得密封環(huán)內(nèi)徑 32ID不接觸腔內(nèi)徑40ID。在所公開(kāi)的非限定實(shí)施例中，密封環(huán)外徑階梯表面48和該間隙 允許腔40內(nèi)的不對(duì)準(zhǔn)角度X為1.9度。即，如果密封環(huán)32傾斜或偏離中心線A，那么密封 環(huán)外徑320D將接觸腔外徑400D同時(shí)密封環(huán)內(nèi)徑32ID不接觸腔內(nèi)徑40ID。這阻止了作用 在密封環(huán)32上的會(huì)以其它方式通過(guò)附著在密封環(huán)內(nèi)徑32ID上而引起的拉伸載荷。這種接 觸增加了壽命，因?yàn)槊芊猸h(huán)32在壓縮方面通常強(qiáng)于拉伸方面。密封環(huán)突出部42還限定密封環(huán)內(nèi)徑階梯表面50，密封環(huán)內(nèi)徑階梯表面50向腔內(nèi) 徑40ID的內(nèi)部徑向延伸但小于尺寸S以限定為延伸的密封表面32S。密封表面32S被制 造成沒(méi)有劃痕和缺口。密封環(huán)突出部42以及密封表面32S由密封環(huán)突出部?jī)?nèi)徑42ID和密 封環(huán)突出部外徑420D限定以足夠大的截面，該截面顯著地減小了應(yīng)力梯級(jí)。截面320D到 32ID、46ID到460D、和46ID到槽52是足夠大的。槽52的大小也被形成為阻止460D上的 機(jī)械加工痕跡。所有這些特征之間的混合(半徑)顯著地減小了應(yīng)力梯級(jí)。在一個(gè)非限定性尺寸實(shí)施例中，密封環(huán)突出部?jī)?nèi)徑42ID的直徑尺寸在2. 0和2. 2 英寸(51-56mm)之間而密封環(huán)突出部外徑420D的直徑尺寸在2. 3和2. 7英寸(58_69mm) 之間。在非限定性尺寸實(shí)施例中，密封環(huán)突出部外徑尺寸D和密封環(huán)突出部?jī)?nèi)徑尺寸d之 間的比率在1. 1 1和1. 5 1之間。密封環(huán)32的深度32D和腔40的深度40D之間的尺寸Z被限定成阻止密封環(huán)32 沉降在除軸向負(fù)載彈簧34之外的任何部件上。在一個(gè)非限定性尺寸實(shí)施例中，在密封環(huán)突 出部42和外殼面56之間的深度尺寸Z的最小值是0. 03英寸(0. 762mm)。參照?qǐng)D8，密封環(huán)32限定多個(gè)防旋轉(zhuǎn)槽52，這些防旋轉(zhuǎn)槽52與倒圓的突片54相 互作用，這些倒圓的突片54從腔外徑400D向內(nèi)延伸。在所公開(kāi)的非限定性實(shí)施例中，四個(gè) 防旋轉(zhuǎn)槽52圍繞密封環(huán)32的周長(zhǎng)等距地設(shè)置。應(yīng)當(dāng)理解，也可以另選地提供任何數(shù)量的 防旋轉(zhuǎn)槽52。防旋轉(zhuǎn)槽52限定了整圓弧以減少應(yīng)力梯級(jí)。用光滑表面拋光工藝對(duì)防旋轉(zhuǎn)槽52 進(jìn)行拋光，使得表面沒(méi)有缺口。即，防旋轉(zhuǎn)槽52限定了密封環(huán)32內(nèi)的光滑表面光潔度以減 小應(yīng)力梯級(jí)。防旋轉(zhuǎn)槽52的長(zhǎng)度還允許密封環(huán)32在分離事件中隨輸入軸凸緣26F移動(dòng)以 阻止附著和應(yīng)力。防旋轉(zhuǎn)槽52還減小了密封環(huán)32的重量以進(jìn)一步減少?zèng)_擊負(fù)載。大量的測(cè)試已經(jīng)證明了密封環(huán)32的堅(jiān)固性。應(yīng)當(dāng)理解的是，本申請(qǐng)的密封套28不限于與特定類型的旋轉(zhuǎn)機(jī)器結(jié)合使用。因 此，雖然為了便于解釋而將本發(fā)明描寫和描述為在起動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)中使用，但是應(yīng)當(dāng)理解 的是，它也可以在許多其它機(jī)器中使用，這些機(jī)器包括但不限于，氣輪機(jī)、輔助動(dòng)力單元、渦 輪增壓機(jī)、增壓器、空氣循環(huán)機(jī)器、交流發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、集成恒速驅(qū)動(dòng)發(fā)生器和各 種類型的齒輪箱。應(yīng)當(dāng)理解的是，諸如“前”、“后”、“上”、“下”、“在......上”、“在......下”等的
