專利名稱:可控機(jī)械密封件的制作方法
本發(fā)明一般與一種機(jī)械密封件有關(guān)，用來(lái)密封流體機(jī)械外殼中的旋轉(zhuǎn)軸，防止流體沿軸泄漏。具體有關(guān)一種可迭機(jī)械密封件，其隔離兩個(gè)密封面元件的薄潤(rùn)滑液膜的厚度，由外部通入的電壓控制。
為了有助了解本發(fā)明，其運(yùn)轉(zhuǎn)和優(yōu)點(diǎn)，也許適宜對(duì)機(jī)械密封作一般討論。如熟悉本技藝領(lǐng)域者可以理解，機(jī)械密封是由兩個(gè)面元件形成。一個(gè)元件固定在準(zhǔn)備密封的機(jī)械的殼體上，另一個(gè)固定在軸上隨軸旋轉(zhuǎn)。一個(gè)元件靜止，因此沒(méi)有相對(duì)于軸的軸向活動(dòng)。另一個(gè)則沿軸作軸向活動(dòng)，因此被稱為浮動(dòng)面元件。面元件有互相相對(duì)放置的關(guān)系，因此兩者之間的安排，是隨流體壓力，或彈簧壓力，或兩種壓力反應(yīng)，產(chǎn)生密封關(guān)系，防止沿軸泄漏。
據(jù)發(fā)現(xiàn)成功的機(jī)械密封之取得，不在于元件之間的直接具體接觸，而在于在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，兩元件的相對(duì)面的表面之間，有潤(rùn)滑液薄膜形成。這液膜防止或降低元件直接機(jī)械接觸造成的磨損，從而避免密封件有機(jī)械損壞或失效的可能性。然而液膜的厚度不能過(guò)大，過(guò)大則造成過(guò)多的泄漏。
另外，據(jù)發(fā)現(xiàn)液膜厚度決定于密封面元件表面的實(shí)際幾何形狀。具體而言，假如兩個(gè)密封面元件的表面完全平坦而平行，使兩者之間形成一個(gè)均勻一致的間隙，浮動(dòng)元件可以移向靜止元件作緊密接觸。那么液膜將被破壞，造成液膜的零厚度。為了保持一個(gè)有限液膜厚度，以防這種破壞，間隙中的液壓必須能產(chǎn)生足夠大的張開(kāi)力，傾向于把浮動(dòng)元件推離固定元件。為此，必須使相對(duì)表面不平行，而必須從密封高壓側(cè)向低壓側(cè)在徑向上互相趨近。如這會(huì)聚度增高，張開(kāi)力便增高，膜厚度便增大。與此相似，假如會(huì)聚度減小，液膜厚度也減小。
一般而言，機(jī)械密封件制造時(shí)，而元件的設(shè)計(jì)中要求在機(jī)器的穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，表面有預(yù)定的會(huì)聚度，把元件預(yù)期的熱變形和機(jī)械變型都估計(jì)在內(nèi)。這樣可以實(shí)現(xiàn)合理的膜厚。應(yīng)該理解到膜的厚度相當(dāng)小，約在50-200微英寸之間。變形也同樣很小，約在20-100微英寸范圍內(nèi)。過(guò)去，傳統(tǒng)的機(jī)械密封件的設(shè)計(jì)和制造，密切注意以一切可以預(yù)期到的變形為基礎(chǔ)，以利產(chǎn)生稱定狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)的容許膜厚。膜厚決定密封件的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，諸如材料類型，結(jié)構(gòu)形式等等，以及運(yùn)轉(zhuǎn)條件，諸如溫度，壓力，速度，載荷和流體特征等。因此，一旦密封件開(kāi)始工作，膜厚便無(wú)法控制。因此，傳統(tǒng)密封件在經(jīng)歷變化范圍大的運(yùn)轉(zhuǎn)條件時(shí)，包括瞬間條件變化，便會(huì)蒙受表面損傷和磨損。
因此希望能提出一種可控的機(jī)械密封件，其分隔兩個(gè)密封面元件的流體薄膜的厚度，可用外部裝置控制。假如能提供這種可控制的特點(diǎn)，膜的厚度便可以隨運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變化而變化，在條件的廣泛變化范圍內(nèi)保持最佳液膜厚度。
1969年3月18日頒發(fā)威斯(W.J.Wiese)的美國(guó)專利第3，433，489叼，已轉(zhuǎn)授與本申請(qǐng)案的同受授人，該專利揭示了一種機(jī)械密封組合件，其中有一個(gè)收集夜靜更深 ，在一個(gè)密封表面元件中形成。從元件上流過(guò)的流體，收集在收集環(huán)中，流入一個(gè)壓力控，在某種運(yùn)轉(zhuǎn)條件下產(chǎn)生一個(gè)流體壓力。把這流體壓力加在有壓力腔的元件上，目的是控制通過(guò)元件的泄漏。
