隔离器密封的制作方法

专利名称：隔离器密封的制作方法
技术领域：
本发明涉及隔离密封及其在转动设备中的使用，尤其涉及能够避免将导致设备寿命缩短的流体或固体进出腔室的装置。这种装置通常被称作轴承保护器、轴承密封或轴承隔离器。但是，这种转动密封的使用扩展超出了对转动设备中的轴承进行保护。因此，虽然以下均涉及轴承保护器，但是应该理解，本发明的密封具有较广泛的用途。
背景技术：
轴承保护器的目的在于避免流体、固体和/或残渣进入轴承腔室。同样地，采用轴承保护器来避免流体或固体从轴承腔室排出。基本上，它们的目的是避免轴承过早失效。
轴承保护器通常分为两种类型抵制式(repeller)或迷宫式(labyrinth)轴承保护器以及机械密封轴承保护器。本文参考本申请人的共同未决的机械密封轴承保护的申请WO-A-2004005770，该申请基本公开了接触式轴承保护器。
迷宫式轴承保护器通常包括安装用于绕轴转动且相对于保护器轴向固定的组件。例如，所述轴可以是泵或其它转动设备部件的轴。该保护器包括静止组件，该组件也是轴向固定的，并且对接至或固定至设备的静止部分。
转动组件通常具有复杂的外部轮廓，该外部轮廓位于静止组件的复杂内部轮廓附近或者径向或轴向地接近该内部轮廓。理论上，这些复杂轮廓共同提供了避免不需要的物质或流体通过的曲折路径。
迷宫式轴承保护器一般仅在设备运行期间工作。这是因为该设计依赖于用以创建离心力的转动组件和静止组件的反向转动，这妨碍了流体在所述部件之间径向通过。
当设备静止时，上述复杂的迷宫式设计不能将水平应用中的流体高度保持在与保护器的入口位置相比较高的径向高度。
此外，在许多工业应用中，当设备静止时，喷水、蒸汽和外部杂质在轴承保护器处被引导。传统的迷宫式设计不能避免上述杂质进入轴承腔室。
同样地，轴承腔室呼吸(breathing)是另一个工业领域的问题。在操作过程中，轴承腔室中的润滑流体和空气随着升温而膨胀。在传统的迷宫式密封结构中，该膨胀将促使空气通过曲折路径并从轴承腔室中“呼”出。一旦设备停止，轴承腔室冷却而内部空气收缩，则抽吸的潮湿空气会经过迷宫式结构并回到轴承腔室中。这被称作“吸”入。
机械的密封轴承保护器可克服迷宫式设计的静止局限性。但是，这些装置可能具有其它缺陷，例如在高轴速应用中生成过多热量，或者此时在密封面处具有边界或没有润滑。因此，机械的密封轴承保护器的使用是有局限性的。
需要一种非接触式的迷宫类型密封轴承保护器，其能够在设备处于静止时密封流体，和/或能够在腔室呼吸期间避免和/或减少大量空气形成的微粒进入轴承腔室。
非接触式的迷宫类型密封能够在任何轴转动方向时排放空气也是有利的。这减小了安装误差的可能性或影响。
非接触式的迷宫类型密封结合两种抵制装置(一种被设计为抵制流体逸出轴承腔室，另一种设计为抵制流体进入轴承腔室)可能具有进一步的有利性。
此外，安装便利性对于所有轴承保护器是重要的。轴向非常紧凑的非接触式的迷宫类型密封是理想的，从而其可装配到之前被唇形密封占用的空间中，并作为单件筒状单元提供而无需安装夹具。
US-A-5,378,000(Orlowski)公开了一种具有曲径构造的筒状设计，其中，转子和定子通过固体可形变的环状密封或弹性体而轴向锁合到一起。弹性体锁合在两个反向转动的矩形空腔之间，如Orlowski的申请的图3和4所示。该弹性体受到摩擦阻力，定子提供较小摩擦阻力而转子提供较大摩擦阻力。因此，Orlowski的申请中的弹性体在两个反向转动的部分之间受到摩擦磨损的影响。该摩擦磨损由于以下情况而加剧转子14的表面23和22b之间为锐角以及与弹性体(20)相接触的槽21和22的其余三个转角为90度角。Orlowski依赖于与弹性体相接触的这四个点的相对未倒角表面，以保持转子和定子之间的轴向接近。
所有商业上可得的弹性体都具有截面尺寸公差。该公差通常是其标称直径的+/-3％。由于该弹性体公差以及槽21和22因此也具有的相关的制造宽度公差，Orlowski的限定摩擦阻力的大小因而具有较大可变性。
在将密封组装到设备上的过程中，在该装置运动到其最终运行位置中时，其被轴向推拉。上述轴向位移尤其是由来自转动弹性体15和轴10的摩擦阻力导致的。该轴向位移将弹性体20置于剪切力下，这是由于所述弹性体是将转子和定子轴向锁合到一起的唯一部件。因此，弹性体和槽21和22的侧之间的摩擦阻力很可能在组装期间改变。
所有这些事实会影响和快速增加弹性体20上的磨损，并会因此而限制弹性体对于物质进出的有用密封寿命。

发明内容
根据本发明的第一个方面，提供了一种隔离器密封，包括定子部件，定位到转动设备的定子中；转子部件，定位到所述转动设备的转动轴上；所述定子部件和所述转子部件各自具有相邻表面；静止关闭装置，其包括弹性环形密封部件，其在所述转子静止时使两个相邻表面接合，在所述转子动态时使得所述转子和定子表面的一个或多个脱离；以及其中，至少一个所述表面与纵向轴线倾斜，其角度为大于或小于90°。
优选地，所述至少一个所述表面与所述纵轴线的倾斜为5°和175°之间，更优选地，为10°和80°之间或100°至120°，最优选地，为30°至60°或120°至150°。在本发明的一个具体的实施方案中，所述倾斜可约为45°。
根据本发明的第二个方面，提供了一种隔离器密封，包括定子部件，定位到转动设备的定子中；转子部件，定位到所述转动设备的转动轴上；所述定子部件和所述转子部件各自具有相邻表面；以及静止关闭装置，其包括弹性环形密封部件和辅助部件，能够在第一位置与第二位置之间运动，当所述转子部件静止时，所述辅助部件在所述第一位置处将所述弹性环形部件挤压为与两个所述表面接合，当所述转子动态时，在所述第二位置处，所述弹性部件上的挤压减小，从而所述弹性环形部件使得所述转子和定子表面的一个或多个脱离。
优选地，所述弹性密封部件是螺旋管形的。
优选地，所述密封进一步包括在所述转子部件与所述定子部件之间形成的迷宫式密封。
优选地，所述密封进一步包括至少一个双向抵制泵送装置。
优选地，所述转子部件和所述定子部件的所述表面都与所述纵轴线倾斜，其角度为大于或小于90°。
优选地，所述转子和定子部件轴向分离，但其相对轴向运动通过在所述转子和定子部件的一个上形成的至少一个轴向延伸部件而受到限制。
更优选地，所述转子部件和定子部件通过两个或更多的径向延伸部件而轴向受限。
优选地，所述定子部件设置有至少一个连通孔，所述连通孔在所述定子部件的内表面与所述定子部件的外表面之间延伸。更优选地，所述连通孔接近于设置在所述转子部件上的径向延伸部件。优选地，所述定子部件的所述内表面基本偏心于所述转子部件和/或使用中的转动轴。
优选地，所述连通孔在使用中位于所述密封上的径向最低位置。
优选地，所述定子部件在其最外表面和基本偏心的最内表面上设置有径向向内延伸的槽，所述径向延伸的槽延伸至所述最内表面的径向最外位置，从而形成使所述定子部件的最内表面和最外表面相连的连通孔。
优选地，所述转子部件和所述定子部件的所述表面一起形成“V”形。更优选地，所述弹性环形部件依靠于所述“V”形内部，其依靠的径向位置大于所述弹性环形部件在其自由状态时的标称径向位置。