相對(duì)位置術(shù)語(yǔ)都參考車輛的正常運(yùn)行姿態(tài)且不應(yīng)被理解成其它的限定性。
應(yīng)當(dāng)理解的是，在所有附圖中相同的參考數(shù)字表示相應(yīng)的或相似的元件。還應(yīng)當(dāng) 理解的是雖然在圖示的實(shí)施例中公開(kāi)的特定的部件設(shè)置，但其它設(shè)置也可以從此受益。雖然示出了、描述了并要求保護(hù)了特定的步驟順序，但應(yīng)當(dāng)理解的是，除非另有說(shuō) 明，否則可以以任何順序，單獨(dú)地或組合地，執(zhí)行這些步驟，且仍將從本公開(kāi)受益。前面的描述本質(zhì)上是示例性的而非由其中的限制所限定。雖然本文公開(kāi)了各種非 限定性實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到根據(jù)上述教導(dǎo)的各種變型和變化都將落入所附 權(quán)利要求的范圍。因此應(yīng)當(dāng)理解的是，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以以不同于所特別描述 的方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，應(yīng)當(dāng)研究所附權(quán)利要求以確定真實(shí)范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
一種用于發(fā)電機(jī)的密封套，包括外殼，其限定了環(huán)形腔；在所述環(huán)形腔內(nèi)的軸向負(fù)載彈簧；和在所述環(huán)形腔內(nèi)的密封環(huán)，所述密封環(huán)由所述軸向負(fù)載彈簧偏壓。
2.如權(quán)利要求1所述的密封套，其中所述密封環(huán)包括密封環(huán)突出部，該密封環(huán)突出部 限定了密封環(huán)突出部?jī)?nèi)徑和密封環(huán)突出部外徑，所述密封環(huán)突出部?jī)?nèi)徑向所述環(huán)形腔的環(huán) 形腔內(nèi)徑的內(nèi)側(cè)徑向延伸，而所述密封環(huán)突出部外徑與所述環(huán)形腔的環(huán)形腔外徑隔開(kāi)以限 定密封表面和密封環(huán)外徑。
3.如權(quán)利要求2所述的密封套，其中所述密封環(huán)突出部?jī)?nèi)徑和所述密封環(huán)突出部外徑 限定了所述密封環(huán)突出部外徑和所述密封環(huán)突出部?jī)?nèi)徑之間的比率在1. 1 1和1.5 1 之間。
4.如權(quán)利要求1所述的密封套，其中所述密封環(huán)包括密封環(huán)突出部，該密封環(huán)突出部 限定了密封環(huán)突出部?jī)?nèi)徑和密封環(huán)突出部外徑，所述密封環(huán)突出部外徑和所述密封環(huán)突出 部?jī)?nèi)徑之間的比率在1.1 1和1.5 1之間。
5.如權(quán)利要求1所述的密封套，其中所述密封環(huán)包括密封環(huán)外徑，所述密封環(huán)外徑限 定了鄰近環(huán)形腔外徑定位的密封環(huán)外徑階梯表面。
6.如權(quán)利要求5所述的密封套，其中控制所述密封環(huán)外徑階梯表面到腔內(nèi)徑的間隙以 在所述密封環(huán)內(nèi)徑接觸所述環(huán)形腔內(nèi)徑前產(chǎn)生所述密封環(huán)外徑上的與所述環(huán)形腔外徑的 接觸。
7.如權(quán)利要求6所述的密封套，其中所述密封環(huán)外徑階梯表面的大小設(shè)計(jì)成提供允許 的不對(duì)準(zhǔn)。
8.如權(quán)利要求7所述的密封套，其中所述允許的預(yù)定不對(duì)準(zhǔn)在所述環(huán)形腔內(nèi)大約是2度。
9.如權(quán)利要求5所述的密封套，其中控制所述密封環(huán)外徑階梯表面到腔內(nèi)徑的間隙以 僅在所述密封環(huán)外徑上產(chǎn)生與所述環(huán)形腔外徑的接觸。
10.如權(quán)利要求1所述的密封套，其中所述密封環(huán)限定多個(gè)防旋轉(zhuǎn)槽，這些防旋轉(zhuǎn)槽與 相應(yīng)的多個(gè)突片相互作用，這些突片從所述環(huán)形腔外徑向內(nèi)延伸，所述多個(gè)防旋轉(zhuǎn)槽的每 一個(gè)都限定了整圓弧。
