本示例性實(shí)施例涉及用于相對(duì)于另一部件可旋轉(zhuǎn)地支撐的部件的密封組件的領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

密封件用于許多技術(shù)領(lǐng)域，特別是用于水力發(fā)電領(lǐng)域。在這里，密封件可以在10米、高達(dá)100米的水深處受到強(qiáng)大的壓力，并且相應(yīng)地具有強(qiáng)烈的環(huán)境影響。這種密封件在一些情況下可能制造起來(lái)非常復(fù)雜，并且相應(yīng)地成本高昂，由此，例如在水下發(fā)電設(shè)備中，成本與利益的比率可能不必要地高?？商娲?，傳統(tǒng)的解決方案實(shí)際上可以更具成本效益，但在此具有較低的耐磨性和較高的維護(hù)費(fèi)用。作為其結(jié)果，在某些情況下，可能不必要地經(jīng)常出現(xiàn)維護(hù)過(guò)程，這導(dǎo)致離開(kāi)大陸的水下應(yīng)用的額外的物流復(fù)雜性，并且可能伴隨著自然力對(duì)人員或材料的危險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，希望在密封組件中實(shí)現(xiàn)密封效果、制造復(fù)雜性和耐磨性的改進(jìn)折衷。

根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求所述的用于相對(duì)于另一部件可旋轉(zhuǎn)地支撐的部件的密封裝置和用于在相對(duì)于另一部件可旋轉(zhuǎn)地支撐的部件中密封的方法考慮到這些要求。

根據(jù)第一方面，示例性實(shí)施例涉及一種用于相對(duì)于另一部件可旋轉(zhuǎn)地支撐的部件的密封組件。密封組件包括波紋管、固定密封元件和相對(duì)于固定密封元件滑動(dòng)接觸地支撐的可旋轉(zhuǎn)密封元件。這里，由波紋管產(chǎn)生壓力，從而在固定密封元件和可旋轉(zhuǎn)密封元件之間產(chǎn)生密封效果。由此能夠減少制造工作并因此減少連接成本。也可以較不頻繁地需要維護(hù)過(guò)程，由此可以減少維護(hù)工作和后勤努力。

在一些示例性實(shí)施例中，固定密封元件的材料和可旋轉(zhuǎn)密封元件的材料具有不同的硬度。由此可以提高密封效果?？梢杂嗅槍?duì)性地減少預(yù)定部件上的發(fā)生的磨損，從而有更好的可控性。

在一些示例性實(shí)施例中，波紋管完全由塑料制成。這里，在某些情況下可以省略金屬部件例如彈簧的使用。因此可以避免由腐蝕產(chǎn)生的磨損的風(fēng)險(xiǎn)。

在一些示例性實(shí)施例中，波紋管具有指向待密封的容積的凸曲率。因此，可以通過(guò)位于波紋管的初級(jí)側(cè)上的介質(zhì)和位于背離初級(jí)側(cè)的波紋管的次級(jí)側(cè)上的介質(zhì)之間的壓力差，經(jīng)由固定密封元件在可旋轉(zhuǎn)密封元件上產(chǎn)生附加的壓力。由此，能夠進(jìn)一步提高密封效果。此外，根據(jù)介質(zhì)的壓力，密封效果由此可以至少部分地取決于自調(diào)節(jié)過(guò)程。

在一些示例性實(shí)施例中，待密封的容積通過(guò)固定密封元件和可旋轉(zhuǎn)密封元件連接到壓力室。因此可以減小密封組件上的有效總力，并由此避免磨損。此外，還可以以這種方式引出過(guò)量的潤(rùn)滑劑。

在一些示例性實(shí)施例中，波紋管、固定密封元件或可旋轉(zhuǎn)密封元件的材料包括聚氨酯。這可以實(shí)現(xiàn)更高的剛度，通過(guò)更強(qiáng)的接觸壓力實(shí)現(xiàn)更好的密封效果，或者改善耐磨性。

