密封套的製作方法
2023-05-08 05:41:01
專利名稱：密封套的製作方法
技術領域：
本發明涉及密封件，且更具體地涉及用於起動機-發電機的密封套。
背景技術：
由氣輪機提供動力的飛機通常包括機械驅動的附屬齒輪箱，該齒輪箱連接諸如電 動起動機-發電機之類的附屬系統。密封套通常位於起動機_發電機內來為使附屬齒輪箱 和起動機_發電機相互連接的軸結構提供旋轉密封。儘管在正常運行過程中密封套是有效的，但密封套必須能經受由機組人員啟動的 起動機_發電機從附屬齒輪箱的機械分離。可響應於例如起動機-發電機故障而執行所述 的由機組人員啟動的機械分離，如果不分離，該起動機-發電機故障將成為附屬齒輪箱和 發動機上的阻力。
發明內容
根據本發明的示例性方面的用於發電機的密封套包括限定環形腔的外殼。軸向負 載彈簧和密封環在環形腔內使得軸向負載彈簧偏壓密封環。根據本發明的示例性方面的用於密封套的密封套件，密封套具有限定了環形腔的 外殼，該密封套件包括可插入到環形腔內的軸向負載彈簧，可插入到環形腔內的密封環， 使得該密封環被軸向負載彈簧偏壓，和能鄰近環形腔安裝的保持環，使得能克服軸向負載 彈簧的偏壓將密封環保持在環形腔內。根據本發明的示例性方面的發電機包括限定旋轉軸線的主轉子。沿著旋轉軸線從 主轉子延伸的輸入軸。分離離合器，其可選擇性地操作以沿著旋轉軸線將第一軸部從所述 輸入軸的第二軸部分開，第一軸部限定軸凸緣。密封套包括限定了環形腔的外殼。軸向負 載彈簧和密封環在環形腔內使得軸向負載彈簧偏壓密封環，從而使得密封環由軸向負載彈 簧偏壓以與軸凸緣接觸。根據本發明的示例性方面的安裝發電機輸入軸的方法包括將密封套安裝到發電 機，使得密封套的環形腔內的密封環被偏壓以與通向發電機的輸入軸的軸凸緣接觸。
各種特徵將從所公開的非限定性實施例的以下具體描述變得對本領域技術人員 來說顯而易見。伴隨具體描述的附圖可被簡要描述如下圖1是氣輪機的起動機_發電機的總體等距截面視圖；圖2是帶有根據本發明的密封套的起動機-發電機的正視圖；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是起動機_發電機的截面視圖；圖7是接合密封套的輸入軸部分的等距視圖；和圖8是圖示了防旋轉槽的密封環的正視圖。
具體實施例方式圖1示意性地圖示了諸如氣輪機的用於推進的渦輪發動機10。雖然在所公開的非 限定性實施例中討論了用於推進的渦輪發動機，但應當理解的是本發明還適用於其它的渦 輪發動機構造，例如包括用於動力產生的汽輪機、噴氣渦輪機、低旁路渦輪風扇發動機、渦 輪軸發動機等。氣輪機10支撐附屬的齒輪箱12，齒輪箱12安裝到發電機14上，發電機14用於 起動渦輪發動機10或在由渦輪發動機10驅動時產生電流。發電機14例如可以是包括在 主定子繞組18的附近旋轉的主轉子組件16的可變頻發電機(VFG)或可變頻起動機發電機 (VFSG) 0當主轉子組件16旋轉時，在主定子繞組18內產生電壓。發電機14可另選地包括 或還包括在公共軸26上的諸如勵磁系統22和DC系統24的其它系統。這種類型的VFG可 特別適用於飛機應用。密封套28(圖2)安裝到發電機14上來為軸26提供旋轉密封，軸26使附屬的齒 輪箱12和發電機14相互連接。用緊固件F將密封套28可去除地安裝到發電機14上以便 於替換(圖3)。參照圖4，密封套28通常包括外殼30、密封環32、軸向負載彈簧34、墊圈35、0型 環36和保持環38。密封環32、軸向負載彈簧34、墊圈35和0型環36都安裝在環形腔40 內，環形腔40限定了腔內徑40ID和腔外徑400D，環形腔40圍繞由外殼30限定的軸開口 44 (圖5A和5B)。