複合密封的製作方法
2023-06-07 00:31:46
專利名稱：複合密封的製作方法
技術領域：
本申請涉及複合密封，其用於蝶形閥。除此之外，還公開了閥殼體。
背景技術：
蝶形閥是已知的並且包括閥盤，閥盤在流動通道內旋轉或樞轉以控制通過該通道的流體的壓力和流量。優選地，蝶形閥在外周邊處需要良好密封使得當閥處於關閉位置時流體不能洩漏到閥外。在現有技術中，已經提出了兩種一般類型的密封。在第一種密封中，金屬環被置於閥盤的外周邊內。然而，金屬密封會遭受磨損，從而洩漏會增加。也採用碳材料來形成密封。碳材料更加耐磨損，從而可能不會有金屬密封的問題。 然而，如果閥盤暴露於高溫，則碳密封易於氧化。在許多飛機應用中，閥盤和密封均長時間暴露於超過1000 T (538 V )的溫度。通常由被致動的氣動活塞來使閥盤在通道內旋轉。閥盤連接到軸，該軸延伸通過軸殼體。在現有技術中，軸殼體附接到限定流動通道的殼體，作為兩個分離的部件。
發明內容
—種密封環組件具有碳構件，其在間隔的端部之間延伸並在外周邊處具有臺階。 環被接收在所述臺階中以將所述碳構件的間隔的端部朝向彼此保持。還公開了一種閥盤和軸、一種蝶形閥以及一種安裝碳環密封件的方法。在不同的特徵中，一種用於蝶形閥的閥殼體包括第一殼體部分和第二殼體部分， 所述第一殼體部分限定流動通路，所述第二殼體部分從所述第一殼體部分整體地延伸並限定空間以安裝閥軸。從以下說明和附圖可最佳地理解本發明的這些和其它特徵，其後是簡要描述。
圖1示出了蝶形閥和殼體。圖2示出了閥盤的細節。圖3示出了密封組件的細節。圖4示出了密封組件。
具體實施例方式蝶形閥組件20在圖1中示出並且具有殼體21，殼體21提供流動通路沈。馬達或致動器22致使盤M相對於流動通路沈樞轉，並且控制從入口 19進入出口端17的流量。 入口 19可以是飛機空氣供應系統中的空氣源，而出口 17可以是飛機上使用空氣的下遊位置。空氣供應系統可以例如用於乘客艙空氣、飛行甲板或貨物空氣。如圖1所示，馬達致動器22是被保持在殼體123中的氣動馬達致動器。閥軸15延伸通過盤M並進入致動器殼體部分13。可以看到，致動器殼體部分13與閥殼體部分21 整體地形成，閥殼體部分21形成流動通路26。在所公開的實施例中，流動通路沈的半徑 Rl為1. 45英寸(3. 68 cm)。在該同一個實施例中，從中心線C到點X的距離Dl (點X為殼體部分13上最遠離中心線C的點，並且垂直於線C測量)為4. 715英寸(11. 98 cm)。在實施例中，距離Dl與Rl的比在2. 5到4. 0之間，並且更窄地在3. 0到3. 5之間。通過將殼體部分13與流動通路殼體部分21整體地形成，提供了更堅固耐用的殼體組件。另外，第三殼體部分200整體地延伸遠離殼體部分13，並且接收氣動馬達致動器 22的一部分，至少軸201和活塞202。如圖所示，距離D2被限定在殼體部分13中的接收軸 15的孔的中心線和第三殼體部分200的端部300之間。如可以看到的，第三殼體部分200 為大致圓柱形。在一個實施例中，D2為2. 085英寸(5. 29 cm)。在實施例中，Dl與D2的比在1和4之間。如圖2中可看到的，盤M在外周邊處設置有密封槽觀。密封組件30位於槽觀中。如圖3中可看到的，密封組件30包括碳基構件32，碳基構件32具有徑向外表面 33，徑向外表面33將會接觸通路沈的壁並提供密封。在碳構件32中形成臺階34。保持箍或金屬環36被接收在臺階34中。當盤M處於關閉位置時，在臺階的外表面35和金屬環36的內表面之間存在小間隙。