在一些示例性實(shí)施例中，由波紋管產(chǎn)生的壓力平行于可旋轉(zhuǎn)密封元件的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)作用。因此，壓力的施加方向可以單獨(dú)地適于使用目的，并且在某些情況下的安裝空間可以更有效地使用。

在一些示例性實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)密封元件或固定密封元件包括至少一個(gè)至少部分環(huán)形元件。因此，例如在初始安裝或維護(hù)的上下文中的交換可以顯著減少。

一些示例性實(shí)施例還涉及具有用于相對(duì)于另一部件可旋轉(zhuǎn)地支撐的部件的密封組件的電流發(fā)電設(shè)備或潮汐發(fā)電設(shè)備。因此可以更好地保護(hù)敏感電子器件，例如在水下發(fā)電設(shè)備中使用的敏感電子器件。

根據(jù)另一方面，示例性實(shí)施例涉及一種用于在相對(duì)于另一部件可旋轉(zhuǎn)地支撐的部件中密封的方法。該方法包括相對(duì)于可旋轉(zhuǎn)密封元件滑動(dòng)接觸地支撐固定密封元件。此外，該方法包括通過(guò)波紋管產(chǎn)生壓力，所述壓力在固定密封元件和可旋轉(zhuǎn)密封元件之間產(chǎn)生密封效果。因此可以實(shí)現(xiàn)節(jié)省易腐蝕材料、更高的耐磨性或改進(jìn)的密封效果。

附圖說(shuō)明

下面參照附圖中描述的示例性實(shí)施例更詳細(xì)地描述其它有利的設(shè)計(jì)，但并不局限于所述示例性實(shí)施例。

圖1詳細(xì)示出了根據(jù)簡(jiǎn)單示例性實(shí)施例的密封組件的橫截面視圖；

圖2詳細(xì)示出了根據(jù)詳細(xì)示例性實(shí)施例的密封組件的橫截面視圖；

圖3詳細(xì)示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的用于在相對(duì)于另一部件可旋轉(zhuǎn)地支撐的部件中密封的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

在下面對(duì)附圖的描述中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的部件。此外，在示例性實(shí)施例或說(shuō)明中出現(xiàn)多次但在一個(gè)或多個(gè)共同特征方面一起描述的部件和對(duì)象使用概括的附圖標(biāo)記。以相同或概括的附圖標(biāo)記描述的部件或?qū)ο罂梢韵嗤氐部蛇x地不同地在單個(gè)、多個(gè)或所有特征、它們的尺寸方面得到體現(xiàn)，只要該描述沒(méi)有明確地或隱含地另有所指。

圖1示出了用于相對(duì)于另一部件可旋轉(zhuǎn)地支撐的部件的密封組件100的簡(jiǎn)單示例性實(shí)施例。密封組件100包括波紋管10。另外，密封組件100包括固定密封元件8和相對(duì)于固定密封元件以滑動(dòng)接觸可旋轉(zhuǎn)地支撐的密封元件6。在此，由波紋管10引起在固定密封元件8和可旋轉(zhuǎn)密封元件6之間產(chǎn)生密封效果的壓力。

密封效果或密封相對(duì)于圍繞密封組件100的介質(zhì)110發(fā)生。介質(zhì)110可以是水，例如淡水或鹽水。在下文中，術(shù)語(yǔ)“初級(jí)側(cè)”是指面向介質(zhì)110的一側(cè)，相應(yīng)地，“次級(jí)側(cè)”指背離介質(zhì)110的一側(cè)。換句話(huà)說(shuō)，介質(zhì)110設(shè)置在初級(jí)側(cè)上，而待密封容積120設(shè)置在次級(jí)側(cè)上。