環32、軸向負載彈簧34、墊圈35和0型環36經常作為套件一起提供，這 便於密封套28的修理。參考圖5A和5B，密封環32包括由密封環突出部42限定的密封表面32S。密封 表面32S為軸部26A的軸凸緣26F的旋轉提供界面(圖6)，軸凸緣26F在密封表面32S 上旋轉，同時密封環32保持在旋轉靜止位置。在所公開的非限定性實施例中，密封環32 可由METCAR製造，METCAR是由位於美國紐約的Ossining金屬化碳公司(Metallized CarbonCorporation of Ossining)製造的一系列固態、無油、自潤滑材料的商標名。可通過用分離離合器D (在圖1和6中示意性地示出)使軸部26A和26B之間軸 向分開而分離軸26，分離離合器D分開配合的軸向齒29A、29B(圖7)。當軸26在分離離合 器D (在圖1和6中示意性地示出)處被機械地分離時，申請人確定軸部26A可快速地軸向 移動，該移動方式產生衝擊負載。快速移動被施加到密封套28，密封套28此時可能使密封 環附著(bind)或沉降(bottom out)在其它密封套硬體上。這可能在密封環內施加不期望 的負載，這些負載可能導緻密封環突出部破裂。本文公開的密封套28和特徵使密封環32 上的應力最小化，從而藉此減少或消除與分離事件相關的衝擊負載作用。軸向負載彈簧34沿著由軸開口 44限定的軸線A偏壓墊圈35和密封環32。在所 公開的非限定實施例中，軸開口 44限定2. 0英寸(50mm)的直徑尺寸S。密封環尾部46由密封環尾部內徑46ID和密封環尾部外徑460D限定。密封環尾 部內徑46ID將0型環36限制在密封環尾部46和密封環尾部內徑46ID之間。軸向負載彈簧34將墊圈35偏壓在密封環尾部46上以將0型環36限制在其中。保持環38被安裝在 腔40附近以確保密封環32被保持在腔40內並藉此在從發電機14上去除密封套28時維 持密封套28作為單個的單元。密封環外徑320D包括密封環外徑階梯表面48，該表面鄰近腔外徑400D。控制密 封環外徑320D到腔內徑40ID的間隙以產生在密封環外徑320D上的接觸，使得密封環內徑 32ID不接觸腔內徑40ID。在所公開的非限定實施例中，密封環外徑階梯表面48和該間隙 允許腔40內的不對準角度X為1.9度。即，如果密封環32傾斜或偏離中心線A，那麼密封 環外徑320D將接觸腔外徑400D同時密封環內徑32ID不接觸腔內徑40ID。這阻止了作用 在密封環32上的會以其它方式通過附著在密封環內徑32ID上而引起的拉伸載荷。這種接 觸增加了壽命，因為密封環32在壓縮方面通常強於拉伸方面。密封環突出部42還限定密封環內徑階梯表面50，密封環內徑階梯表面50向腔內 徑40ID的內部徑向延伸但小於尺寸S以限定為延伸的密封表面32S。密封表面32S被制 造成沒有劃痕和缺口。密封環突出部42以及密封表面32S由密封環突出部內徑42ID和密 封環突出部外徑420D限定以足夠大的截面，該截面顯著地減小了應力梯級。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 機械加工痕跡。所有這些特徵之間的混合(半徑)顯著地減小了應力梯級。在一個非限定性尺寸實施例中，密封環突出部內徑42ID的直徑尺寸在2. 0和2. 2 英寸(51-56mm)之間而密封環突出部外徑420D的直徑尺寸在2. 3和2. 7英寸(58_69mm) 之間。在非限定性尺寸實施例中，密封環突出部外徑尺寸D和密封環突出部內徑尺寸d之 間的比率在1. 