11.如權(quán)利要求1所述的密封套，還包括位于所述環(huán)形腔的內(nèi)徑、所述密封環(huán)和所述軸 向負(fù)載彈簧之間的O型環(huán)。
12.用于密封套的密封套件，所述密封套具有限定了環(huán)形腔的外殼，包括軸向負(fù)載彈簧，其可插入到所述環(huán)形腔內(nèi)；密封環(huán)，其可插入到所述環(huán)形腔內(nèi)以用所述軸向負(fù)載彈簧偏壓所述密封環(huán)；和保持環(huán)，其能鄰近所述環(huán)形腔安裝，以克服所述軸向負(fù)載彈簧的所述偏壓將所述密封 環(huán)保持在所述環(huán)形腔內(nèi)。
13.如權(quán)利要求12所述的密封套件，還包括可位于所述環(huán)形腔的內(nèi)徑、所述密封環(huán)和 所述軸向負(fù)載彈簧之間的O型環(huán)。
14.如權(quán)利要求12所述的密封套件，還包括可位于所述密封環(huán)和所述軸向負(fù)載彈簧之 間的墊圈。
15.一種發(fā)電機(jī)，包括 限定旋轉(zhuǎn)軸線的主轉(zhuǎn)子；輸入軸，其沿著所述旋轉(zhuǎn)軸線從所述主轉(zhuǎn)子延伸；分離離合器，其可選擇性地操作以沿著所述旋轉(zhuǎn)軸線將第一軸部從所述輸入軸的第二 軸部軸向地分開(kāi)，所述第一軸部限定軸凸緣； 密封套，其包括 外殼，其限定了環(huán)形腔； 在所述環(huán)形腔內(nèi)的軸向負(fù)載彈簧；在所述環(huán)形腔內(nèi)的密封環(huán)，所述密封環(huán)由所述軸向負(fù)載彈簧偏壓以與所述軸凸緣接觸。
16.如權(quán)利要求15所述的發(fā)電機(jī)，其中所述密封環(huán)包括密封環(huán)突出部，該密封環(huán)突出 部限定了密封環(huán)突出部?jī)?nèi)徑和密封環(huán)突出部外徑，所述密封環(huán)突出部?jī)?nèi)徑向所述環(huán)形腔的 環(huán)形腔內(nèi)徑的內(nèi)側(cè)徑向延伸，而所述密封環(huán)突出部外徑與所述環(huán)形腔的環(huán)形腔外徑隔開(kāi)以 限定密封表面和密封環(huán)外徑。
17.如權(quán)利要求16所述的發(fā)電機(jī)，其中所述密封環(huán)突出部?jī)?nèi)徑和所述密封環(huán)突出部 外徑限定了所述密封環(huán)突出部外徑和所述密封環(huán)突出部?jī)?nèi)徑之間的比率在1.1 1和 1.5 1之間。
18.—種密封發(fā)電機(jī)輸入軸的方法，包括將密封套至少部分地插入發(fā)電機(jī)部件，使得在所述密封套的環(huán)形腔內(nèi)的密封環(huán)被偏壓 以與通向所述發(fā)電機(jī)部件的輸入軸的軸凸緣接觸；和用至少一個(gè)緊固件將所述密封套固定在所述發(fā)電機(jī)上。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述密封環(huán)被保持在所述環(huán)形腔內(nèi)以阻止所述密 封環(huán)在所述環(huán)形腔內(nèi)沉降。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括用保持環(huán)將所述密封環(huán)保持在所述環(huán)形腔內(nèi)使得所述密封套在所述插入步驟中為單 個(gè)單元。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括根據(jù)環(huán)形腔內(nèi)徑設(shè)計(jì)密封環(huán)外徑階梯表面的大小以在所述密封環(huán)內(nèi)徑將接觸所述環(huán) 形腔內(nèi)徑之前在所述密封環(huán)外徑上產(chǎn)生與所述環(huán)形腔外徑的接觸。
全文摘要
密封套，用于發(fā)電機(jī)，包括限定環(huán)形腔的外殼。軸向負(fù)載彈簧和密封環(huán)在環(huán)形腔內(nèi)使得軸向負(fù)載彈簧偏壓密封環(huán)。
文檔編號(hào)F01D25/00GK101881187SQ201010173708
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者H·R·范德齊登 申請(qǐng)人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司