优选地，所述转子部件设置有轴向分离的至少两个抵制泵送装置。
优选地，所述转子和定子部件各为单体件。
优选地，所述转子和定子部件通过一个或多个径向延伸的肩部而相对于彼此径向受限，所述肩部从所述转子部件或所述定子部件的其中之一延伸，或者从所述部件的组合延伸。
在一个优选实施方案中，所述转子部件包括两个轴向结合的部件，所述定子部件是单体件。所述转子部件的第一部分可径向定位于所述转子部件的第二部分中，两个部分均通过机械、化学或其它固定方式而结合，以形成永久的或非永久的附接。
本发明的密封包括定子壳体，其具有至少一个径向向外设置的位置部件，用于定位于设备腔室。所述位置部件可位于径向延伸的槽附近，所述槽包括将所述壳体密封至所述设备腔室的至少一个弹性体部件。所述壳体还优选设置有轴向抵靠至所述设备腔室的至少一个径向延伸的外表面。
优选地，所述转子包括至少一个抵制泵送装置，所述抵制泵送装置包括设置在所述转子的圆周上的至少一个径向向内延伸的部分(feature)。
优选地，所述转子包括轴向移位的至少两个抵制泵送装置。
优选地，所述抵制泵送装置包括连续的和基本同心的转子表面，其与基本不同心的定子表面相对应。
优选地，所述抵制泵送装置包括设置于所述转子的圆周上的至少一个径向向内延伸的部分(feature)。
优选地，所述转子包括至少一个抵制泵送装置，所述抵制泵送装置包括设置在所述转子的、接近于所述定子的基本径向倾斜的内表面的圆周上的至少一个径向向内延伸的部分。
优选地，所述转子包括轴向移位的至少两个抵制泵送装置。各个抵制泵送装置包括设置在所述转子的、接近于所述定子的基本径向倾斜的内表面的圆周上的至少一个径向向内延伸的部分(feature)。
优选地，所述定子壳体包括至少一个内部部分(feature)，其与所述轴的中心位置具有中心位置偏移。优选地，所述定子壳体的所述偏心的内部部分(feature)接近于所述转子中的至少一个抵制泵送装置。
优选地，所述定子壳体包括至少一个径向连通部分(feature)，其使得所述壳体的最内表面与所述壳体的最外表面相连通。所述径向连通部分或排放孔优选接近于至少一个所述抵制泵送装置。
优选地，所述定子壳体包括两个轴向结合的部件，所述转子是单体件。
优选地，一个定子径向定位到第二个定子中，二者通过机械、化学或其它任意固定方式结合，以形成永久或非永久的附接。
优选地，径向外部定子在其最外表面上结合有径向延伸的部分(feature)。所述径向延伸部分接近于两个转子部件的径向位置。
优选地，所述转子包括在其外表面上的至少一个径向延伸的部分(feature)，所述部分位于所述定子的内表面的附近。
根据本发明的迷宫式密封的实施方案可以使得至少一个转动部件和/或一个静止部件能够机械附接到转动设备的部件。
本发明的密封可包括具有至少一个轴向通孔或槽的定子壳体，所述通孔或槽用于容纳转动设备中的双头螺栓或螺栓，从而使得所述机械密封的壳体能够固定至所述转动设备。
优选地，第一壳体定子径向定位到第二壳体定子中，所述第一壳体定子通过转子间接轴向连接到所述轴，所述第二壳体定子直接连接到所述设备的静止壳体。所述第一壳体定子能够相对于所述第二壳体定子轴向滑动。优选地，所述轴向位移是机械受限的，从而保持筒状方案。
优选地，第一壳体定子径向和轴向定位到第二壳体定子中，所述第一壳体定子通过转子间接有角度地连接到所述轴，所述第二壳体定子直接连接到所述设备的静止壳体。所述第一壳体定子能够相对于所述第二壳体定子有角度地滑动。优选地，所述有角度地位移是机械受限的，从而保持筒状方案。
根据本发明的迷宫式密封的实施方案可使得至少一个转动部件和/或一个静止部件能够轴向分裂，用于附接到所述设备上。优选地，在安装到所述设备上之后，所述分裂的组件径向地机械固定到一起。同样优选地，所述分裂的设计优选包括至少一个径向分裂的弹性体，其在安装到轴的周围之后通过永久方式结合。
本发明还提供了一种轴承保护器，其具有非接触的迷宫式密封的类型。
本文参考了具有用于形成静止关闭装置或其一部分的弹性体或O形环形式的弹性密封部件。应该理解，任何弹性体或固体可形变材料可以是适当的。虽然在附图中示出的密封部件具有环形截面，但是应该理解，它们可具有不同形状，包括提供了平面和/或环状表面组合的形状。


附图如下图1是安装在轴上的本发明的迷宫式密封轴承保护器的一个实施方案的半纵剖面图；图2A对应于图1，示出了通过线A-A的、泵送抵制器的剖面；图2B对应于图2A，示出了排出孔的放大图；图2C对应于图2A，示出了排出孔的一种可选设计；图2D示出了排出孔的另一设计；图2E对应于图1，示出了通过线B-B的、泵送抵制器的剖面；图2F对应于图2E，示出了C-C上的平面图；
图3对应于图1，示出了放大的部分纵剖面；图4A对应于图1，示出了等比分解图；图4B对应于图1，示出了部分剖视分解图；图5对应于图3，示出了放大的部分纵剖面；图6A对应于图1，示出了放大的部分剖面，其中示出了弹性体在其静止状态下的关闭；图6B对应于图6A，示出了放大的部分剖面，其中示出了弹性体在其动态状态下的关闭；图7示出了本发明的另一实施方案的部分纵剖面；图8示出了本发明的另一实施方案的部分纵剖面；图9A示出了本发明的另一实施方案的部分纵剖面；图9B示出了图9A的实施方案的部分纵剖面，其中示出了定子中的环境连接；图10示出了本发明的另一实施方案的部分纵剖面；图11A示出了本发明的另一实施方案的部分纵剖面；图11B示出了本发明的另一实施方案的部分纵剖面；图12A示出了本发明的另一实施方案、即纵向分裂的迷宫式密封的等比图；图12B示出了图12A的实施方案的轴向分裂端的放大等比图；图12C示出了图12A的实施方案的部分纵剖面，其中包含环形固定带；图12D示出了图12A的实施方案的分裂弹性体的部分纵剖面；图12E示出了本发明的另一实施方案的部分纵剖面，其中示出了本发明的螺栓；图12F示出了本发明的另一实施方案的部件的部分剖视端视图，其中示出了本发明中使用的螺栓在轴向分裂组合件中处于未拧紧位置；图12G示出了图12F的实施方案的部分剖视端视图，其中示出了本发明中使用的螺栓在轴向分裂组合件中处于拧紧位置；图13示出了本发明的另一实施方案，其具有装配至筒状密封的外侧端的轴承密封的形式；图14示出了本发明的另一实施方案，其具有确切地固定至转动轴的轴承密封的形式；图15示出了本发明的另一实施方案，其具有轴向紧凑的迷宫式密封的形式，包含在一个大气物质侧的抵制泵送装置；图16示出了本发明的另一实施方案，其具有轴向紧凑的迷宫式密封的形式，包含一个在大气物质侧的抵制泵送装置以及关闭密封装置；图17示出了本发明的另一实施方案，其具有轴向紧凑的迷宫式密封290的形式，包含关闭密封装置；图18示出了本发明的另一实施方案的纵剖面图，其具有安装在轴上的本发明的第二十个实施方案的迷宫式密封轴承保护器的形式；图19对应于图18，示出了放大的部分剖视图；图20A示出了本发明的另一实施方案的放大的部分剖视图，其中示出了处于静止状态下的密封；图20B对应于图20A，示出了放大的部分剖视图，其中示出了处于动态状态下的密封；图21A示出了本发明的另一实施方案的放大的部分剖视图；图21B示出了本发明的另一实施方案的放大的部分剖视图；图21C示出了本发明的另一实施方案的放大的部分剖视图；图21D示出了本发明的另一实施方案的放大的部分剖视图；图21E示出了本发明的另一实施方案的放大的部分剖视图；图21F示出了本发明的另一实施方案的放大的部分剖视图；图21G示出了本发明的另一实施方案的放大的部分剖视图；图22示出了本发明的另一实施方案的剖视图，其中示出了本发明的另一实施方案的剖视图，其中示出了由径向延伸的簧环轴向约束的两个部分设计；图23对应于图22，示出了该实施方案的放大的部分剖视图；图24示出了本发明的另一实施方案的放大的部分剖视图；图25示出了本发明的另一实施方案的放大的部分剖视图，其中示出了易于从设备中拆卸。