1 1和1. 5 1之間。密封環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32 沉降在除軸向負載彈簧34之外的任何部件上。在一個非限定性尺寸實施例中，在密封環突 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)。參照圖8，密封環32限定多個防旋轉槽52，這些防旋轉槽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向內延伸。在所公開的非限定性實施例中，四個 防旋轉槽52圍繞密封環32的周長等距地設置。應當理解，也可以另選地提供任何數量的 防旋轉槽52。防旋轉槽52限定了整圓弧以減少應力梯級。用光滑表面拋光工藝對防旋轉槽52 進行拋光，使得表面沒有缺口。即，防旋轉槽52限定了密封環32內的光滑表面光潔度以減 小應力梯級。防旋轉槽52的長度還允許密封環32在分離事件中隨輸入軸凸緣26F移動以 阻止附著和應力。防旋轉槽52還減小了密封環32的重量以進一步減少衝擊負載。大量的測試已經證明了密封環32的堅固性。應當理解的是，本申請的密封套28不限於與特定類型的旋轉機器結合使用。因 此，雖然為了便於解釋而將本發明描寫和描述為在起動機-發電機中使用，但是應當理解 的是，它也可以在許多其它機器中使用，這些機器包括但不限於，氣輪機、輔助動力單元、渦 輪增壓機、增壓器、空氣循環機器、交流發電機、電動機、發電機、集成恆速驅動發生器和各 種類型的齒輪箱。應當理解的是，諸如「前」、「後」、「上」、「下」、「在......上」、「在......下」等的
相對位置術語都參考車輛的正常運行姿態且不應被理解成其它的限定性。
應當理解的是，在所有附圖中相同的參考數字表示相應的或相似的元件。還應當 理解的是雖然在圖示的實施例中公開的特定的部件設置，但其它設置也可以從此受益。雖然示出了、描述了並要求保護了特定的步驟順序，但應當理解的是，除非另有說 明，否則可以以任何順序，單獨地或組合地，執行這些步驟，且仍將從本公開受益。前面的描述本質上是示例性的而非由其中的限制所限定。雖然本文公開了各種非 限定性實施例，但本領域技術人員會認識到根據上述教導的各種變型和變化都將落入所附 權利要求的範圍。因此應當理解的是，在所附權利要求的範圍內，可以以不同於所特別描述 的方式實現本發明。因此，應當研究所附權利要求以確定真實範圍和內容。
權利要求
一種用於發電機的密封套，包括外殼，其限定了環形腔；在所述環形腔內的軸向負載彈簧；和在所述環形腔內的密封環，所述密封環由所述軸向負載彈簧偏壓。
2.如權利要求1所述的密封套，其中所述密封環包括密封環突出部，該密封環突出部 限定了密封環突出部內徑和密封環突出部外徑，所述密封環突出部內徑向所述環形腔的環 形腔內徑的內側徑向延伸，而所述密封環突出部外徑與所述環形腔的環形腔外徑隔開以限 定密封表面和密封環外徑。
3.如權利要求2所述的密封套，其中所述密封環突出部內徑和所述密封環突出部外徑 限定了所述密封環突出部外徑和所述密封環突出部內徑之間的比率在1. 1 1和1.5 1 之間。
4.如權利要求1所述的密封套，其中所述密封環包括密封環突出部，該密封環突出部 限定了密封環突出部內徑和密封環突出部外徑，所述密封環突出部外徑和所述密封環突出 部內徑之間的比率在1.1 1和1.5 1之間。
5.如權利要求1所述的密封套，其中所述密封環包括密封環外徑，所述密封環外徑限 定了鄰近環形腔外徑定位的密封環外徑階梯表面。
