密封组件制造技术

本发明专利技术提供了一种密封组件(2)，该密封组件包括第一部件(8)和与第一部件间隔开的第二部件(10)以限定用于将流体从密封组件的入口(14)转移到密封组件的出口(16)的通道(12)，其中，第一部件包括至少部分地限定通道的凹面(18)，并且其中，第二部件的任何部分都没有延伸到通道的由凹面界定的部分中。伸到通道的由凹面界定的部分中。伸到通道的由凹面界定的部分中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】密封组件
[0001]本专利技术涉及一种密封组件，尤其涉及一种利用流体涡流来阻止流体流动的非接触式密封组件。本专利技术进一步涉及形成密封组件的方法。此外，本专利技术涉及控制阀、叶轮组件、轴组件和具有密封组件的可变几何涡轮。
[0002]在处理加压流体的机器中，通常希望最大限度地减少两个相对可移动部件之间的泄漏；例如，在轴和衬套之间，或活塞和气缸之间，等等。在一些应用中，已知使用接触式密封件来防止运动部件之间的泄漏。接触式密封件通常包括放置在两个相对运动的部件之间的密封构件。在使用过程中，密封构件被推动与两个相对运动的部件接触，使得密封构件在它们之间形成坚固的屏障。密封构件的存在限制或防止流体从两个部件之间的空间泄漏。用于接触式密封件的常见密封构件的示例包括O形环和活塞环。然而，由于密封构件物理地接合两个部件，当两个部件相对于彼此移动时，摩擦将作用在两个部件之一或两者与密封构件之间的界面上，导致磨损。当密封构件磨损时，其密封效果会降低，因此接触式密封件中的密封构件通常需要更换。
[0003]在某些应用中，可能希望避免使用接触式密封件。例如，这可能是因为密封构件可能被放置在难以更换的位置，或者因为密封构件的磨损会导致被接触式密封件密封的流体不期望的污染。在这些应用中，已知提供非接触式密封件。非接触式密封件是不需要在要密封的两个部件之间进行物理接触的密封件。一些流体在非接触式密封件的两个部件之间泄漏是正常的，因此这种非接触式密封件不是“真正的”密封件，因为它们不能完全防止流体泄漏。然而，对于许多非接触式密封件，泄漏通过密封件的流体量通常被认为与密封件保持的流体量相比可以忽略不计。
[0004]迷宫式密封件是一种非接触式密封件。迷宫式密封件是通过在需要密封的两个部件之间形成曲折的泄漏路径而形成的。泄漏路径由被密封的两个部件的相对几何形状限定。通常，为了使泄漏路径“曲折”，泄漏路径包括多个方向变化。这些方向的变化对沿泄漏路径流动的流体造成局部破坏，从而对流体流动产生阻力。此外，需要密封的部件之间的距离通常相对较小，因此即使是泄漏路径的“平坦”部分也会由于高摩擦力(有时称为“管道摩擦”)而导致流动阻力。迷宫式密封件提供的防泄漏能力足以使两个部件之间的流体泄漏总速率达到可接受的水平，而无需在两个部件之间提供坚固的屏障。
[0005]为了提供曲折路径，通常形成迷宫式密封件的两个部件必须在一定程度上彼此重叠。这种重叠将导致部件相对于彼此的运动受到限制，从而限制了两个部件之间的运动自由。例如，在部件是轴和衬套的情况下，轴可以包括一个或多个周向花键，其被容纳在衬套的周向凹槽内。花键和凹槽之间的重叠意味着虽然轴可以相对于衬套旋转，但是轴相对于衬套的轴向运动受到限制。此外，沿轴传递的任何轴向力都可能导致轴的花键与衬套的凹槽结合，从而导致旋转阻力和轴与衬套的损坏。因此，在非接触式密封件中，通常需要精确控制轴相对于衬套的轴向位置，从而增加了密封组件的复杂性。
[0006]本专利技术的一个目的是消除或减轻与已知密封组件相关的，无论是在本文中还是在别处确定的一个或多个问题。本专利技术的另一个目的是提供一种替代的密封组件和/或密封方法。
[0007]涡轮是众所周知的用于将流动气体内的动能转化为有用功的装置。特别是，已知的涡轮将流动气体的动能转化为涡轮转子(或涡轮叶轮)的旋转。转子的旋转可以通过合适的连杆传递到任何适合做有用功的装置。这种装置的示例包括发电机(使得涡轮形成动力涡轮的一部分)和压缩机(使得涡轮形成涡轮增压器的一部分)。