具体实施例方式
现在将参照附图，仅通过实施例的方式描述本发明。
通常，根据本发明的转动密封不仅可用于轴是转动部件而壳体是静止部件的情况，而且可用于相反情况——即，轴是静止的而壳体是转动的。
此外，本发明可在转动的和静止的结构中实现，以及可在具有金属组件以及具有非金属组件的筒状组件密封中实现。
参照附图中的图1，其示出了本发明的第一实施方案，即，装配至一件转动设备11的轴承保护器组合件10。该设备包括转动轴12和静止壳体13。静止壳体13通常可包括轴承，图中未示出。
在轴承保护器组合件10的一个轴端处的区域“X”可部分容纳流体和/或固体和/或外来残渣和/或空气。但是，为了清楚起见，此处均引用“产品物质”来描述单个或混合介质。
在轴承保护器组合件10的另一个轴端处的区域“Y”也可部分容纳流体和/或固体和/或外来残渣和/或空气。但是，引用“大气物质”来描述单个或混合介质。
轴承保护器组合件10包括转子组合件16，转子组合件16包括径向和轴向定位至第二转子部件15的第一转子部件14。转子组合件16位于定子部件17的附近。
图2A中示出了横截面A-A。该截面是通过定子17的径向最外表面上的槽18的截面。
图2E中示出了横截面B-B。该截面是通过定子17的径向最外表面上的槽19的截面。
参照图2A，第一转子部件14结合有至少一个径向延伸的部分，即槽25。转子14基本上与轴12同心，因此在轴中心线26上转动。定子17包含至少一个内部部分，即定子泵送孔27。转子14的最外表面与定子泵送孔27的最内表面之间的径向间隙提供了泵送腔室28。
根据图2A，定子泵送孔27基本偏心于转子14和轴12，并具有中心线29。转子14与定子泵送孔27之间的偏心程度被表示为各自的中心线26和29之间的径向距离“Z”。
由于所述偏心，转子14与定子泵送孔27之间的径向间隙在组合件10的圆周周围并不恒定。如图2A所示，在12点钟位置的所述径向间隙30基本小于在6点钟位置处示出的径向间隙31。
在进入泵送腔室28的任何流体由转子槽25在圆周上输送时，流体经受径向间隙的改变。径向间隙的这一改变导致径向间隙中的流体操作压力改变。流体压力的这一改变促使流体从较小的径向间隙位置30向较大的径向间隙位置31圆周运动。
根据图2A，定子17中的外部槽18也基本与轴12同心。在该剖面端视图的径向最低位置处(称作6点钟位置)，图2A表示同心槽18与定子泵送孔27径向贯穿。该部分的放大视图在图2B中示出。根据图2B，上述贯穿在定子17的最内区域至定子17的最外区域之间创建了连通孔35。上述自动形成的连通孔35的优点在于，所述孔独立于机床、制造技术或雇佣的操作员，总是出现在最大的径向间隙位置31处。这将为供应公司提供优势。
图2C对应于图2B，示出了一个可选实施方案，其中，所述定子泵送孔27包括附加的径向延伸的内部区域36。该径向延伸的内部区域形成了自动连通孔37，在给定孔27和槽18的相关的固有制造公差时，孔37的长度能够更严格地受控，具有较小的变化。
图2D对应于图2B，示出了另一个可选实施方案，其中，连通孔38由延伸通过定子17的铣制的槽或钻成的孔而形成。
图2E对应于图1，表示了另一实施方案，其中示出了接近产品物质侧的抵制泵送结构。
根据图2E和图1，第二转子15结合有至少一个径向延伸的部分，即，槽45。转子15基本与轴12同心，因此在轴中心线46上转动。定子17包括至少一个内部部分，即，定子泵送孔47。转子15的最外表面与定子泵送孔47的最内表面之间的径向间隙是泵送腔室28。
定子泵送孔47基本偏心于转子15和轴12，并具有中心线49。转子15与定子泵送孔47之间的偏心程度被表示为各自的中心线46和49之间的径向距离“W”。
由于所述偏心，转子15与定子泵送孔47之间的径向间隙在组合件10的圆周周围并不恒定。如图2E所示，在12点钟位置的所述径向间隙50基本小于在6点钟位置处的径向间隙51。
同样地，在进入泵送腔室48的任何流体由转子槽45在圆周上输送时，流体经受径向间隙的改变。径向间隙的这一改变导致径向间隙中的流体操作压力改变。流体压力的这一改变促使流体从较小的径向间隙位置50向较大的径向间隙位置51圆周运动。
转子外表面上的径向延伸的、非圆周连续的转子槽或凹口对于促进流体运动并不重要。未同心对齐的两个反向转动的表面的作用常常足以抵制和/或泵送流体。
同样地，基本同心对齐的两个反向转动的表面(其中之一优选为转子，包含径向延伸的非圆周连续的转子槽或凹口)可足以抵制和/或泵送流体。
根据图2E和图1，定子17中的外部槽19基本与轴12同心，在该剖面端视图的径向最低位置处(称作6点钟位置)，图2E表示同心槽19与定子泵送孔47径向贯穿。这在图2F中进一步示出。图2F是图2E的视图C-C的平面图。上述贯穿在定子17的最内与最外区域之间创建了连通孔55。外部同心槽19和偏心的定子泵送孔47的结合在最大的径向间隙位置51处形成了自动连通孔55。
显然，连通孔55的位置可以是相对于转子与定子之间的变化的径向间隙的任何圆周位置。例如，在某些应用中，连通孔可能更适合位于转子与定子之间的最小径向间隙位置附近的位置处，这与最大流体压力差值的位置相对应，从而利用相对较高的流体压力，以迫使流体流出流通孔。
有经验的读者将注意到，可采用一个或两个泵送系统。优选地，提供双抵制泵送系统，由于物质的进出受到来自组合件10的每一侧的抵制，因此，一个抵制器位于大气物质侧，另一个抵制器位于产品物质侧。
如果需要的话，可通过简单地改变定子17的大气物质端和产品物质端的偏心泵送孔之间的角度加工方位，将较大的径向间隙31和51、以及因此连通孔37和55设置为彼此具有任何角度关系。
泵送槽25和45的数目和/或尺寸和/或各自的角度方位可改变，以适应被密封的应用。
优选地，在本发明的两侧的抵制泵送设计应该大致平衡并彼此相等，从而不会以任何特定方式促进进和/或出。