1976年4月6日頒發(fā)基奧里(E.J.Gyory)的美國(guó)專利第3，948，530號(hào)受授人也和本申請(qǐng)案同，揭示了一種可在外面調(diào)節(jié)的機(jī)械密封件，其液靜壓作用在靜密封元件外表面上的兩個(gè)有軸向間隔的壓力壓上。壓力區(qū)和壓力通道接通，壓力通道有適當(dāng)?shù)拈y，調(diào)定通向一個(gè)或兩個(gè)壓力區(qū)的高壓，低壓或大氣壓。結(jié)果，元件變形，形成密封表面的全表面接觸，內(nèi)徑表面接觸，或外徑表面接觸。
1984年3月6日頒發(fā)阿爾伯斯等人(Albers， et al)的第4，434，987號(hào)美國(guó)專利，揭示了一種密封器件，其中有一個(gè)密封環(huán)隨軸旋轉(zhuǎn)。這旋轉(zhuǎn)密封環(huán)有一個(gè)和一個(gè)殼體連接的不旋轉(zhuǎn)但可以滑動(dòng)的密封環(huán)，圍繞它的徑向伸展表面和在其圓周上伸展的表面。不旋轉(zhuǎn)密封環(huán)和傳感器連接，感測(cè)每一徑向平面間隙的寬度?？刂蒲b置隨傳感器反應(yīng)，促動(dòng)一個(gè)電磁鐵，電磁鐵產(chǎn)生磁力，使不旋轉(zhuǎn)密封環(huán)滑動(dòng)，為的是保持徑向平面間隙的選定寬度。
在本技藝領(lǐng)域中對(duì)可控機(jī)械密封件有一個(gè)要求，即其分隔兩個(gè)密封表面元件的潤(rùn)滑液薄膜的厚度，可由外部產(chǎn)生的力，加在至少一個(gè)元件上進(jìn)行控制使元件的表面變形。對(duì)這變形作控制，使相對(duì)表面的會(huì)聚度可以調(diào)節(jié)。這樣張開(kāi)力便可以調(diào)節(jié)，從而可以在寬闊的運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化范圍中，取得最佳化的液膜厚度。
本發(fā)明針對(duì)的就是這種要求。為此，本發(fā)明揭示了一種液體機(jī)械的可控機(jī)械密封件，有一個(gè)殼體和一個(gè)與殼體相對(duì)旋轉(zhuǎn)的軸。密封件有一個(gè)第一面元件，可隨軸旋轉(zhuǎn)，有一個(gè)第二面元件由殼體支承。第一及第二元件分別確定第一及第二表面。元件中之一個(gè)沿軸滑動(dòng)，向另一元件靠近或遠(yuǎn)離，形成兩表面之間的間隙。有適當(dāng)?shù)难b置把一個(gè)元件向另一元件偏壓。設(shè)有裝置調(diào)節(jié)表面之間的會(huì)聚度，改變間隙中壓力形式的變化，從而使間隙的寬度變化。
本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合附圓閱讀下文的詳細(xì)敘述，便可全然子解，相應(yīng)的部件用相同的標(biāo)圖號(hào)標(biāo)本，附圖內(nèi)容如下圖1為按本發(fā)明原理構(gòu)造的可控機(jī)械密封件的縱向剖視;
圖2為適用于圖1密封件的壓電促動(dòng)器的剖視;
圖3為適用于圖1密封件的另一形式的壓電促動(dòng)器剖視;
圖4為按本發(fā)明原理構(gòu)造的可控機(jī)械密封件第二實(shí)施方案的縱向剖視;
圖5為適宜配合圖1和4中可控機(jī)械密封件使用的控制系統(tǒng)方框圖;
圖6為一非按比例的放大縱向剖視，圖示本發(fā)明可控機(jī)密封件第一及第二面元件之間的間隙。
參見(jiàn)附圖中各視圖的細(xì)節(jié)，圖1示流體機(jī)械10，其中有殼體12容納流體。殼體12有一個(gè)孔14，軸16從中穿過(guò)，軸16繞其縱向軸線A，相對(duì)于殼體12旋轉(zhuǎn)。
設(shè)有一個(gè)可控機(jī)械密封件18，防止過(guò)多流體從高壓環(huán)境20向低壓環(huán)境22泄漏。機(jī)械器密封件18中有一個(gè)第一面元件24，適當(dāng)安裝在軸16上隨軸16旋轉(zhuǎn)。面元件24沿軸線A相對(duì)于軸的軸向滑動(dòng)。有適當(dāng)?shù)钠珘貉b置26，例如一個(gè)彈簧，偏壓面元件24向右移動(dòng)，如圖1所示。