可旋轉(zhuǎn)地支撐的部件可以例如包括渦輪機(jī)或軸或者連接到這種渦輪機(jī)或軸。另一部件可以是固定的并且包括例如殼體?？尚D(zhuǎn)地支撐的密封元件6或固定密封元件8可以包括密封唇。密封唇可以形成與相應(yīng)另一密封唇的接觸表面。固定密封元件8的材料和可旋轉(zhuǎn)密封元件6的材料在此可以具有不同的硬度。固定密封元件8的材料可以包括橡膠，并且可旋轉(zhuǎn)密封元件6的材料可以是聚氨酯。這里，聚氨酯(pu)可以是塑料(例如彈性體)或合成樹(shù)脂，其可由二醇或多元醇與多異氰酸酯的聚合反應(yīng)制備。這里，聚氨酯在其分子結(jié)構(gòu)中可以包括氨基甲酸酯基(-nh-co-o-)。這里，位于可旋轉(zhuǎn)密封元件6上的密封唇可以推入到固定密封元件8中。在另一示例性實(shí)施例中，固定密封元件8由聚氨酯制成，可旋轉(zhuǎn)密封元件6由橡膠制成，例如水合丙烯腈丁二烯橡膠(hnbr)。這里，固定密封元件8可以包括密封唇。

固定密封元件8或可旋轉(zhuǎn)密封元件6的材料還可以進(jìn)一步包括含聚氨酯的彈性體，例如ecopur。密封元件相對(duì)于彼此的旋轉(zhuǎn)速度可以以高達(dá)每分鐘20或25轉(zhuǎn)或甚至更多的速度下降。與常規(guī)材料相比，聚氨酯的使用由此可以實(shí)現(xiàn)關(guān)于磨損的更高的阻力、更高的抗撕裂性、更高的剛度或者還有改善的可延展性。

可旋轉(zhuǎn)密封元件6或固定密封元件8還可包括復(fù)合材料、含丁腈橡膠材料(npr)或不銹鋼?？蛇x地，可以將涂層例如碳化鉻涂層施加到密封元件上。此外，密封元件可以構(gòu)造為o形環(huán)的形狀，或者也可以是自潤(rùn)滑的，例如通過(guò)在用作潤(rùn)滑劑的水的操作期間的分配。

波紋管10的材料可以包括例如塑料聚氨酯。由此可以實(shí)現(xiàn)高的耐磨性和改善的剛度。因此在某些情況下可以省略在波紋管10中使用金屬和因此可能易腐蝕的材料。圖1中的波紋管10處于張力下，即相對(duì)于其靜止?fàn)顟B(tài)沿軸向方向被壓縮，例如小于1/10的因數(shù)。由此產(chǎn)生壓力，這可以通過(guò)更高的剛度得到進(jìn)一步改善。壓力確保將固定密封元件8按壓到可旋轉(zhuǎn)密封元件6上，并且因此增強(qiáng)其密封效果。這里，軸向方向是指可旋轉(zhuǎn)密封元件6的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)?？尚D(zhuǎn)密封元件6和固定密封元件8之間的壓力可以是例如1-3巴。

在一個(gè)示例性實(shí)施例中，波紋管10完全由塑料制成。因此可以省略使用用于施加產(chǎn)生密封效果的壓力的易腐蝕材料，例如彈簧。因此可以避免由于腐蝕引起的磨損風(fēng)險(xiǎn)以及相應(yīng)的密封效果的降低。

在密封組件100的次級(jí)側(cè)上，定位了容積120，其相對(duì)于位于初級(jí)側(cè)上的介質(zhì)110密封。波紋管10具有指向待密封容積120的凸曲率。因此，可以通過(guò)介質(zhì)110與容積120之間的壓力差，經(jīng)由可旋轉(zhuǎn)密封元件6上的固定密封元件8產(chǎn)生額外的壓力或壓力增加。換句話(huà)說(shuō)，介質(zhì)110可以產(chǎn)生抵抗波紋管10的壓縮的力。由于至少部分地圍繞波紋管10的介質(zhì)110引起的壓力增加可以取決于密封組件100的浸入深度，并且可以由于更大的深度而相應(yīng)地更高。這里，介質(zhì)110的壓力可以例如高達(dá)10或15巴或甚至更高。由此可以附加地改善密封效果。此外，可以使得密封效果也隨著介質(zhì)110的壓力的增加而增加。換句話(huà)說(shuō)，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，在預(yù)定的極限值內(nèi)進(jìn)行自調(diào)節(jié)密封過(guò)程。