参照图3，轴承保护器是筒状单元，而且未提供任何安装装置。优选地，转子组合件60包括两个轴向结合的转子部件14和15。优选地，第一转子14在径向位置61处径向设置于第二转子15中。转子14和15都被轴向压缩，直到转子15的轴向面62抵靠至转子14的轴向面63。优选地，径向位置61是机械干涉配合，从而将两个转子固定到一起。作为一种选择，这些部分可通过适当的粘合剂化学地结合，或通过焊接操作永久结合，和/或上述方式的组合，以形成固定附接。
优选地，径向最内的转子14在其最内表面上结合有径向延伸的起伏部分64。部分64接近于两个转子部件14和15的径向位置61。起伏部分64确保了轴承保护器10能够滑到轴12上，而不会对轴12形成由两个转子14和15之间的径向干涉配合导致的径向干扰。
转子14和15的每一个的端部在纵向外部大于定子17的最内径向部分。优选地，定子17是一个单体部件。
如图3所示，转子14在其最内表面上结合有径向延伸的腔65。腔65包含弹性体的密封装置66，以将转子组合件60密封到轴12上。弹性体66将转动驱动从轴12输送到转子组合件14。
轴承保护器10优选包括定子壳体17，其具有至少一个径向向外设置的设备腔室位置部分67。位置部分67位于径向延伸的槽68附近，槽68包括用于将定子17密封至设备腔室13的内部区域的至少一个弹性体部件69。定子17还包括至少一个径向延伸的外表面70，表面70轴向抵靠至所述设备腔室71。
优选地，转子14和/或15包括至少一个如上所述的抵制泵送装置。
优选地，转子包括至少两个轴向移位的抵制泵送装置。每个抵制泵送装置包括设置在转子圆周上的至少一个径向向内延伸的部分。
如图3所示，转子14和15结合有至少一个位于转子14和15的最外径向表面上的径向向内和圆周延伸的城堡状(castellation)部分72和73。城堡状部分72和73可具有如图中所示的方形或任何由曲面和平面构成的形式。例如，所述形式可以是剖面为梯形、v形或半圆形。作为另一个实施例，可具有带左侧或右侧节距(pitch)的螺纹扣形。
所述径向转子表面和城堡状部分72和73分别位于接近的最内定子表面74和75的径向附近，通常为0.005”至0.010”。显然，径向附近并不局限为0.005”，而是可以大于或小于该值。
定子17的、接近于转子组合件60的最外径向表面的最内径向表面74和75可同样具有上述的城堡状部分。事实上，可采用任何转子或定子的城堡状部分的组合来限制和/或避免轴向流体运动。
轴承保护器10结合有包括弹性体81的静止的关闭装置组合件80，弹性体81径向设置在“V”形中，“V”形径向内部设置有弹性体81。所述“V”形由两个反向转动的表面构成，即，定子表面82和转子表面83。
弹性体81以与弹性体81在其自由状态时的标称径向位置相比略大的径向位置而径向依靠在所述“V”形上。实际上，这种结构意味着弹性体81以径向伸展的方式工作。在弹性体81向外伸展时，该结构导致在弹性体81的圆周周围施加相应的内部径向力，从而促使弹性体81进入所形成的“V”表面82和83中。这在转子组合件和定子17之间、在表面82和83上形成静止密封。这种结构将参照图6A和6B进一步描述。
根据图6A，转子组合件60包括第一转子14和第二转子15。第二转子15径向向外延伸超过弹性体81的最外表面。转子15结合有径向内表面90和91。表面91是径向和轴向倾斜的。
倾斜的表面91与弹性体81的外表面之间具有间隙92。间隙92使得弹性体81能够在轴12的速度较小的应用中不受外部摩擦阻力的影响。
当设备启动、轴12转动时，弹性体81经受以径向向外的方式施加的离心力。所述离心力使得弹性体81能够从倾斜的定子表面82向上提升，并运动到转子倾斜表面91上。这在图6B中示出。
然后，转子上的倾斜表面91将弹性体81的基本径向的运动转换为径向和轴向运动，从而朝向转子空隙94推动弹性体81。
在设备轴12停止时，施加在弹性体81上的朝向外部的离心力也停止。然后，弹性体的固有弹性形成朝向内部的径向力，该力促使弹性体81返回到各定子17和转子14的V形支持表面82和83中，如图6A所示。
V形支持表面82和83中的弹性体81提供了径向的关闭装置，并形成能够避免流体或固体从大气物质侧向产品物质侧或者从产品物质侧向大气物质侧移动的静止密封。
径向间隙92可具有任何尺寸。作为实施例，该尺寸可从零到2.000”或50mm或更大。优选地，所述径向尺寸近似为0.010”。此外，在某些应用中，可以认为倾斜表面91需要径向向内挤压弹性体81，因而所述“径向间隙”是能够在转子表面91和83之间提供摩擦阻力的干涉配合。
上述的结构不具有美国申请5,378,000(Orlowski)中的任何局限性，具体在下面列出-本发明的V形支持构造确保了在设备启动和关闭状态期间，弹性体81不与可能刺入弹性体81中的锐角或刀刃表面接触。
-本发明的V形支持构造确保了弹性体81的所有制造公差无论如何都不会对设计造成影响。在静止状态下，弹性体81与表面82和83的摩擦阻力基本恒定，与弹性体81的截面尺寸无关。弹性体81的所有截面尺寸变化都适应于转子间隙92和/或转子空隙94。
-本发明的V形支持构造适应于各转子60和定子17组件的、可在将本发明安装到轴上的过程中发生的任何轻微轴向位移。转子60与定子17之间的各自的标称轴向间隙应该变化，由于包括两个独立表面，因此V形支持构造将相应地轴向打开或关闭。在弹性体81上造成的影响是所述弹性体81的标称轴向密封位置将略微改变。如果轴向间隙减小，则弹性体81将安放在与标称位置相比稍高的径向位置处，而如果轴向间隙增大，则弹性体81将安放在与标称位置相比稍低的径向位置处。因此这一设计确保了弹性体81不会被置于任何不希望的、由轴向运动导致的应力和/或剪切力之下。
图4A是图1的轴承保护器的六个子组件中的四个的分解等比视图。在组装本发明期间，推动转子14通过定子17直至轴向定位。弹性体18轴向和向外伸展，并置于由转子14和定子17的子组合件100所形成的v形支持区域中。图4B对此进行了显示。当转子15轴向提供给子组合件100时，轴向倾斜表面101轴向定位于弹性体81上。转子15的连续轴向运动使得倾斜表面101轴向挤压固体可形变弹性体而不会造成损坏。倾斜表面101因而是非常理想的。
图5对应于图3，示出了结合有附加固体可形变部件或弹性体104的轴承保护器103的部分纵剖面。弹性体104安装在两个反向转动的表面(定子106和转子107)之间的收纳径向腔105中。所述弹性体104有助于限制空气形成的微粒通过本发明而大量流动。本实施方案能够附加提供的优点在于其与图1的实施方案兼容，因此增加弹性体104并非必需改变第一实施方案的组件。
图7示出了本发明的另一实施方案的部分纵剖面。轴承保护器109具有转子组合件110，转子组合件110包括至少一个抵制泵送装置111，而抵制泵送装置111包括具有设置在转子组合件110的最外圆周上的倾斜径向根部113的至少一个径向延伸的部分112。所述径向延伸部分112接近于定子115的基本径向倾斜的内表面114。