[0008]如本领域公知的，涡轮增压器通过它们的涡轮接收来自内燃机的废气并因此使涡轮增压器的涡轮叶轮旋转以驱动压缩机叶轮旋转。压缩机叶轮吸入气体并对其加压，使得压缩机输出的气体与压缩机入口处的气体相比处于升高的压力(或增压)。涡轮增压器的压缩机的输出(即处于增压压力下的气体)可以被供给到内燃发动机的入口，涡轮增压器构成该内燃发动机的一部分。
[0009]在一些应用中，可能需要涡轮旁路阀来使涡轮所附接的发动机产生的废气绕过涡轮，使其流到发动机系统的下游部件，例如废气后处理系统，而不通过涡轮。通常，这种旁路阀被提供为提升阀或瓣式阀。然而，也已知将旁路阀设置为旋转式阀。这种旋转阀包括主体，该主体限定用于在阀的入口和阀的第一出口之间传输流体的主导管。主体还限定了横向于通过主导管的流动方向延伸的大致圆柱形的阀腔，以及流体连接到圆筒形孔的第二出口。第一出口将流体输送到涡轮的入口，而第二出口限定了旁路通道，该旁路通道绕过涡轮叶轮将流体直接输送到涡轮的出口。旋转阀还包括被支撑以围绕阀腔的纵向轴线旋转的阀构件。阀构件通常包括沿阀构件的弦从阀构件的一例延伸到另一侧的一个或多个通道，使得流体可以从入口转移到第一和/或第二出口。
[0010]已经发现，在使用过程中，一些废气可能会围绕阀构件的外部泄漏。这对涡轮的性能是有害的，例如在不需要旁路的运行条件期间废气泄漏到旁路通道中的情况。因此，并非所有废气都通过涡轮叶轮，因此在“无旁路”操作条件下涡轮的效率降低。
[0011]因此，本专利技术的另一个目的是消除或减轻旋转阀的缺点，特别是与涡轮机一起使用的旋转阀的缺点，无论是在本文中还是在别处指出。本专利技术的另一个目的是提供一种替代的旋转阀。
[0012]根据本专利技术的第一方面，提供了一种密封组件，包括第一部件和与第一部件间隔开的第二部件以限定用于将流体从密封组件的入口转移到密封组件的出口的通道，其中，第一部件包括至少部分地限定通道的凹面，并且其中，第二部件的任何部分都没有延伸到通道的由凹面界定的部分中。
[0013]“凹面”基本上是指形成在部件表面上的任何凹面几何形状。凹面构造成在通道中流动的流体(例如从密封组件的入口流到密封组件的出口的流体)中产生涡流。在凹面的区域中，通道的宽度在通道的总长度的一部分上被扩大。随着通道变宽，流动的雷诺数增加，导致湍流。因此，凹面的存在在流过密封组件的流体中产生湍流。凹面中的湍流流体会形成涡流，使流体因摩擦而失去能量。此外，由于涡流是低压，涡流会吸入通过的流体，导致流体在穿过凹面时走一条游荡的路径。因此，流动中涡流的存在阻碍了流体通过密封组件的总流速，从而对流体通过通道的泄漏产生阻力。因为流过通道的阻力是由涡流产生的，所以不需要接触式密封件在第一部件和第二部件之间密封。因此，密封组件可被描述为非接触式密封组件。
[0014]“由凹面界定的通道部分”是指由凹面本身的几何形状限定的自由空间的体积。换句话说，“由凹面界定的通道部分”可以限定在第一部件的限定凹面的部分和第一部件的假
想表面之间，该假想表面在凹面上方延伸并且如果凹面不存在则其将存在。例如，如果凹面是由第一部件形成的半球形凹口，则由半球形凹口界定的通道部分是由半球本身限定的空间区域。特别地，第二部件的任何部分都不存在于半球内，并且第二部件的任何部分都不能从半球的外部进入半球。应当理解，放置在第一部件和第二部件之间的任何中间部件都可以被视为第一或第二部件的限定部分。例如，如果中间部件不延伸到由第一部件限定的凹面中，则具有放置在第一部件和第二部件之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种密封组件，包括：第一部件和与第一部件间隔开的第二部件，以限定用于将流体从密封组件的入口转移到密封组件的出口的通道，其中，第一部件包括至少部分地限定通道的凹面，并且其中，第二部件的任何部分都没有延伸到通道的由凹面界定的部分中。2.根据权利要求1所述的密封组件，其中，第一部件和第二部件能够相对于彼此移动。3.根据权利要求2所述的密封组件，其中，密封组件限定了从入口到出口的流体流动方向，并且其中，第一部件和第二部件能够相对于彼此大致平行于流体流动方向移动。