圖2示出了根據(jù)另一詳細(xì)示例性實(shí)施例的密封組件100。在本文中，相同或相當(dāng)?shù)牟考哂信c圖1中相同的附圖標(biāo)記，且下面將不再描述。相反，只討論了差異。例如，在圖2中，可旋轉(zhuǎn)部件3被示出為凸緣，而固定部件22被示為殼體。波紋管10通過(guò)螺釘28連接到殼體28，并且通過(guò)螺釘9連接到固定密封元件8?？蛇x地，墊圈11可以設(shè)置在螺釘9上，墊圈12可以設(shè)置在螺釘28上。因此可以實(shí)現(xiàn)螺釘9；11的保持力更好地傳遞到波紋管10。此外，可旋轉(zhuǎn)密封元件6經(jīng)由螺釘2并且可選地經(jīng)由附加連接裝置7連接到可旋轉(zhuǎn)部件。此外，可旋轉(zhuǎn)部件3可以包括螺釘1，使用該螺釘1，可以將另一部件(例如渦輪機(jī))附接到可旋轉(zhuǎn)部件3。可旋轉(zhuǎn)部件3經(jīng)由連接裝置4附接到軸5。

在密封組件100的初級(jí)側(cè)上，所述初級(jí)側(cè)包括介質(zhì)110，蓋26通過(guò)使用螺釘25附接到殼體22。蓋26在此沿軸向方向延伸。由于蓋26，可以附加地避免例如由較粗的污物顆粒引起的污染，特別是由其進(jìn)入容積120所造成的的污染。

在密封組件100的次級(jí)側(cè)上，通過(guò)第一彈簧加強(qiáng)密封環(huán)27將另一容積130與容積120分隔開(kāi)。此外，另一容積130由第二彈簧加強(qiáng)密封環(huán)20限制。彈簧加強(qiáng)密封環(huán)20；27在這里通過(guò)間隔件支撐在殼體22上。此外，在間隔件16和第二彈簧加強(qiáng)密封環(huán)20之間設(shè)置有入口孔17。如果在密封組件100的操作過(guò)程中出現(xiàn)在密封元件6；8上的磨損，則介質(zhì)110可以滲透到體積120中。彈簧加強(qiáng)密封環(huán)20；27在這里可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)于彈簧加強(qiáng)密封環(huán)20或位于那里的電氣部件設(shè)置在次級(jí)側(cè)的部件的附加保護(hù)。

軸5通過(guò)連接裝置13連接到柄18。柄18定位成與彈簧加強(qiáng)密封環(huán)20；27滑動(dòng)接觸，并且可以由與軸5不同的材料制造，或者包括由不同材料制成的涂層。涂層可以包括例如聚四氟乙烯(ptfe)。由此可以減少磨損。然而，如果例如在第一彈簧加強(qiáng)密封環(huán)27上發(fā)生磨損，則介質(zhì)110可以穿透到另一容積130中。通過(guò)使用螺釘14連接到殼體22的位于容積120中的蓋15可以從而防止或至少減少粗污物顆粒的滲透。另一容積130可以經(jīng)由入口孔17連接到用于補(bǔ)救泄漏的系統(tǒng)(英文：泄漏恢復(fù)系統(tǒng))。這樣的系統(tǒng)可以配置為例如使用濕度傳感器檢測(cè)濕氣的滲透，并且通過(guò)提供信號(hào)通知操作者存在泄漏。因此可以檢測(cè)密封組件100上的磨損，并且準(zhǔn)備和執(zhí)行維護(hù)過(guò)程。此外，該系統(tǒng)可以配置為例如使用泵組件，以至少部分地泵出穿透到另一容積130中的介質(zhì)110。在某些情況下，即使出現(xiàn)磨損和水分滲透，這可以減少對(duì)水分敏感部件的可能損害。