当转子组合件110与轴116一起转动时，径向延伸部分112(尤其是径向倾斜的根部113)使得大气物质朝向定子115的内部倾斜表面114移动。大气物质还由于转子组合件110的转动所形成的离心力而径向向外移动。一旦大气物质与定子115的内部倾斜表面114相接触，其径向速度则会随着所述物质从轴承保护器丢弃而转换为轴向位移。
如图7所示，转子组合件110包括至少两个轴向位移的抵制泵送装置111和117。每个抵制泵送装置都由位于所述转子的、接近定子115的基本径向倾斜的内表面的圆周上的至少一个径向向内延伸的部分构成。
虽然图7示出了径向向内延伸的部分112的倾斜根部113，但是根部113的轮廓可以是倾斜、平行或曲面的任意组合，包括但不限于在纵剖面和端视图中均为凸起、凹入和平行，或者上述的任意组合。
参照图8，定子组合件120包括径向定位且轴向抵靠的两个轴向结合的定子部件121和122。所述定子组合件120由轴向接纳转子123(优选为单体部件)的两个径向向内延伸的部件组成。
两个定子122和121中接近于径向抵靠的定子部件121在其最外径向表面上结合有径向向内延伸的部分124。所述径向延伸的部分124起到了底切(under cut)的作用，以确保给定两个定子122和121之间的径向位置时，定子组合件120不会与设备壳体125过分径向干扰。
定子部件121包括从其最外表面径向向内延伸的凹陷126，凹陷126携带固体可形变弹性体部件127，弹性体部件127为设备壳体125的最内表面提供了圆周密封。
定子部件122具有径向向外延伸的部分128，部分128将定子组合件120轴向设置于设备壳体125的端表面。
定子122和121在129处通过机械方式(例如径向干涉配合或螺纹)而结合。但是，诸如粘合剂的化学方式和/或诸如焊接的永久方式也是适当的固定方法的另外的示例。
转子123包括从其最内表面径向向外延伸的部分130，部分130携带固体可形变的弹性体部件131，弹性体部件131为设备轴132的最外表面提供了圆周密封。
转子123具有至少一个抵制泵送部分133，抵制泵送部分133包括至少一个径向延伸的部分，即，转子123的最外圆周上的槽134。
槽134和转子123在定子122的腔中操作。如上参照图2A所述，所述腔优选为偏心的。
此外，如上参照图2B所述，定子122结合有至少一个排出孔135。
转子123包括轴向移动的至少两个抵制泵送装置133和136。每个抵制泵送装置都由至少一个径向向内延伸的部分构成，所述径向向内延伸的部分设置在所述转子的、接近定子121和122的内表面上的偏心泵送腔的圆周上。
转子123包括关闭结构137，关闭结构137包括在v形支持区域139中操作的弹性体138，区域139包括倾斜的定子径向表面140和倾斜的转子径向表面141。
转子123也具有至少一个径向延伸的城堡状部分142，其在径向上非常接近于定子122和/或121的内部径向表面。
参照图9A，本发明的密封可包括具有径向向外延伸部分151的定子壳体150。在所述部分151中，定子150包括至少一个轴向通孔或槽152，用于容纳转动设备153中的双头螺栓(stud)或螺栓154，从而使得本发明的定子150能够机械地并确切地固定至转动设备153。
如图9B所示，这种定子壳体155也包括环境接头156，用于奖初级或次级流体157喷射或注入密封件158中，该密封件158随后将其泵送到该处理空腔159中。
参照图10，本发明的密封可包括两个轴向滑动的定子壳体160和161。一个定子壳体160位于第二个定子壳体161的径向内部，所述定子中的至少一个结合有轴向滑动的弹性体部件162，弹性体部件162圆周密封在两个壳体160和161之间。
优选地，两个定子壳体之间的轴向运动由轴向延伸的部分163和/或164确切地限制。优选地，定子壳体160和161都通过适当的机械装置(例如驱动销或驱动突缘165)确切地转动连接，这使得两个定子能够轴向运动却限制它们的转动。
所述外部定子壳体161结合有轴向延伸的部分166，其容纳了弹性体部件167。所述弹性体部件167在所述定子壳体161与设备壳体168之间提供了圆周密封。
转子169包括弹性体170，弹性体170使得转子169圆周密封至设备轴171。
在图10中示出本发明的其它部件已在之前参照其它实施方案进行了描述。
与外部弹性体167和轴弹性体170相比，所述轴向滑动的弹性体部件162优选具有较小的轴向压缩，因此具有较小的摩擦阻力。因此，较小的摩擦阻力促使在弹性体162处、而不是在密封内部的其它位置处形成轴向运动。
因此，图10的实施方案提供了能够适应于设备轴171与设备壳体168之间的轴向纵向位移的结构。该轴向位移被促使发生在弹性体162的较小摩擦阻力的位置处，而不是在轴弹性体170处。这确保了转子169与内部定子160之间的各自运转间隙基本保持而不会受到损害。可调节轴向设备轴171的运动与设备壳体168的运动之间的任意量的运动。
参照图11A，本发明的密封包括两个有角度地滑动的定子壳体180和181。一个定子壳体180在第二个定子壳体181的径向内部，并包括径向延伸的部分182。所述部分182轴向抵靠角度滑动的弹性体183。该角度滑动的弹性体183圆周密封在两个壳体180和181之间。
两个定子壳体180和181之间的轴向运动由轴向延伸的部分184确切地限制。
两个定子壳体180和181通过适当的机械装置(例如驱动销或驱动突缘185)确切地转动连接，这使得两个定子180和181能够轴向运动却限制它们的转动。
外部定子壳体181结合有径向延伸的部分186，其容纳了弹性体部件187。所述弹性体部件187提供了所述定子壳体181与设备壳体188之间的圆周密封。
作为一种选择，所述角运动可通过两个配合的球面320或其它可选机械方式而调节，如图11B所示。
图11中所示的本发明的其它部件已在前面参照其它实施方案进行了描述。
因此，图11A和11B的实施方案提供了能够适应于设备轴189与设备壳体188之间的角位移的结构。该角位移被促使发生在两个定子180和181之间的枢轴位置、弹性体183或球形接头320处，而不是在其它位置处。这在包括轴189与设备壳体188之间的角位移的设备应用中，确保了转子190与内部定子180/321之间的各自运转间隙基本保持而不会受到损害。
参照图12A，密封200基本跨越其纵轴线分裂，以便于设备的安装，该设备不能以传统方式进行拆卸来安装传统的密封。
该密封结合有至少两个纵向和基本配合的分裂的半转子组合件201和202，以及至少两个纵向和基本配合的分裂的半定子203和204。该密封的这些部分(尤其是关闭装置和抵制泵送装置)已在之前描述。
本实施方案的特殊的分裂特征将在本文进一步参照图12A、12B、12C、12D、12E、12F和12G进行描述。
根据图12A，两个分裂的半定子通过合适的固定装置(例如一个或多个有头螺栓205)(capscrew)而连接到一起。有头螺栓205在所述分裂的半定子203的一个中的隙孔206中操作，并接合于第二个分裂定子204中的对应螺纹孔207中。