機(jī)械密封件18還有一個(gè)在殼體12上固定的支持器28，支持器28把第二面元件30和一個(gè)促動(dòng)器32支承在殼體12中。第二面元件30的外徑固定，使它不能作相對(duì)于軸16的軸向移動(dòng)。促動(dòng)器32最好是電磁型的，可用壓電材料制成，壓電材料如鋯鈦酸鉛之類，在上面加外部電壓時(shí)伸長(zhǎng)。這伸長(zhǎng)使第二面元件30變形。
圖示面元件24可隨軸16旋轉(zhuǎn)，而面元件30不能旋轉(zhuǎn)。但是應(yīng)該明確了解的是，一個(gè)元件可以旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)不能旋轉(zhuǎn)。與此相似，雖然圖示元件24浮動(dòng)(沿軸16軸向活動(dòng))，元件30固定(不能作相對(duì)于軸16的軸向移動(dòng))，但是也可以使其中任一為浮動(dòng)元件，而另一固定。并且應(yīng)該理解促動(dòng)器32可以和二者之任一相關(guān)，或者可以是元件的一個(gè)整體部分而非分立元件。這里為了方便，設(shè)想元件24既可旋轉(zhuǎn)又可浮動(dòng)，而元件30則不能旋轉(zhuǎn)并固定。促動(dòng)器32設(shè)想為與元件30關(guān)連的一個(gè)分立組件。
元件24有一個(gè)徑向表面34。與此相似元件30有一個(gè)徑向表面36，與表面34相對(duì)。二者共同形成密封面的表面34，36。
浮動(dòng)面元件和固定面元件24及30可以用相同或不同材料制造。其一英武用石質(zhì)材料，如燒結(jié)石質(zhì)合金(sintered carbide)，金鋼砂，鎢鉻鈷合金等等。另一則用軟質(zhì)材料，如碳，碳一石墨，青銅等。
如在上文中已提到，成功的機(jī)械密封件，在元件24及30之間的間隙38中，要求有薄潤(rùn)滑液膜。這液膜厚度要求適當(dāng)大，以減少元件磨損和/或咬死，但又需適當(dāng)小，以防泄漏過(guò)多。因此在間隙中應(yīng)保持一個(gè)最佳的液膜厚度，把表面34及36分隔，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械密封件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
間隙的寬度，和相應(yīng)液膜厚度，由從外部向壓電促動(dòng)器32供給電壓控制。這促動(dòng)器可以是一個(gè)單一的圈環(huán)，但最好由一疊圈環(huán)40組成，如圖1及2所示。這些圈環(huán)用壓電材料制造，其定向使當(dāng)從外部供給電壓時(shí)，各圈環(huán)在軸向上膨脹。促動(dòng)器32施加的軸向力加在元件30的背面，把元件30壓緊。其應(yīng)變使元件30的表面36變形，產(chǎn)生相對(duì)密封表面34及36之間的收斂間隙。電壓升高(降低)時(shí)，這個(gè)力增高(下降)，于是取得較大(較小)的會(huì)聚度。由于較大(較小)的會(huì)聚度產(chǎn)生較厚(較薄)的液膜，所以可增高(降低)供給的電壓控制液膜的精確厚度。
圈環(huán)40的疊垛相對(duì)于軸16的軸向放置。雖然環(huán)可以是整個(gè)的，如圖2所示，但也可以分成扇面形。同樣，也可以改用圓盤43的疊垛，在軸16的圓周上間隔放置，如圖3所示。假如使用扇面或圓盤疊垛，一般向各疊垛供給相同的電壓，將產(chǎn)生相同的間隙。但是，也可以在疊垛上加不等的電壓，補(bǔ)償密封表面的任何失調(diào)，產(chǎn)生一致的間隙。
本發(fā)明可控機(jī)械密封件的第二實(shí)施方案如圖4所示。為使元件30的表面36變形，有若干間隙放置的與圖3所示的相同的壓電促動(dòng)器32a，其中之一如圖4所示，促動(dòng)器隨外部供給的電壓反應(yīng)，在元件30的側(cè)面44上加徑向力，使它變曲成砂漏時(shí)計(jì)的結(jié)構(gòu)形狀。結(jié)果在表面34及36之間，產(chǎn)生會(huì)聚間隙。并且，也可以向各促動(dòng)器供給相同或不同的外部電壓，補(bǔ)償表面的失調(diào)而產(chǎn)生一致的間隙。