此外，碳構件32的徑向底端38提供用於彈簧40的接觸表面。彈簧40徑向向外地偏壓碳構件32並抵靠金屬環36和通路沈。這確保了充分的密封。如從圖4可看到的，金屬環36是連續的。碳構件32具有端部50。這些端部50有利於將碳環插入槽觀中。無論如何，金屬環36確保了這些端部不分開，並且確保碳構件32 被保持在一起。彈簧40徑向向外地偏壓碳構件32，再次確保表面33被保持抵靠通路沈的表面。如可看到的，在彈簧40中存在波形部100。波形部100的偏轉幫助彈簧40偏壓離開槽觀的底表面，並且維持碳構件32被徑向向外地偏壓。在組裝密封組件30時，一開始將彈簧40放置在槽28中。如從圖4可看到的，在彈簧40之間可能存在端部52，使得彈簧40是一個細長構件。然後將碳構件32放置在槽 28中，然後將金屬環沈移入臺階34中。然後，可對閥盤M進行操作以控制通過通路沈的流量並且調節壓力。蝶形閥也會遭受外部振動和流擾動載荷。這可導致盤組件受到破壞性地衝擊。彈簧40向盤施加徑向載荷，這能夠幫助抵抗這些外部施加的載荷。在一個實施例中，金屬環36由適當的鋼形成，例如17-4PH。在實施例中，彈簧40 由商標名為hconel X-750的已知材料形成。雖然被描述為金屬環，但環36也可由碳石墨或其它適當材料構成。當然，也可使用許多種其它材料。優選地，碳構件32由具有抗熱添加劑的碳材料形成。一種可採用的已知碳材料可從稱為Carbone的公司以商標名JP1033獲得。碳JP1033是非常細粒的石墨材料，並且包含鋁磷氧化抑制劑。所存在的氧化抑制劑抑制了石墨材料與空氣中的氧在高溫下的反應。 諸如鋅磷化合物的類似氧化抑制劑已經在其它碳材料的情況下被採用，並且可以是本申請的適當選擇。然而，碳JP1033也具有優良的抗磨損性。碳JP1033碳構件已被證明在超過 1000 0F (538 °C)的溫度下具有優越的性能。
尺寸和比例均與特定實施例有關，並不限制這些概念的更寬範圍。儘管已經公開了本發明的實施例，本領域普通技術人員可認識到某些修改會落入本發明的範圍內。為此，應研究所附權利要求以確定本發明的真實範圍和內容。
權利要求
1.一種密封環組件，包括碳構件，其在間隔的端部之間延伸並在外周邊處具有臺階；和被接收在所述臺階中的連續環，所述連續環將所述碳構件的所述間隔的端部朝向彼此保持。
2.如權利要求1所述的密封環組件，其中，彈簧被定位在所述碳構件的徑向內表面處以徑向向外地偏壓所述碳構件並抵靠所述環。
3.如權利要求2所述的密封環組件，其中，所述彈簧設置有波形部。
4.如權利要求1所述的密封環組件，其中，所述碳構件由包括氧化抑制劑的石墨材料形成。
5.如權利要求4所述的密封環組件，其中，所述氧化抑制劑是鋁磷或鋅磷之一。
6.如權利要求1所述的密封環組件，其中，所述環由金屬形成。
7.一種閥盤和軸，包括閥盤，其在外周邊處具有密封槽；軸，其用於致使所述閥盤旋轉，所述密封槽中存在碳密封環組件；並且所述碳密封環組件包括碳構件和被接收在所述臺階中的金屬環，所述碳構件在間隔的端部之間延伸並在外周邊處具有臺階，所述金屬環將所述碳構件的所述間隔的端部朝向彼此保持。
8.如權利要求6所述的閥盤和軸，其中，彈簧被定位在所述碳構件的徑向內表面處以徑向向外地偏壓所述碳構件並抵靠所述金屬環。
9.如權利要求8所述的閥盤和軸，其中，所述彈簧向所述盤施加徑向載荷以抵抗外部載荷。
10.如權利要求6所述的閥盤和軸，其中，所述碳構件由包括氧化抑制劑的石墨材料形成。