有头螺栓205固定方法仅是示例。在另一实施例中，分裂的半定子结合有隙孔，隙孔使得螺栓能够通过，并使用螺栓上的螺帽进行固定。
根据图12B，两个分裂的半定子203和204在固定到一起之前，在两者之间具有位于径向端部上的合适的密封装置210。所述密封装置210可以是在设备安装时分配的密封剂，或者是如图所示的垫圈式部件。该垫圈式部件可覆盖定子204的整个径向端部，或者如图12B所示，具有限定的形状。
根据图12B，垫圈210设置于每个半定子203或204的至少两个径向端部中的沟道211中。垫圈210在定子到设备壳体弹性体212与定子到转子弹性体213之间提供了径向延伸的密封。优选地，垫圈210抵靠至每个弹性体212和213。
根据图12A，两个分裂的半转子组合件201和202通过合适的固定装置(例如一个或多个有头螺栓215)连接到一起。有头螺栓215在分裂的半转子201的一个中的隙孔216中操作，并接合于第二个分裂转子202中的对应螺纹孔217中。
作为一种选择，两个分裂的半定子可结合有隙孔，隙孔使得螺栓能够通过，并使用螺栓上的螺帽进行固定。
根据图12B，两个分裂的半转子201和202在固定到一起之前，在两者之间具有位于径向端部上的合适的密封装置220。同样地，所述密封装置220可以是在设备安装时分配的密封剂，或者是如图所示的垫圈式部件。该垫圈式部件220可覆盖转子202的整个径向端部，或者如图12B所示，具有限定的形状。
根据图12B，垫圈220设置于每个半转子201或202的至少两个径向端部中的沟道211中。垫圈220在转子到设备壳体弹性体222与转子到定子弹性体213之间提供了径向延伸的密封。优选地，垫圈220抵靠至每个弹性体222和213。
转子和定子的任何一个的两个分裂半可重叠到一起，从而使得它们是扁平的，并因此形成一体的密封表面。这去除了在所述两半之间设置垫圈的必要性。但是，在两个金属部件之间形成可密封接合所需的附加工程比使用固体可形变材料更大。
此外，在将单元安装至设备的转动件期间，各轴承保护器组件的两半可使用合适的粘合剂和/或密封剂而粘合到一起。
同样，定子和转子的两半可通过合适的装置(例如，联接螺旋夹、簧环、开口环和/或带包裹)机械地固定和保持到一起。
参照图12C，本发明的密封的另一实施方案结合有用于定子232和转子233的带式固定装置230和231，以分别将两个分裂的半部件固定到一起。这在将本发明安装到设备上之前需要分裂的弹性体部件212、213和222。弹性体212、213和222可使用例如刀等径向分裂，并且在它们被包裹到轴周围之后，通过适当的粘合剂固定的所述弹性体212、213和222的端部形成连续的圆环。
由于弹性体的端部倾向于以可能影响密封性能的径向偏移方式固定到一起，因此分裂的弹性体包括在其各端之间的确切(positive)位置，如图12D所示。
根据图12D，分裂的弹性体235的一端包括径向向内延伸的部件236，而分裂的弹性体235的另一端包括对应的定位孔237。在绕设备轴的周围组装期间，延伸的弹性体端236通过适当的粘合剂而定位和固定到具有孔237的弹性体端中。这一设计确保了弹性体235的两端之间的精确径向位置，并因此对便于安装是理想的。
在某些应用中，使用螺栓来将两个轴向分裂的组件连接到一起可能是困难的，当将密封安装到难以接触的区域中时，所述螺栓能够保持位于所述分裂部件中将是有益的。
以上描述了一种使用空隙和螺纹定位孔216和217中的螺栓将两个径向半部件固定到一起的方法。但是，在转子和定子的两半中的所述定位孔可以都是具有螺纹的。在这种情况下，使用特殊的螺栓，如图12E所示。
根据图12E，有头螺栓239具有在有限轴向长度上径向向内延伸的凹陷300，凹陷300在螺栓的头部301至螺纹部分302之间延伸。
根据图12F，有头螺栓239被螺纹固定到轴向分裂的转子部件303的其中之一中的螺纹定位孔中，直至有头螺栓239上的螺纹越过转子303中的对应螺纹305的轴向端部为止。有头螺栓239的径向向内延伸的凹陷300具有外表面，该外表面在径向上大于转子303的螺纹305的内表面。有头螺栓239现在轴向容纳于轴向分裂的转子303中的肩部301和306之间，不能在分裂的密封装置的安装期间移动。
图12G示出了对应的半转子308中的对应螺纹307以及处于固定位置的有头螺栓239，有头螺栓239将分裂的半转子303和308径向固定到一起。
在固定定子时，也可采用同样的捕获有头螺栓固定方法。
参照图13，筒状机械密封241安装于轴242上，并固定至一件转动设备的壳体243。该筒状机械密封241避免了加工物质244泄漏和漏出加工腔室245。
图13示出了筒状机械密封241的非加工物质侧的密封240。机械密封241包括障碍腔室(barrier chamber)247中的障碍流体246。通过设备上的机械密封面248，避免了障碍流体246脱离而进入加工腔室245中。密封240避免了障碍流体到达筒状机械密封241的大气侧。
密封240的定子250是筒状机械密封压盖(gland)251单独和可替换的部分。显然，如果需要，定子可以是一体的部件。
参照图14，迷宫式密封260通过安装在轴向延伸的转子263中的一个或多个紧定螺栓262而确切地固定至转动轴261。
参照图15，轴向紧凑的迷宫式密封270包括在大气物质侧的一个抵制泵送装置271。
参照图16，轴向紧凑的迷宫式密封280包括在大气物质侧的一个抵制泵送装置271，并包括关闭密封装置282。
参照图17，轴向紧凑的迷宫式密封290包括关闭密封装置291。
参照图18，迷宫式密封轴承保护器350安装在轴351上。转子组合件352和定子353通常以相似方式配置为参照图1所示的结构。
读者将会注意到，定子到转子螺旋管状弹性体354由内部转子表面355和外部转子表面356径向容纳。但是，所述354可轴向运动，以与定子密封接合。
转动轴向偏压弹性体357位于弹性体354附近。所述轴向偏压弹性体357优选为在径向上大于弹性体355但具有较小的横截面积。轴向偏压弹性体357轴向容纳在转子352的轴向表面358与弹性体354的轴向表面之间。优选地，所述弹性体357被轻微轴向挤压，从而在弹性体354上施加轴向力，促使弹性体354与定子353密封接合。
轴向偏压弹性体357可在转子凹陷359中圆周伸展，在图19中更清晰地示出。转子352的径向凹陷359优选比弹性体357的最外表面在径向上大0.010”。优选地，相邻的表面361是径向倾斜的，如图所示。但是，所述表面可与轴351垂直。
因此，当设备轴351和密封350静止时，具有定子353至转子352的密封。当设备轴351和密封350为动态时，弹性体357经受转动组件的离心力，从而促使弹性体357在圆周上伸展。所述圆周伸展作用从弹性体354去除了轴向偏压力，从而使得所述弹性体354能够在径向受限的凹陷362中轴向浮动。弹性体354与定子353之间的摩擦阻力足以促使弹性体354轴向运动到之前被弹性体357占据的空间中，从而在转子组合件352与定子353之间形成轴向间隙。
