[发明专利]迷宫式密封装置和装配方式

说明书

有关申请的参者文献

本申请要求于1996年10月9日提交的美国临时申请流水号60/028,103的优先权。发明背景

1．发明领域

本发明涉及机械连接的密封装置，特别是涉及迷宫式密封装置以便在旋转轴和支承箱体之间提供动态密封装置，以及该密封装置的装置方法。

2．相关技术的背景

迷宫式的旋转轴密封在本领域众所周知。这类装置包括两个同心环结构，它们确定了一个转子和一个定子。转子与旋转轴密封啮合，定子与支承箱体密封啮合。特别地，成形的通道或槽形成在密封环的内表面，以形成在支承箱体的外部到支承箱体的内部间延伸的曲径或迷宫。迷宫式通道作为一种迷宫式阻挡层用于保持支承箱体内的液体润滑剂并防止杂质进入支承箱体。通道越复杂，杂质物质通过其结构进入支承箱体的机会就越少。制做更复杂的通道的一种方法是增加杂质物质必须经由的表面面积，即增加通道的长度。

通常，迷宫通道表面面积的大小要受到装配时该装置的两个元件之间机械互锁程度的限制。如果元件之间互锁的接触面积较小，在它们之间就只有很小的表面面积形成迷宫通道。相反，如果两个元件之间互锁的接触面积较大，在两个元件之间则有较大的表面面积形成更复杂的迷宫通道。

在现有技术迷宫式密封装置的实例中在转子和定子之间有一个较低程度的机械互锁，它公开在Orlowski的美国专利第4,466,620号上。在Orlowski的装置中，转子设有一个沿轴向延伸的环状凸缘，以便与在定子中形成的轴向延伸的辅助环状凹槽啮合。在现有技术的一个实例中，转子和定子之间有一较高程度的机械互锁，它公开在Fedorovich等的美国专利第5,316,317和5,431,414号上。这是机械式互锁，在装配期间的机械互锁是这样获得的通过最初加热定子的连接部分以增大它的直径。转子的连接部分然后定位在定子连接部分径向内侧。定子然后被冷却，以在两个元件之间产生互锁。

虽然Fedorovich等人的装置提供了一个复杂的迷宫通道，以防止了杂质从该结构中穿过，但是它的装配方式既费时间效率又低。因此，在本领域存在一种需要提供一个迷宫式的旋转轴密封，在这种密封中，它的元件之间有高度的机械互锁，它能够快速和高效率地进行装配。

本发明概要

本发明旨在提供一种放置在旋转轴和支承箱体之间的动态迷宫式密封装置。该装置包括用于密封地与支承箱体接合的定子和密封地与旋转轴接合的转子。复杂的迷宫通道确定在定子和转子之间，以阻止杂质通过该结构。定子在它的径向内部具有环状啮合凸缘，而转子在它的径向外部具有环状啮合凸缘。根据本发明的优选实施例，定子环状啮合凸缘和转子环状啮合凸缘具有互相作用的装置，以便使定子和转子机械互锁。一旦互锁后，环状啮合凸缘就构成迷宫通道的组成部分。

相互作用的装置最好包括外径向啮合切口，它形成在定子啮合凸缘上，和内径向啮合切口，它形成在转子啮合凸缘上。外径向啮合切口和内径向啮合切口包括辅助的斜啮合表面。定子啮合凸缘和转子啮合凸缘分别具有相对的前部和尾部轴向表面，径向啮合切口辅助斜表面的形状和尺寸有利于各啮合凸缘渐进地相对横向偏移，并实现转子啮合凸缘的前部轴向表面和定子啮合凸缘的尾部轴向表面的并列重叠。

根据本发明，至少一个环状凹槽形成在定子径向外部，以便支承在定子和支承箱体之间的弹性O型圈。同样，至少一个环状凹槽形成在转子径向内部，以便支承在转子和旋转轴之间的弹性O型圈。此外，至少一个环状槽形成在定子的径向内部，其位置与它的啮合凸缘相间隔，以便接纳支承箱体内的润滑液，和一个轴向排出口，它与环状槽相连。

至少一个环状槽形成在转子的径向外部，其位置与它的啮合凸缘相间隔，以便截获从支承箱体的外侧进入密封装置内的污染物。一个径向排出槽优选地形成在定子内，以便利于将已截住的杂质从密封装置中排出。一个环状密封唇部从定子径向外部的前部边缘上凸起，以便与转子径向外部的前部边缘密封啮合，从而对杂质形成一个附加的阻挡层。

要安装本发明的密封装置，定子和转子必须相互间适当定位，将径向啮合切口的斜啮合表面形成靠紧接触。然后，使转子和定子相互转动，以便啮合凸缘渐进地横向偏移，然后移动转子啮合凸缘的前部表面使之与定子啮合凸缘的尾部表面并列重叠，由此使定子和转子机械互锁。

本发明动态迷宫式密封装置的这些和其它一些结构，对本领域的普通技术人员来说，将更容易从本发明随附图一起所作的下列详细说明中获得理解。

附图概述