4.根据前述权利要求中任一项所述的密封组件，其中，凹面限定深度，并且第一部件和第二部件限定间隙，并且其中，凹面的深度与第一部件和第二部件之间的间隙的比率至少约为3∶1。5.根据前述权利要求中任一项所述的密封组件，其中，凹面限定细长的凹部。6.根据前述权利要求中任一项所述的密封组件，其中，凹面限定大致半圆形的横截面。7.根据前述权利要求中任一项所述的密封组件，其中，凹面限定不对称的横截面。8.根据前述权利要求中任一项所述的密封组件，其中，凹面在最小深度和最大深度之间平滑过渡。9.根据前述权利要求中任一项所述的密封组件，其中：凹面限定深度；第一部件和第二部件之间限定最小间隙；以及凹面的深度与第一部件和第二部件之间的最小间隙的比率在大约2.5∶1至大约3.75∶1的范围内。10.根据前述权利要求中任一项所述的密封组件，其中：通道限定长度；以及通道的长度与凹面的深度的比率至少约为20∶1。11.根据前述权利要求中任一项所述的密封组件，其中，凹面限定大约10μm至大约50μm范围内的表面粗糙度。12.根据前述权利要求中任一项所述的密封组件，其中，第一部件包括至少部分地限定通道的多个凹面。13.根据权利要求12所述的密封组件，其中，第一部件包括至少五个凹面。14.根据权利要求12或13所述的密封组件，其中，凹面串联设置在密封组件的入口和密封组件的出口之间。15.根据权利要求12至14中任一项所述的密封组件，其中，每个凹面限定在从入口到出口的方向上的宽度，并且其中，凹面的宽度大致相等。16.根据权利要求15所述的密封组件，其中，每个凹面限定中心，并且其中，凹面的中心彼此间隔开至少大约为凹面的宽度的两倍。17.根据权利要求12至16中任一项所述的密封组件，其中，多个凹面包括多个凹坑。18.根据权利要求12至17中任一项所述的密封组件，其中，多个凹面中的每一个限定深度，并且其中，两个或更多个相邻凹面的深度不同。19.根据前述权利要求中任一项所述的密封组件，其中，第二部件包括至少部分地限定
通道的凹面，并且其中，第一部件的任何部分都没有延伸到通道的由第二部件的凹面界定的部分中。20.根据权利要求19所述的密封组件，其中，第一部件的凹面限定第一深度，并且其中，第二部件的凹面限定第二深度，并且其中，第一深度不同于第二深度。21.根据前述权利要求中任一项所述的密封组件，其中，第二部件包括至少部分地限定通道的多个凹面。22.一种阀，包括：壳体，其限定阀腔、与阀腔相邻的入口、与阀腔相邻的主出口，所述阀腔限定纵向轴线，以及阀构件，其设置在阀腔内并被支撑以绕阀腔的纵向轴线旋转，阀构件和壳体在它们之间限定间隙；以及根据前述权利要求中任一项所述的密封组件，其中：壳体包括密封组件的第一部件和密封组件的第二部件中的一个，阀构件包括密封组件的第一部件和密封组件的第二部件中的另一个，以及间隙包括密封组件的通道。23.根据权利要求22所述的阀，其中，阀还包括与阀腔相邻的次出口。24.根据权利要求23所述的阀，其中，阀构件包括：位于阀构件的第一纵向端处的第一端壁，位于与阀构件的第一端相反的阀构件的第二纵向端处的第二端壁，以及在第一端壁和第二端壁之间延伸的腹板。25.根据权利要求24所述的阀，其中，第一端壁被具有第一纵向延伸轴的第一端盖容纳，并且其中，第二端壁被具有第二纵向延伸轴的第二端盖容纳，轴与壳体的纵向轴线对齐并且被构造成支撑阀构件以在阀腔内旋转。26.根据权利要求25所述的阀，其中，腹板包括第一部件，并且其中，第一部件的凹面由腹板的外表面限定。27.根据权利要求22至25中任一项所述的阀，其中，壳体包括套筒，并且其中，套筒包括第一部件。28.根据权利要求27所述的阀，其中，阀构件包括在壳体和套筒之间的内壳体，该内壳体和阀构件至少部分地形成由壳体容纳的匣。29.根据权利要求22至28中任一项所述的阀，其中，入口、...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗宾，
申请(专利权)人：康明斯有限公司，
类型：发明
国别省市：