11.如權利要求8所述的閥盤和軸，其中，所述氧化抑制劑是鋁磷或鋅磷之一。
12.—種蝶形閥，包括閥殼體主體，其限定流動通路並且安裝軸在致動器中用於使閥盤旋轉，所述閥盤在外周邊處具有密封槽，並且所述軸用於致使所述閥盤旋轉，所述密封槽中存在碳密封環組件； 並且所述碳密封環組件包括碳構件和被接收在所述臺階中的金屬環，所述碳構件在間隔的端部之間延伸並在外周邊處具有臺階，所述金屬環將所述碳構件的所述間隔的端部朝向彼此保持。
13.如權利要求12所述的蝶形閥，其中，彈簧被定位在所述碳構件的徑向內表面處以徑向向外地偏壓所述碳構件並抵靠所述金屬環。
14.如權利要求12所述的蝶形閥，其中，所述碳構件由包括氧化抑制劑的石墨材料形成。
15.如權利要求14所述的蝶形閥，其中，所述氧化抑制劑是鋁磷或鋅磷之一。
16.如權利要求21所述的蝶形閥，其中，所述閥殼體主體具有第一部分和第二部分，所述第一部分限定接收所述閥盤的流動通路，所述第二部分從所述第一部分整體地延伸並限定接收所述軸的空間，所述致動器被附接到所述主體作為分離的殼體。
17.—種將碳密封環組件安裝到蝶形閥的蝶形閥盤上的方法，包括步驟(a)在蝶形閥盤的外周邊處形成密封槽；(b)將彈簧放置在所述密封槽中，並且將具有間隔的端部的碳構件插入所述密封槽中， 所述碳構件在徑向外部位置處形成有環槽；以及(c)將金屬環放置在所述環槽中以保持所述碳構件。
18.如權利要求17所述的方法，其中，所述蝶形閥盤被安裝在殼體中，使得所述蝶形閥盤能夠旋轉以控制通過所述殼體中的流動通路的流體的流量。
19.一種蝶形閥殼體，包括閥殼體，其具有第一部分和第二部分，所述第一部分限定流動通路，所述第二部分從所述第一部分整體地延伸並提供空間以安裝軸。
20.如權利要求19所述的殼體，其中，第三部分從所述第二部分延伸並且限定空間以接收致動器的活塞和軸，所述第三部分與所述第一和第二部分整體地形成。
21.如權利要求20所述的殼體，其中，所述流動通路的中心線限定至所述第二部分上最遠離所述中心線的位置的第一距離，並且所述距離與所述流動通路的半徑的比在2. 5和 4.0之間。
22.如權利要求21所述的殼體，其中，第二距離被限定在用於接收所述軸的孔的中心和所述第三部分的端部之間，並且所述第一距離與所述第二距離的比在1和4之間。
23.一種閥盤和軸，包括閥盤主體，其在外周邊處具有槽；軸，其用於致使所述閥盤旋轉，所述槽中存在碳密封環組件；並且所述碳密封環組件包括碳構件，所述碳構件由包括氧化抑制劑的石墨材料形成。
24.如權利要求23所述的閥盤和軸，其中，所述氧化抑制劑是鋁磷或鋅磷之一。
全文摘要
本發明涉及複合密封，具體地，一種密封環組件具有碳構件，其在間隔的端部之間延伸並在外周邊處具有臺階。環被接收在所述臺階中以將所述碳構件的間隔的端部朝向彼此保持。還公開了一種閥盤和軸、一種蝶形閥以及一種安裝碳環密封件的方法。在不同的特徵中，一種用於蝶形閥的閥殼體包括第一殼體部分和第二殼體部分，所述第一殼體部分限定流動通路，所述第二殼體部分從所述第一殼體部分整體地延伸並限定空間以安裝閥軸。
文檔編號F16K1/46GK102466052SQ20111033390
公開日2012年5月23日 申請日期2011年10月28日 優先權日2010年10月29日
發明者M. 德海斯 J., 斯特拉丁格 J., M. 蘭金 K., E. 蓋奇 M., J. 道德 P., C. 格林 R. 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司