参照图20A，其示出了静止位置中的密封360以及在表面362处与定子353密封接合的转动弹性体354。在图20B所示的动态位置中，转动弹性体354与定子353具有轴向位移，从而形成轴向间隙363。
轴向转子表面358是轴向倾斜的，如364处表示，从而使得弹性体357的最内表面附近的轴向间隙“N”在轴向上小于弹性体357的最外表面附近的轴向间隙“M”。
当设备静止时，弹性体357的最内表面通常比其在自由状态(本文中称为径向预装入)下的标称径向尺寸大0.005”至0.010”。
弹性体357和轴向倾斜表面358上的初始径向预装入促使轴向力施加至弹性体354上。当弹性体357圆周伸展时，倾斜的表面358积极地促使产生轴向间隙。
以上描述的结构具有显著的技术优点首先，转子与定子之间的轴向密封结构是比径向密封接合更可靠的解决方案。
其次，各个弹性体354和357的材料特性(尤其是密度)可在技术上进行选择，以满足这些弹性体的要求。例如，弹性体354优选为硬弹性体(通常具有70到90之间的肖氏硬度)，从而能够更好地抵抗反转动磨损。优选地，弹性体357更具弹性以及在圆周上更易于伸展，并通常具有40-70的肖氏硬度。
不仅可以选择同一材料的不同密度，而且可以选择不同材料。例如，弹性体354可由PTFE材料制成，而弹性体357可由诸如氟化橡胶(例如由Dupont Dow elastomers提供)的材料制成。作为另一个实施例，弹性体354的材料可被选为包括自润滑性质，从而能够在与反向滑动和/或转动表面交互时较为理想。
参照图21A，一种可选的结构由于弹性体370可具有横截面积小于弹性体371的实心螺旋管形而提供了显著优点。弹性体370因此更可能在轴速较小的应用中圆周地伸展。
参照图21B，一种可选的设计由于弹性体375具有横截面积大于弹性体376的实心螺旋管形而提供了显著优点。弹性体375因此为弹性体376提供了较大程度的轴向压缩。
参照图21C，另一种可选的设计由于弹性体380具有中空螺旋管形而提供了显著优点。弹性体380因此更加可能在轴速较小的应用中圆周地伸展。
轴向偏压部件357、370、375和/或380可具有类似弹簧的部件或楔形部件。实际上，可使用任何的螺旋管形状，如图21D、21E、21F和21G所示例的那样。
图21D示出了作为轴向偏压部件的类似弹簧的部件385，其位于密封部件386的附近。类似弹簧的部件385是闭环的环状螺旋弹簧，其在受到大于弹簧的内在张力的内部径向力时可在圆周上延伸。
图21E示出了类似楔的部件390，其可以或可以不必在其一个或多个圆周点处全部或部分径向分裂。楔部件390提供了一个或多个具有角度的表面391，这为密封部件392提供了轴向偏压。
图21F示出了类似弹簧的部件393，其激励类似楔的部件394，部件394因而为密封部件395提供轴向偏压。
图21G示出了类似唇的螺旋管396，从而在反向转动部件397和398之间提供主要的关闭密封。类似唇的螺旋管396可由合适装置(如图所示，包括类似弹簧的部件399)轴向激励。
参照图22示出了包括转子401和定子402的密封400。转子401由定子轴向延伸的肩部403和簧环404轴向约束。
转子401是密封的，由弹性体406可转动地连接到设备轴405，而定子是密封的，由弹性体408可转动地连接到设备壳体407。
转子401在转子401的向外暴露的表面(接近于定子402的向内暴露的表面413、414)上包括一个或多个径向延伸的城堡状部分410和/或411和/或412。
定子表面413和/或414与转子表面410和/或411不同心，如在下部截面中的位置416和417处所示。转子外表面和定子内表面的不同心表面的变化的径向间隙能促进流体运动。
应该注意到，密封400不一定需要在转子外表面410和/或411上的径向非连续的缺口或泵送槽来促进流体运动。
参照图23，其更详细地示出了关闭部分，其包括由实心螺旋管421激励的实心螺旋管420。单体式转子401的构造提供了轴向延伸的腔422，腔422包括至少一个面向外部的表面423和至少一个面向内部的表面424(但优选为两个面向内部的表面424和425)。
参照图24，密封450包括径向延伸以代替轴承腔室罩盖(在之前的图中表示为单独的部件)的壳体451。这对于转动设备制造者而言具有实质的商业优势，因为其从总体组合件上去除了一个部分。
壳体451包括轴向孔452，其对应于转动设备的轴承腔室454中的螺纹孔453，从而使得壳体451能够轴向固定至轴承腔室454。
图24示出了转动组合件460如何在壳体相对于转动设备的轴承腔室454保持在原处的同时从壳体451去除连接。因此，这一设计提供了维修和/或更换反向转动磨损部件461的便利性。
现在总结如上所述的本发明的各种实施方案图1的实施方案是筒状非接触的迷宫式密封，包括形成曲径的一个或多个径向城堡状部分、在产品物质侧和大气物质侧的两个抵制泵送装置以及关闭装置。这一设计在避免流体和/或固体进出轴承腔方面尤其具有优势。
图2的实施方案对于使用者尤其具有优势，这不仅因为通过使用操作于偏心泵送腔室中的转子而使得泵送系统非常有效，而且因为该装置是双向转动的。这意味着本发明的同一非接触的轴承保护器可用来密封典型工业轴承腔室的每端，其中，轴将以顺时针方向(从腔室的一侧观察)和逆时针方向转动。
图4A和6的实施方案对于使用者尤其具有优势，这是因为关闭装置有助于在设备静止和轴未转动时避免湿气进入轴承腔室。这种v形支持区域的有益效果在于，其在设备启动和关闭应用中最小化了弹性体的损坏，从而有助于使得装置寿命更长。
图5的实施方案在这样的应用中尤其具有优势，即，需要附加保护来使得通过本发明装置的大量空气形成的微粒的流动最小化。
图7的实施方案在这样的应用中尤其具有优势，即，产品物质运动和/或循环被视为适当。这些应用可包括使用油雾系统来对转动设备件中的轴承进行润滑。结合有倾斜定子的开环抵制器泵送设计有助于推动润滑剂循环。
图8的实施方案是在图1的实施方案基础上的反转设计，其中，定子包括两个轴向和径向接合的组件，而转子是单体式的。
图9的实施方案是对图1的实施方案的修改，其中，定子壳体被修改为确切地固定至设备壳体。这一确切位置对于安装常常非常实用，该装置可更换机械密封，或填充转动设备中的主要密封腔室。定子壳体也可结合有环境连接，以使得主要或次要流体注入或流入本发明中，然后将其泵送到处理腔中。同样地，这种设计可用来在闭合循环系统中将轴承润滑流体从轴承腔室再循环到例如冷却器，然后回到轴承腔室。
图10的实施方案可适应于任何数量的轴向运动，只要安装在滑动壳体中。这在由于物理和/或热膨胀原因导致的轴运动过量的应用中是有益的。
图11的实施方案使得本发明能够在柱(pillar)或止推轴承结构中采用，所述结构采用球面轴承，其中轴到壳体的角度排列是变化的。