圖5是控制系統(tǒng)46的簡(jiǎn)圖，適宜配合圖1及4中的可控機(jī)械密封件使用，自動(dòng)產(chǎn)生并調(diào)節(jié)供給壓電促動(dòng)器32或32a的外部電壓，維持最佳的液膜厚度?？梢钥吹絺鞲衅?8可以適當(dāng)?shù)芈裨谝粋€(gè)元件之中，例如在元件30中，提供表示表面34及36的間隙的信號(hào)。傳感器48最好是一個(gè)熱電偶，感測(cè)與間隙厚度相關(guān)的溫度。具體地講，感測(cè)元件面即將接觸時(shí)的計(jì)溫。有一個(gè)信號(hào)校正器50隨熱電偶輸出反應(yīng)，產(chǎn)生表示輸出的電信號(hào)。把信號(hào)向控制器52輸入，通過(guò)增高電源56的電壓54作調(diào)節(jié)。把這電壓54供給壓電促動(dòng)器32或32a，使表面36變形，以增大間隙38的寬度。測(cè)各溫度下降，表明間隙過(guò)寬，供給的電壓相應(yīng)下降，以減間隙寬度。
控制器52還可以按照預(yù)定程序降低電壓54，測(cè)試隙寬，控制系統(tǒng)46的細(xì)節(jié)，包括控制器52，在美國(guó)的第789，890號(hào)申請(qǐng)案中有揭示，該案與本申請(qǐng)案同時(shí)提交在案，有相同的受授人。
關(guān)于可控機(jī)械密封件18運(yùn)轉(zhuǎn)的討論，下文中將參照?qǐng)D6敘述。據(jù)信這是對(duì)理解本發(fā)明的原理所必須，也是從本發(fā)明取得利益所必須。
在一個(gè)方向上作用于元件24上的流體力和彈簧力中，有一個(gè)凈關(guān)閉力，傾向于把元件24向元件30軸向推動(dòng)。間隙38中在相反方向上作用于元件24上的流體力中，有一個(gè)凈開(kāi)啟力，傾向于把元件24軸向推離元件30。在機(jī)械的穩(wěn)定狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)中，為使系統(tǒng)平衡，凈開(kāi)啟力必須和凈關(guān)閉力平衡。這合成力的平衡，決定表面34及36的隙寬38，從而決定游泳人膜的厚度。
前文已經(jīng)討論，成功的密封件表面34及36，必須掃箭頭58所指，從密封件18高壓側(cè)20到低壓22的方向上，有徑向的會(huì)聚。假設(shè)高壓側(cè)在密封件的外徑上，低壓側(cè)在內(nèi)徑上，則表面34及36必然從外徑向著內(nèi)徑會(huì)聚。本文中會(huì)聚度C的定義，是外徑(箭頭60)處隙寬(即膜厚)To和內(nèi)徑(箭頭62)處隙寬(即膜厚)Ti之間的差量。在本文中，會(huì)聚率D的定義，是會(huì)聚度C和某一隙寬(即膜厚)的T的比率。為方便起見(jiàn)，采用平均隙寬(即膜厚)(To+Ti)/2＝T。也就是D＝C/T。間隙中的壓力形式和凈開(kāi)啟和決定于會(huì)聚率D。會(huì)聚率越高，開(kāi)啟力越大。
假設(shè)機(jī)械10在穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，密封件會(huì)聚率D的設(shè)計(jì)，與某一平均膜厚相符，該平均膜厚在這特定運(yùn)轉(zhuǎn)條件下有最佳值。當(dāng)凈開(kāi)啟力和凈關(guān)閉力平衡時(shí)，會(huì)聚率D基本恒定，假如在某些運(yùn)轉(zhuǎn)條件下有變化，諸如開(kāi)機(jī)，關(guān)機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，溫度變化，壓力變化，機(jī)械中所用特定流體的特點(diǎn)變化等時(shí)，便會(huì)破壞這個(gè)平衡。浮動(dòng)面元件24便向固定元件30靠近或與之離開(kāi)。結(jié)果平均膜厚T變化。
假如運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化，產(chǎn)生很小的膜厚，熱偶48測(cè)出有即將來(lái)到的表面接觸，控制系統(tǒng)46便將供給增高的電壓54，增加表面36的變形，以增大會(huì)聚度C。在另一方面，運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化后產(chǎn)生的膜厚很大，發(fā)生了過(guò)多的泄漏。在按上述美國(guó)申請(qǐng)案第789，890號(hào)中提到的預(yù)定程序作定期測(cè)試時(shí)，控制系統(tǒng)46將供給增高的電壓54，減少表面36的變形而減小會(huì)聚度C。
這樣間隙中的壓力狀態(tài)變化，產(chǎn)生一個(gè)新的開(kāi)啟力。但由于關(guān)閉力基本保持恒定，元件24作反應(yīng)，向元件30靠近或與之離開(kāi)，直到力的平衡恢復(fù)，會(huì)聚率D恢復(fù)其原始數(shù)值。平衡的恢復(fù)，是當(dāng)新運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的新平均膜厚有最佳化數(shù)值的時(shí)候。