圖2所示的螺釘1；2；9；14；25；28以及連接裝置4；7；13；19；23；24因此僅被理解為示例性的。原則上，除了這些之外，其他附接裝置也可以用于部件的連接。這里的連接可以是摩擦配合、材料接合或過(guò)盈配合。因此，附接裝置還可以包括例如螺栓、凹槽、焊縫、插頭連接、粘合劑或鉚釘。附接裝置(例如螺釘或另一附接裝置)可用于多次連接多個(gè)預(yù)定部件。多個(gè)相同的附接裝置例如可以沿著圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的圓形曲線(xiàn)以彼此相同的角度間隔設(shè)置。

在另一示例性實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)或固定密封元件6；8包括至少一個(gè)部分環(huán)形元件。例如，密封元件6；8可以由兩個(gè)元件組裝，每個(gè)元件遵循180°的圓弧，或由三個(gè)元件組裝，每個(gè)元件遵循120°的圓弧。所包括的元件還可以具有不同的尺寸，并且簡(jiǎn)單地遵循總計(jì)360°的圓弧。在示例性實(shí)施例中，密封元件在這里可以具有高達(dá)600mm或800mm或者甚至大于800mm的圓形半徑。

在又一示例性實(shí)施例中，由固定密封元件8和可旋轉(zhuǎn)密封元件6密封的容積120連接到壓力室。壓力差且因此由介質(zhì)110作用在密封元件6；8上的力從而可以減少，從而可以減少磨損。因此，還可以將過(guò)量的潤(rùn)滑劑引出容積120。

圖3示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的用于在相對(duì)于另一部件可旋轉(zhuǎn)地支撐的部件中密封的方法300的流程圖。方法300包括相對(duì)于可旋轉(zhuǎn)密封元件滑動(dòng)接觸地支撐310固定密封元件。另外，方法300包括通過(guò)波紋管產(chǎn)生320壓力，所述壓力在固定密封元件和可旋轉(zhuǎn)密封元件之間產(chǎn)生密封效果。

與常規(guī)解決方案相比，示例性實(shí)施例可允許在更大的浸入深度處使用。由于在波紋管中使用聚氨酯，固定或可旋轉(zhuǎn)密封元件與常規(guī)彈性體相比可以實(shí)現(xiàn)更高的剛度，由此密封組件可以保持對(duì)更大環(huán)境壓力例如至少2、5或15巴的密封效果。

所提到的一些示例性實(shí)施例可以用于水下發(fā)電設(shè)備，例如用于電流或潮汐發(fā)電設(shè)備。通過(guò)一些示例性實(shí)施例，可以簡(jiǎn)化維護(hù)過(guò)程或提供密封中的冗余，由此可以延遲或防止可能的損壞。此外，在某些情況下，可以節(jié)省安裝空間或生產(chǎn)成本。通過(guò)使用塑料，可以避免附加的危險(xiǎn)，例如由金屬部件的腐蝕產(chǎn)生。換句話(huà)說(shuō)，可以實(shí)現(xiàn)密封組件的更高的可靠性或負(fù)載能力。因此，通過(guò)示例性實(shí)施例，可以簡(jiǎn)化或加速維護(hù)過(guò)程，并且可以提高使用壽命或成本效率。

在前述說(shuō)明書(shū)、以下權(quán)利要求書(shū)和附圖中公開(kāi)的特征可以是有意義的，并且可以單獨(dú)地以及以任何組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，以用于實(shí)現(xiàn)其各種設(shè)計(jì)中的示例性實(shí)施例。

附圖標(biāo)記列表

1螺釘

2螺釘

3可旋轉(zhuǎn)部件

4連接裝置

5軸

6可旋轉(zhuǎn)密封元件

7連接裝置

8固定密封元件

9螺釘

10由塑料制成的波紋管

11墊圈

12墊圈

13連接裝置

14螺釘

15蓋

16間隔件

17入口孔

18柄

19連接裝置

20第二彈簧加強(qiáng)密封環(huán)

21間隔件

22固定部件

23連接裝置

24連接裝置

25螺釘

26蓋

27第一彈簧加強(qiáng)密封環(huán)

28螺釘

100密封組件

110介質(zhì)

120容積

130另一容積

300方法

310支撐

320產(chǎn)生