某些类型的转动设备具有较大的轴直径。该设备可花费多个小时、多天或多周来拆卸和更换失效的轴承保护器。在这些应用中，如果轴承保护器能够无需拆卸转动装置便就地安装将尤其有利。在这些应用中，图12A至12D的实施方案的分裂式方案是非常有利的。与非分裂的设计相比，将其安装到转动设备上是非常简单和耗时较少的。此外，轴承保护器通常是轻型的应用，其实际上具有为零的加工压力和温度。这使得通过密封剂或粘合剂使两套部件(包括弹性体)简单固定非常合适和实际。
图13的实施方案在采用机械安装时非常有效。
图14的实施方案可在考虑转动驱动完整性的应用上采用。
图15、16和17所示的本发明的实施方案都示出了轴向紧凑的非接触式轴承保护器的变型。这些实施方案在本发明用于代替通常轴向宽度等于径向宽度的油封和唇形密封时是重要的。
由于将密封和组件安装到难以接触的区域中是非常困难的，因此图12E至12G的实施方案的安装优点得以凸现。诸如螺栓等的组件常常从其位置处掉落并常常丢失。作为一个实施例，上述实施方案通过示出本发明如何将有头螺栓容纳到各个非接触式半密封装置中的方法，而实现上述安装优点。有头螺栓能够在即使半密封装置是上部向下固定时避免从半密封装置处掉落。
本发明的图18至21的实施方案为圆周伸展部件和转子到定子密封部件提供了较大范围的环形附加排列(permutation)，这对于轴速较低的应用尤其有益。
图22和23的实施方案示出了一部分转子设计，其中转子包括轴向和径向延伸槽作为一个单体部件。该实施方案由于具有较少部件，因而比两部分设计具有商业优势。
本发明的图24和25的实施方案示出了轴承保护壳体，其也起到了用于轴承壳体的盖板的作用。这对于转动设备制造者而言具有商业优势，这是由于其降低了部分的总体组装。该实施方案具有径向延伸壳体，并提供了轴向夹紧和/或固定到转动设备轴承腔室的方法。
如上所例举的本发明可用来密封、保护和隔离轴承腔室、风扇、泵、混合器、鼓风机、旋转阀、电机以及需要进行进和/或出物质保护的所有其它转动设备。
权利要求
1.一种隔离器密封，包括定子部件，定位到转动设备的定子中；转子部件，定位到所述转动设备的转动轴上；所述定子部件和所述转子部件各自具有相邻表面；静止关闭装置，其包括弹性环形密封部件，其在所述转子静止时使两个相邻表面接合，在所述转子动态时使得所述转子和定子表面的一个或多个脱离；以及其中，至少一个所述表面与纵向通路倾斜，其角度为大于或小于90°。
2.根据权利要求1所述的隔离器密封，其中，所述至少一个所述表面与所述纵轴线的倾斜为5°和175°之间。
3.根据权利要求1或2所述的隔离器密封，其中，所述至少一个所述表面与所述纵轴线的倾斜为10°和80°之间或100°和120°之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的隔离器密封，其中，所述至少一个所述表面与所述纵轴线的倾斜为30°至60°或120°至150°。
5.根据前述权利要求中任一项所述的隔离器密封，其中，所述至少一个所述表面与所述纵轴线的倾斜约为45°。
6.一种隔离器密封，包括定子部件，定位到转动设备的定子中；转子部件，定位到所述转动设备的转动轴上；所述定子部件和所述转子部件各自具有相邻表面；以及静止关闭装置，其包括弹性环形密封部件和辅助部件，能够在第一位置与第二位置之间运动，当所述转子部件静止时，所述辅助部件在所述第一位置处将所述弹性环形部件挤压为与两个所述表面接合，当所述转子动态时，在所述第二位置处，所述弹性部件上的挤压减小，从而所述弹性环形部件使得所述转子和定子表面的一个或多个脱离。
7.根据前述权利要求中任一项所述的隔离器密封，其中，所述弹性密封部件是螺旋管形的。
8.根据前述权利要求中任一项所述的隔离器密封，进一步包括在所述转子部件与所述定子部件之间形成的迷宫式密封。
9.根据前述权利要求中任一项所述的隔离器密封，进一步包括至少一个双向抵制泵送装置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的隔离器密封，其中，所述转子部件和所述定子部件的所述表面都与所述纵轴线倾斜，其角度为大于或小于90°。
11.根据前述权利要求中任一项所述的隔离器密封，其中，所述转子和定子部件轴向分离，但其相对轴向运动通过在所述转子和定子部件的一个上形成的至少一个轴向延伸部件而受到限制。
12.根据前述权利要求中任一项所述的隔离器密封，其中，所述转子部件和定子部件通过两个或更多的径向延伸部件而轴向受限。
13.根据前述权利要求中任一项所述的隔离器密封，其中，所述定子部件设置有至少一个连通孔，所述连通孔在所述定子部件的内表面与所述定子部件的外表面之间延伸。
14.根据权利要求13所述的隔离器密封，其中，所述连通孔接近于设置在所述转子部件上的径向延伸部件。
15.根据权利要求13或14所述的隔离器密封，其中，所述定子部件的所述内表面基本偏心于所述转子部件和/或使用中的转动轴。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的隔离器密封，其中，所述孔的连通在使用中位于所述密封上的径向最低位置。
17.根据前述权利要求中任一项所述的隔离器密封，其中，所述定子部件在其最外表面和基本偏心的最内表面上设置有径向向内延伸的槽，所述径向延伸的槽延伸至所述最内表面的径向最外位置，从而形成使所述定子部件的最内表面和最外表面相连的连通孔。
18.根据前述权利要求中任一项所述的隔离器密封，其中，所述表面一起形成“V”形。
19.根据权利要求18所述的隔离器密封，其中，所述弹性环形部件依靠于所述“V”形内部，其依靠的径向位置大于所述弹性环形部件在其自由状态时的标称径向位置。
20.根据前述权利要求中任一项所述的隔离器密封，其中，所述转子部件设置有轴向分离的至少两个抵制泵送装置。
21.一种筒状密封，其结合有根据前述权利要求中任一项所述的隔离器密封。
22.一种轴承保护器，其结合有根据权利要求1至20中任一项所述的隔离器密封。
全文摘要
一种隔离器密封，包括定位到转动设备的定子中的定子部件(17)和定位到转动设备的转动轴上的转子部件(14)。这两个部件各自具有相邻表面(82/83)，静止关闭装置(81)在转子部件静止时使两个相邻表面接合，在转子部件动态时使得所述表面的一个或多个脱离。在本发明的一个方面，至少一个所述表面与纵向轴线相倾斜，其角度为大于或小于90°。在本发明的另一个方面，静止关闭装置包括弹性环形密封部件(354)和辅助部件(357)，能够在第一位置与第二位置之间运动，当转子部件静止时，所述辅助部件在所述第一位置处将所述弹性环形部件挤压为与两个所述表面接合，当所述转子动态时，在所述第二位置处，所述弹性部件上的挤压减小，从而所述弹性环形部件使得所述转子和定子表面的一个或多个脱离。
文档编号F16J15/447GK1985113SQ200580023650
公开日2007年6月20日 申请日期2005年7月12日 优先权日2004年7月12日
发明者艾伦·詹姆士·罗迪斯, 安德鲁·科尔文森 申请人:Aes工程有限公司