為了調(diào)節(jié)表面36的變形，調(diào)節(jié)會(huì)聚度C，以控制T，可以將上段中的過(guò)程連續(xù)反復(fù)或定期反復(fù)。
雖然上文的解說(shuō)涉及的是元件30表面36的變形，但是凡擅長(zhǎng)本技藝者可能理解，可以使表面中之任一或全部變形，以取得相同的效果。
因此可從上文看到，本發(fā)明提出了一種可控制的機(jī)械密封件。在一種開(kāi)回路的形式中，分隔兩個(gè)面元件的潤(rùn)滑液薄膜的厚度，由外部供給的電壓控制，使兩個(gè)面元件表面的至少一個(gè)變形。
在閉回路的形式中，設(shè)置一個(gè)傳感器指示兩表面間隙的寬度。有一個(gè)隨傳感器反應(yīng)的控制系統(tǒng)產(chǎn)生外部電壓，供給壓電促動(dòng)器，控制兩表面的會(huì)聚度，從而保持寬廣的運(yùn)轉(zhuǎn)條件范圍中的潤(rùn)滑液膜的最佳厚度。
雖然上面所示和所述，都被認(rèn)為是本發(fā)明的最好實(shí)施方案，但凡擅長(zhǎng)本領(lǐng)域技藝者都可理解，還可作出各種變化和修改，并且元件可用相似條件取代而不脫離本發(fā)明的真實(shí)范圍。此外，還可作許多修改，將本發(fā)明的思想適應(yīng)一個(gè)特定狀況，而不脫離本發(fā)明的范圍。因此，發(fā)明人的目的并非使本發(fā)明受限于上文揭示的特定實(shí)施方案，該實(shí)施方案等被認(rèn)為是實(shí)施本發(fā)明的最佳形式，而發(fā)明應(yīng)包括文后權(quán)利要書范圍內(nèi)的一切實(shí)施方案。
權(quán)利要求
1.密封相對(duì)于流體機(jī)械(10)旋轉(zhuǎn)的軸(16)的可控機(jī)械密封件(18)，該密封件有帶有第一徑向表面(34)的第一面元件(24)，該第一元件用于隨軸(16)旋轉(zhuǎn)，有一個(gè)帶一個(gè)第二徑向面表面(36)的第二面元件(30)，該第二元件支承在殼體內(nèi)，該兩元件中的一個(gè)可沿軸作軸向移動(dòng)，其特征在于該第一及第二表面形成一個(gè)間隙，間隙從該密封件的高壓側(cè)(20)向低壓側(cè)(22)收斂，在間隙中有潤(rùn)滑液薄膜，有促動(dòng)裝置(32，32a)至少把該元件中之一個(gè)變形，從而調(diào)節(jié)該表面(34，36)的會(huì)聚，有感測(cè)裝置(48)產(chǎn)生指示間隙(38)狀況的信號(hào)，有控制裝置(46)隨該信號(hào)反應(yīng)，產(chǎn)生輸出，供給該促動(dòng)裝置，控制該變形，從而在一個(gè)寬廣的運(yùn)轉(zhuǎn)條件范圍中，保持潤(rùn)滑液膜的最佳厚度。
2.如權(quán)利要求
第1項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，其特征為該促動(dòng)裝置有一個(gè)電磁促動(dòng)器(32)。
3.如權(quán)利要求
第1項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，其特征為該促動(dòng)裝置中有一個(gè)壓電促動(dòng)器(32)。
4.如權(quán)利要求
第3項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，其特征為該壓電促動(dòng)器向該第二元件(30)加一個(gè)力使之變形。
5.如權(quán)利要求
第3項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，其特征為該壓電促動(dòng)器中，至少有一個(gè)與軸同心的圈環(huán)(40)。
6.如權(quán)利要求
第3項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，其特征為該壓電促動(dòng)器中有若干圈環(huán)扇形面的疊垛，圍繞軸周間隔放置。
7.如權(quán)利要求
第3項(xiàng)之中可控機(jī)械密封件，其特征為該壓電促動(dòng)器中有若干圓盤的疊垛(43)，圍繞軸周間隔放置。
8.如權(quán)利要求
第1項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，其特征為該間隙的形態(tài)是該兩表面接觸的初始。
