[发明专利]柔性对准密封联轴器

说明书

一种用于柔性对准密封联轴器的密封件。密封件包括关于纵向轴线对称的环形构件。环形构件具有在第一轴向端部与第二轴向端部之间延伸轴向宽度的径向面向内的表面。在密封件的松弛状态下，径向面向内的表面具有不对称的大致凹形的V形截面并且由第一区段和第二区段限定。第一区段具有相对于平行于纵向轴线的线测量的第一密封件锥角。第二区段具有相对于平行于纵向轴线的另一条线测量的第二密封件锥角。第一密封件锥角小于第二密封件锥角。第一密封件锥角和第二密封件锥角中的每一个都大于零度且小于90度。

相关申请的交叉引用

本申请是2020年5月15日提交的共同拥有且共同未决的美国临时专利申请号63/025,505的非临时申请，并要求其优先权权益，该美国临时专利申请的内容通过援引以其全文并入本文。

技术领域

本发明涉及柔性对准密封联轴器，这些柔性对准密封联轴器用于将管道组件和子组件彼此结合，同时允许密封移动以补偿结构运动学和动态载荷，并且本发明具体涉及在600°F最高温度和200PSI最高压力下操作的低温/低压气动系统。

背景技术

现有技术的OEM发动机和飞行器气动系统利用作为波纹管和基于碳密封件的联轴器的组合建造的波纹管和/或联轴器。这种设计不提供对系统动态载荷的阻力，从而导致过早失效。此外，波纹管联轴器响应于动态的侧向偏移铰接而受到限制，并且针对扭转铰接而受到限制，从而当暴露于组合的动态载荷、振动和铰接时展现出裂纹。这些联轴器中的碳基密封件在动态载荷和振动下破碎，从而导致裂纹或过早且过度的磨损，冻结联轴器，并且这些碳基密封件使系统过载，从而导致可能在极端情况下导致管道裂纹和变形的疲劳和开裂。因此，波纹管联轴器可能疲劳和灾难性地失效，从而导致过度的系统泄漏并使压力显著下降到允许的极限以下。波纹管联轴器也无法产生轴向扭矩，轴向扭矩作为附加扭转载荷传递通过系统。

现有柔性联轴器设计的问题在于，在操作条件下，基于波纹管或碳环或套筒的联轴器很容易因联轴器的机械振动而开裂和断裂。基于碳密封件或套筒的联轴器过早失效较为频繁，而较持久的波纹管在失效时将导致灾难性的失效。为了维修系统，必须移除波纹管并用新单元替换，而碳环或套筒替换也需要联轴器移除。在这两种情况下，切割失效单元和重新焊接新的或维修过的单元需要特殊的和适当装备的车间和经认证维修设施。

因此，本领域需要一种密封的柔性对准联轴器，该密封的柔性对准联轴器含有能够耐受对机械应力和热应力以及振动的长期暴露而不会开裂、疲劳或断裂的密封环，并且需要具有一种密封的柔性对准联轴器，该密封的柔性对准联轴器能够在现场被拆开，并且使用标准的车间工具和技术来替换密封环，以消除对将联轴器从其附接的导管移除以发送到远处的经认证维修站的需要。

发明内容

本文披露了一种用于柔性对准密封联轴器的密封件。密封件包括关于纵向轴线L对称的环形构件。环形构件具有在第一轴向端部与第二轴向端部之间延伸轴向宽度W1的径向面向内的表面。在密封件的松弛状态下，径向面向内的表面具有不对称的大致凹形的V形截面并且由第一区段和第二区段限定。第一区段具有相对于平行于纵向轴线L的线L1测量的第一密封件锥角θ1，并且第二区段具有相对于平行于纵向轴线L的另一条线L2测量的第二密封件锥角θ2。第一密封件锥角θ1小于第二密封件锥角θ2。第一密封锥角θ1和第二密封锥角θ2中的每一个都大于零度且小于90度。

在一个实施例中，第一区段从第一点向相对于第一点径向向外且轴向向内的第二点倾斜。第二区段从第三点向相对于第三点径向向外且轴向向内的第四点倾斜。第二点和第四点轴向地位于第一点与第三点之间。

在一个实施例中，第一密封件锥角θ1是约10度。

在一个实施例中，第二密封件锥角θ2是约60度。

在一个实施例中，密封件具有底切凹槽，该底切凹槽位于第一区段与第二区段的接合处，并且定位在从第一轴向端部测量的环形构件的轴向宽度W1的约55％至约65％的距离W2处。

在一个实施例中，密封件具有底切凹槽，该底切凹槽位于第一区段与第二区段的接合处，并且定位在从环形构件的外表面到环形构件的径向最内表面测量的环形构件的径向厚度R1的约45％至约55％的距离R2处。