6.如權利要求5所述的密封套，其中控制所述密封環外徑階梯表面到腔內徑的間隙以 在所述密封環內徑接觸所述環形腔內徑前產生所述密封環外徑上的與所述環形腔外徑的 接觸。
7.如權利要求6所述的密封套，其中所述密封環外徑階梯表面的大小設計成提供允許 的不對準。
8.如權利要求7所述的密封套，其中所述允許的預定不對準在所述環形腔內大約是2度。
9.如權利要求5所述的密封套，其中控制所述密封環外徑階梯表面到腔內徑的間隙以 僅在所述密封環外徑上產生與所述環形腔外徑的接觸。
10.如權利要求1所述的密封套，其中所述密封環限定多個防旋轉槽，這些防旋轉槽與 相應的多個突片相互作用，這些突片從所述環形腔外徑向內延伸，所述多個防旋轉槽的每 一個都限定了整圓弧。
11.如權利要求1所述的密封套，還包括位於所述環形腔的內徑、所述密封環和所述軸 向負載彈簧之間的O型環。
12.用於密封套的密封套件，所述密封套具有限定了環形腔的外殼，包括軸向負載彈簧，其可插入到所述環形腔內；密封環，其可插入到所述環形腔內以用所述軸向負載彈簧偏壓所述密封環；和保持環，其能鄰近所述環形腔安裝，以克服所述軸向負載彈簧的所述偏壓將所述密封 環保持在所述環形腔內。
13.如權利要求12所述的密封套件，還包括可位於所述環形腔的內徑、所述密封環和 所述軸向負載彈簧之間的O型環。
14.如權利要求12所述的密封套件，還包括可位於所述密封環和所述軸向負載彈簧之 間的墊圈。
15.一種發電機，包括 限定旋轉軸線的主轉子；輸入軸，其沿著所述旋轉軸線從所述主轉子延伸；分離離合器，其可選擇性地操作以沿著所述旋轉軸線將第一軸部從所述輸入軸的第二 軸部軸向地分開，所述第一軸部限定軸凸緣； 密封套，其包括 外殼，其限定了環形腔； 在所述環形腔內的軸向負載彈簧；在所述環形腔內的密封環，所述密封環由所述軸向負載彈簧偏壓以與所述軸凸緣接觸。
16.如權利要求15所述的發電機，其中所述密封環包括密封環突出部，該密封環突出 部限定了密封環突出部內徑和密封環突出部外徑，所述密封環突出部內徑向所述環形腔的 環形腔內徑的內側徑向延伸，而所述密封環突出部外徑與所述環形腔的環形腔外徑隔開以 限定密封表面和密封環外徑。
17.如權利要求16所述的發電機，其中所述密封環突出部內徑和所述密封環突出部 外徑限定了所述密封環突出部外徑和所述密封環突出部內徑之間的比率在1.1 1和 1.5 1之間。
18.—種密封發電機輸入軸的方法，包括將密封套至少部分地插入發電機部件，使得在所述密封套的環形腔內的密封環被偏壓 以與通向所述發電機部件的輸入軸的軸凸緣接觸；和用至少一個緊固件將所述密封套固定在所述發電機上。
19.如權利要求18所述的方法，其中所述密封環被保持在所述環形腔內以阻止所述密 封環在所述環形腔內沉降。
20.如權利要求18所述的方法，還包括用保持環將所述密封環保持在所述環形腔內使得所述密封套在所述插入步驟中為單 個單元。
21.如權利要求18所述的方法，還包括根據環形腔內徑設計密封環外徑階梯表面的大小以在所述密封環內徑將接觸所述環 形腔內徑之前在所述密封環外徑上產生與所述環形腔外徑的接觸。
全文摘要
密封套，用於發電機，包括限定環形腔的外殼。軸向負載彈簧和密封環在環形腔內使得軸向負載彈簧偏壓密封環。
文檔編號F01D25/00GK101881187SQ201010173708
公開日2010年11月10日 申請日期2010年5月7日 優先權日2009年5月8日
發明者H·R·范德齊登 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司