9.如權(quán)利要求
第8項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，其該促動(dòng)裝置中有一個(gè)壓電促動(dòng)器，該輸出為一電壓。
10.如權(quán)利要求
第9項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，其特征為該控制裝置(46)增高其輸出電壓以增大該兩表面的會(huì)聚度，從而獲得較厚的液膜，或降低其輸出電壓以減少該兩表面(34，36)之會(huì)聚度，從而取得較薄之液膜。
11.如權(quán)利要求
第8項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，其特征為該傳感裝置中有一個(gè)熱電偶(48)，由該元件中之一個(gè)支承。
12.如權(quán)利要求
第8項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，其特征為該傳感裝置中有一個(gè)熱電偶(48)，由該第二元件(30)支承。
13.如權(quán)利要求
第4項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，其特征為該轎軸的徑向上施加。
14.如權(quán)利要求
第4項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，其特征為該力在軸的徑向上施加。
15.密封相對(duì)于流體機(jī)械(10)旋轉(zhuǎn)的軸(16)的可控機(jī)械密封件(18)，該密封件有帶第一徑向表面(34)的第一面元件(24)，該第一元件用于隨軸(16)旋轉(zhuǎn)，有一個(gè)帶一個(gè)第二徑向面表面(36)的第二面元件(30)，該第二元件支承在殼體內(nèi)，該元件中的一個(gè)可沿軸作軸向移動(dòng)，其特征在于該第一及第二表面適于形成一個(gè)間隙，其中有一個(gè)潤(rùn)滑液薄膜，有一個(gè)和該元件中之一個(gè)連接的壓電促動(dòng)器(32，32a)，使該元件的表面變形，而使間隙在從該密封件高壓側(cè)(20)向低壓側(cè)(22)的方向上收斂，有一個(gè)熱電偶(48)埋在該元件的一個(gè)中，表示該表面(34，36)初始接觸的溫度，有一個(gè)控制系統(tǒng)(46)隨溫度測(cè)量反應(yīng)，產(chǎn)生一個(gè)電壓供給該壓電促動(dòng)器(32，32a)控制元件表面的會(huì)聚度，從而在寬廣的運(yùn)轉(zhuǎn)條件范圍中，保持潤(rùn)滑液膜的最佳厚度。
16.如權(quán)利要求
第15項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，其特征為該壓電促動(dòng)器中，至少有一個(gè)與軸同心的圈環(huán)(40)。
17.如權(quán)利要求
第15項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，其特征為該壓電促動(dòng)器中，有若干圈環(huán)扇形面的疊垛，間隔圍繞該軸。
18.如權(quán)利要求
第15項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，其特征為該壓電促動(dòng)器中有一個(gè)圈環(huán)的疊垛。
19.如權(quán)利要求
第15項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，其特征為該壓電促動(dòng)器中有若干圓盤(43)的疊垛，在軸周周間隔放置。
20.流體機(jī)械(10)的可控機(jī)械密封件(18)，機(jī)械有一個(gè)殼體(12)和相對(duì)于殼體旋轉(zhuǎn)的軸(16)，該密封件有一個(gè)第一面元件(24)可隨軸旋轉(zhuǎn)，一個(gè)第二面元件(30)由殼體支承，該第一及第二元件分別形成第一(34)及第二(36)面表面，該元件的一個(gè)(24)沿軸滑動(dòng)，向該元件的另一個(gè)(30)靠近或與之離開(kāi)形成該兩表面的間隙，有裝置(26)把該一個(gè)元件向該另一元件偏壓，其特征為該元件(24，30)在機(jī)械的給定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，會(huì)聚率基本等于該表面(34，36)的會(huì)聚度，被除于該間隙的平均寬度，從而調(diào)節(jié)該表面會(huì)聚度的裝置(32，32a)，改變?cè)撻g隙(38)的寬度。
21.如權(quán)利要求
第20項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，其特征為該調(diào)節(jié)裝置有對(duì)一個(gè)元件壓緊的裝置(32，32a)，使造成的應(yīng)變對(duì)該表面(34，36)的會(huì)聚度作調(diào)節(jié)。
22.如權(quán)利要求
第20項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，其特征為該調(diào)節(jié)裝置有促動(dòng)裝置(32，32a)在一個(gè)元件上加力，使元件表面變形，對(duì)該兩表面會(huì)聚度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
23.如權(quán)利要求
第22項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，該促動(dòng)裝置隨供給的電壓反應(yīng)而發(fā)力。
24.如權(quán)利要求
第23項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，該促動(dòng)裝置中至少有一個(gè)壓電促動(dòng)器。
25.如權(quán)利要求
第24項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，該壓電促動(dòng)器在該另一元件(30)上施力。
26.如權(quán)利要求
第25項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，該壓電促動(dòng)器(40，43)在基本與該軸平行的方向上，向該另一元件(30)施力。
27.如權(quán)利要求
第25項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，該壓電促動(dòng)器(32a)在基本與該軸垂直的向上，向該另一元件(30)施力。
28.如權(quán)利要求
第20項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，其特征為有裝置感測(cè)該間隙寬度變化，以說(shuō)明機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)有變化，并有裝置隨感測(cè)到的變化反應(yīng)，調(diào)節(jié)該兩表面的會(huì)聚度，使間隙的寬度變化，從而該密封件補(bǔ)償機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的變化。
29.如權(quán)利要求
第28項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，該測(cè)得的變化是該兩表面(34，36)的初始接觸。
30.如權(quán)利要求
第29項(xiàng)中之可控機(jī)械密封件，該傳感裝置中有一個(gè)熱電偶(48)，感測(cè)該表面(34，36)初始接觸時(shí)的升溫。
專利摘要
一種可控機(jī)械密封件，有帶第一及第二徑向表面的第一及第二面元件。第一元件隨軸旋轉(zhuǎn)。第二元件固定在殼內(nèi)。一個(gè)元件相對(duì)于軸軸向活動(dòng)。該兩表面形成有液膜的間隙。設(shè)置一個(gè)促動(dòng)器，使至少一個(gè)表面變形使間隙從密封件的高壓側(cè)向低壓側(cè)收斂。設(shè)置一個(gè)傳感器，感測(cè)兩表面的初始接觸溫度。一個(gè)控制系統(tǒng)隨傳感器反應(yīng)，產(chǎn)生外部電壓，供給促動(dòng)器，控制表面的會(huì)聚，從而在寬闊的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)范圍中，保持潤(rùn)滑液膜的最佳厚度。
文檔編號(hào)F16J15/34GK86106923SQ86106923
公開(kāi)日1987年6月3日 申請(qǐng)日期1986年10月20日
發(fā)明者理查德·F·薩倫特, 威廉·愛(ài)德華基, 彼得·勞倫斯·凱 申請(qǐng)人:博格-華納工業(yè)產(chǎn)品公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan