УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ МАШИНА И ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Российский патент 2021 года по МПК F16J15/34 

Область техники

Настоящее изобретение относится к уплотнительному устройству для гидродинамической машины, в которой упомянутое уплотнительное устройство приспособлено для уплотнения зазора между валом и корпусом гидродинамической машины. Настоящее изобретение относится также к гидродинамической машине и транспортному средству, содержащему гидродинамическую машину.

Уровень техники

Гидродинамическая машина, такая как гидродинамический ретардер, содержит статор и ротор, расположенный в корпусе. Статор и ротор могут иметь по существу соответствующее конструктивное исполнение с множеством лопаток, расположенных в соответствующей кольцеобразной оболочке. Статор и ротор расположены так, что упомянутые кольцеобразные оболочки совместно образуют рабочее пространство. Гидродинамическая машина содержит вал, соединенный с ротором, причем упомянутый вал проходит через отверстие в упомянутом корпусе. Вал выполнен с возможностью соединения посредством трансмиссии с приводными колесами транспортного средства. Когда требуется замедление, текучая среда, такая как масло, вода или водяная смесь, подается насосом в упомянутое рабочее пространство, и создаваемое вязкостное сопротивление будет замедлять транспортное средство. Рабочая текучая среда будет нагреваться и обычно циркулирует в системе охлаждения. Степень замедления можно изменять посредством регулирования уровня заполнения рабочего пространства. Гидравлические ретардеры малошумные, часто неслышимые на фоне шума работающего двигателя и в частности малошумные в работе по сравнению с тормозами двигателя.

В зазоре между упомянутым отверстием корпуса и валом обычно размещают уплотнительное устройство для предотвращения утечки рабочей среды из корпуса. Уплотнительное устройство содержит уплотнительное кольцо, соединенное с корпусом, и уплотнительное кольцо, соединенное с валом. Уплотняющие поверхности уплотнительных колец находятся в контакте впритык в зоне примыкания и при вращении вала скользят относительно друг друга.

Во время работы гидродинамической машины давление в рабочем пространстве увеличивают до значительных уровней давления, которые накладывают высокие требования на уплотнительное устройство. Проблемы, связанные с такими уплотнительными устройствами, заключаются в том, чтобы гарантировать, что уплотнительное устройство уплотняет в достаточной степени, что уплотнительное устройство в достаточной степени смазано и уплотнительное устройство в достаточной степени охлаждается. Кроме того, обнаружено, что в тех случаях, когда в качестве рабочей среды используют воду или водяную смесь, уплотняющие поверхности относительно быстро изнашиваются. Если уплотнительное устройство такого типа не в достаточной степени охлаждается и/или смазывается, то оно может выходить из строя. В результате рабочая среда, такая как вода или водяная смесь, может затекать за уплотняющие поверхности уплотнительных колец в трансмиссию. Кроме того, в некоторых случаях трансмиссионное масло может затекать за уплотняющие поверхности уплотнительных колец в рабочее пространство гидродинамической машины. В обоих этих случаях может потребоваться ремонт и замена деталей, которые обычно сопряжены с большими затратами.

Кроме того, на современном рынке предпочтительно, если изделия, такие как уплотнительные устройства, можно изготавливать и собирать экономичным способом.

Сущность изобретения

Целью настоящего изобретения является устранение или по меньшей мере уменьшение по меньшей мере некоторых из вышеупомянутых проблем и недостатков.

В соответствии с первым аспектом изобретения, упомянутая цель достигается посредством уплотнительного устройства для гидродинамической машины. Упомянутое уплотнительное устройство способно уплотнять зазор между валом и корпусом гидродинамической машины. Упомянутое уплотнительное устройство содержит корпус уплотнения, выполненный с возможностью соединения с упомянутым корпусом гидродинамической машины, и первое уплотнительное кольцо, выполненное с возможностью соединения с упомянутым валом. Первое уплотнительное кольцо содержит первую кольцевую уплотняющую поверхность. Упомянутое уплотнительное устройство содержит также второе уплотнительное кольцо, расположенное в упомянутом корпусе уплотнения. Упомянутое второе уплотнительное кольцо содержит вторую кольцевую уплотняющую поверхность, выполненную с возможностью плотного примыкания к упомянутой первой кольцевой уплотняющей поверхности в первой зоне примыкания. Упомянутое уплотнительное устройство содержит охлаждающее пространство, расположенное рядом с упомянутой первой зоной примыкания. Упомянутый корпус уплотнения содержит стенку, выступающую в упомянутое охлаждающее пространство. Упомянутая стенка выполнена с возможностью направления потока охладителя в упомянутом охлаждающем пространстве.

Поскольку упомянутый корпус уплотнения содержит упомянутую стенку, выступающую в охлаждающее пространство для направления потока охладителя в охлаждающем пространстве, повышается эффективность охлаждения и эффективность смазки первой зоны примыкания. Как дополнительный результат этого получается более долговечное и надежное уплотнительное устройство, способное эффективно уплотнять зазор между валом и корпусом гидродинамической машины. Таким образом, получается уплотнительное устройство, способное уменьшать стоимость ремонта и замены деталей гидродинамической машины.

Кроме того, поскольку упомянутый корпус уплотнения содержит стенку, выступающую в охлаждающее пространство, получается уплотнительное устройство с параметрами и характеристиками, пригодными для сборки и изготовления простым и экономичным способом.

Таким образом, получается уплотнительное устройство, устраняющее или по меньшей мере уменьшающее по меньшей мере некоторые из вышеупомянутых проблем и недостатков. Таким образом, вышеупомянутая цель достигнута.

Опционально, упомянутая стенка выполнена за одно целое с упомянутым корпусом уплотнения. Таким образом, получается уплотнительное устройство с параметрами и характеристиками, пригодными для сборки и изготовления более простым и более экономичным способом. Кроме того, может быть получено более надежное уплотнительное устройство, поскольку можно уменьшить риск ослабления упомянутой стенки во время работы гидродинамической машины.

Опционально, упомянутый корпус уплотнения расположен так, что поток охладителя направляется вокруг упомянутой стенки. Таким образом, дополнительно повышается эффективность охлаждения и эффективность смазки первой зоны примыкания. Как дополнительный результат этого, получается более долговечное и надежное уплотнительное устройство. Кроме того, получается уплотнительное устройство, способное уменьшать стоимость ремонта и замены деталей гидродинамической машины.

Опционально, упомянутая стенка проходит концентрично относительно второго уплотнительного кольца. Таким образом, дополнительно повышается эффективность охлаждения и эффективность смазки первой зоны примыкания. Как дополнительный результат этого, получается более долговечное и надежное уплотнительное устройство. Кроме того, получается уплотнительное устройство, способное уменьшать стоимость ремонта и замены деталей гидродинамической машины.

Опционально, упомянутое уплотнительное устройство содержит третье уплотнительное кольцо, расположенное в упомянутом корпусе уплотнения, при этом упомянутое первое уплотнительное кольцо содержит четвертую кольцевую уплотняющую поверхность, и при этом упомянутое третье уплотнительное кольцо содержит третью кольцевую уплотняющую поверхность, выполненную с возможностью плотного примыкания к упомянутой четвертой кольцевой уплотняющей поверхности. Таким образом, получается более долговечное и надежное уплотнительное устройство, способное эффективно уплотнять зазор между валом и корпусом гидродинамической машины. Кроме того, получается уплотнительное устройство, способное уменьшать стоимость ремонта и замены деталей гидродинамической машины.

Опционально, упомянутое охлаждающее пространство проходит между упомянутой первой зоной примыкания и второй зоной примыкания между третьей и четвертой кольцевыми уплотняющими поверхностями. Таким образом, получается уплотнительное устройство, способное эффективно охлаждать и смазывать первую и вторую зоны примыкания. Как дополнительный результат этого, получается более долговечное и надежное уплотнительное устройство. Кроме того, получается уплотнительное устройство, способное уменьшать стоимость ремонта и замены деталей гидродинамической машины.

Опционально, упомянутая стенка проходит в пространстве, ограниченном вторым и третьим уплотнительными кольцами. Таким образом, получается уплотнительное устройство, способное более эффективно охлаждать и смазывать первую и вторую зоны примыкания. Кроме того, поток охладителя в пространстве, ограниченном вторым и третьим уплотнительными кольцами, будет более эффективно охлаждать второе и третье уплотнительные кольца. Кроме того, упомянутая стенка будет разделять второе и третье уплотнительные кольца и может способствовать удерживанию второго и третьего уплотнительных колец на месте во время работы гидродинамической машины. Как дополнительный результат, получается более долговечное и надежное уплотнительное устройство. Кроме того, получается уплотнительное устройство, способное уменьшать стоимость ремонта и замены деталей гидродинамической машины.

Опционально, первая поверхность упомянутой стенки и поверхность второго уплотнительного кольца совместно ограничивают первый охлаждающий канал упомянутого охлаждающего пространства, и при этом вторая поверхность упомянутой стенки и поверхность третьего уплотнительного кольца совместно ограничивают второй охлаждающий канал упомянутого охлаждающего пространства. Таким образом, получается уплотнительное устройство, способное более эффективно охлаждать и смазывать первую и вторую зоны примыкания. Кроме того, поток охладителя в первом и втором охлаждающих каналах будет более эффективно охлаждать второе и третье уплотнительные кольца. Как дополнительный результат этого, получается более долговечное и надежное уплотнительное устройство. Кроме того, получается уплотнительное устройство, способное уменьшать стоимость ремонта и замены деталей гидродинамической машины.

Опционально, упомянутый корпус уплотнения содержит впуск охладителя, соединенный по текучей среде со вторым охлаждающим каналом, и выпуск охладителя, соединенный по текучей среде с первым охлаждающим каналом. Таким образом, поток охладителя от впуска охладителя к выпуску охладителя будет обеспечивать охлаждение второго и третьего уплотнительных колец и более эффективное охлаждение и смазку первой и второй зон примыкания. Как дополнительный результат этого, получается более долговечное и надежное уплотнительное устройство. Кроме того, получается уплотнительное устройство, способное уменьшать стоимость ремонта и замены деталей гидродинамической машины.

Опционально, упомянутое уплотнительное устройство содержит один или более блокировочных элементов, способных предотвращать вращение второго и третьего уплотнительных колец относительно корпуса уплотнения. Таким образом, получается более долговечное и надежное уплотнительное устройство. Как дополнительный результат этого, получается уплотнительное устройство, способное уменьшать стоимость ремонта и замены деталей гидродинамической машины.

Опционально, упомянутая стенка содержит по меньшей мере один паз, и при этом второе и третье уплотнительные кольца каждое содержит по меньшей мере один паз, причем каждый из упомянутого одного или более блокировочных элементов проходит в один паз упомянутой стенки и в один паз соответствующего второго и третьего уплотнительных колец. Таким образом, обеспечена простая и эффективная блокировка второго и третьего уплотнительных колец. Кроме того, получается уплотнительное устройство с параметрами и характеристиками, пригодными для сборки и изготовления простым и экономичным способом.

Опционально, упомянутые пазы и упомянутый один или более блокировочных элементов выполнены так, чтобы допускать заданную степень вращения второго и третьего уплотнительных колец относительно корпуса уплотнения. Таким образом, получается уплотнительное устройство, способное демпфировать перемещение второго и третьего уплотнительных колец относительно корпуса, которое может возникать, например, во время быстрого изменения скорости вращения вала, как например, на стадии запуска гидродинамической машины. В результате этого получается более долговечное и надежное уплотнительное устройство. Кроме того, получается уплотнительное устройство, способное уменьшать стоимость ремонта и замены деталей гидродинамической машины.

Опционально, упомянутый корпус уплотнения содержит первое и второе кольцеобразное углубление, каждое ограниченное упомянутой стенкой, и при этом второе уплотнительное кольцо расположено в первом кольцеобразном углублении, а третье уплотнительное кольцо расположено во втором кольцеобразном углублении. Таким образом, просто обеспечено эффективное охлаждение и эффективная смазка первой и второй зоны примыкания. Кроме того, просто обеспечено эффективное охлаждение второго и третьего уплотнительных колец. Кроме того, получается уплотнительное устройство с параметрами и характеристиками, пригодными для сборки и изготовления простым и экономичным способом.

Опционально, упомянутый впуск охладителя соединен по текучей среде со вторым кольцеобразным углублением, при этом упомянутый выпуск охладителя соединен по текучей среде с первым кольцеобразным углублением. Таким образом, просто обеспечено эффективное охлаждение и эффективная смазка первой и второй зон примыкания. Кроме того, просто обеспечено эффективное охлаждение второго и третьего уплотнительных колец.

Опционально, упомянутое уплотнительное устройство содержит два или более блокировочных элементов и первый соединительный элемент, соединяющий упомянутые два или более блокировочных элементов, и при этом упомянутый первый соединительный элемент расположен в первом кольцеобразном углублении. Таким образом, получается уплотнительное устройство с параметрами и характеристиками, пригодными для сборки и изготовления более простым и экономичным способом. Кроме того, упомянутый первый соединительный элемент может способствовать уменьшению риска смещения упомянутых двух или более блокировочных элементов во время работы гидродинамической машины.

Опционально, упомянутый первый соединительный элемент и упомянутый один или более блокировочных элементов образованы из одного целого куска материала. Таким образом, получается уплотнительное устройство с параметрами и характеристиками, пригодными для сборки и изготовления простым и экономичным способом.

Опционально, упомянутое уплотнительное устройство содержит второй соединительный элемент, соединяющий упомянутые два или более блокировочных элементов, и при этом упомянутый второй соединительный элемент расположен в упомянутом втором кольцеобразном углублении. Таким образом, получается уплотнительное устройство с параметрами и характеристиками, пригодными для сборки и изготовления более простым и экономичным способом. Кроме того, упомянутый второй соединительный элемент может способствовать дополнительному уменьшению риска смещения упомянутых двух или более блокировочных элементов во время работы гидродинамической машины.

Опционально, первый соединительный элемент, второй соединительный элемент и упомянутый один или более блокировочных элементов образованы из одного целого куска материала. Таким образом, получается уплотнительное устройство с параметрами и характеристиками, пригодными для сборки и изготовления более простым и экономичным способом.

Опционально, упомянутое уплотнительное устройство содержит пружинные элементы, способные смещать второе и третье уплотнительные кольца к первому уплотнительному кольцу. Таким образом, гарантирован контакт впритык в соответствующих первой и второй зонах примыкания, который повышает долговечность и надежность уплотнительного устройства.

Опционально, упомянутые пружинные элементы способны смещать упомянутый один или более блокировочных элементов к второму и третьему уплотнительным кольцам. Таким образом, гарантирована блокировка второго и третьего уплотнительных колец относительно корпуса, которая повышает долговечность и надежность уплотнительного устройства. Кроме того, получается уплотнительное устройство с параметрами и характеристиками, пригодными для сборки и изготовления более простым и экономичным способом.

Опционально, упомянутые пружинные элементы содержат первый пружинный элемент, расположенный в первом кольцеобразном углублении, и второй пружинный элемент, расположенный во втором кольцеобразном углублении. Таким образом, гарантировано разделение первого и второго пружинных элементов. В результате предотвращается риск заедания между первым и вторым пружинными элементами. Как дополнительный результат этого, дополнительно повышается долговечность и надежность уплотнительного устройства. Кроме того, благодаря данным особенностям получается уплотнительное устройство с параметрами и характеристиками, пригодными для сборки и изготовления более простым и экономичным способом.

Опционально, упомянутый первый соединительный элемент расположен рядом с первым пружинным элементом в первом кольцеобразном углублении. Таким образом, первый соединительный элемент может действовать как направляющая для первого пружинного элемента, которая уменьшает риск смещения первого пружинного элемента. В результате дополнительно повышается долговечность и надежность уплотнительного устройства. Кроме того, получается уплотнительное устройство с параметрами и характеристиками, пригодными для сборки и изготовления более простым и экономичным способом.

Опционально, упомянутый второй соединительный элемент расположен рядом со вторым пружинным элементом во втором кольцеобразном углублении. Таким образом, второй соединительный элемент может действовать как направляющая для второго пружинного элемента, которая уменьшает риск смещения второго пружинного элемента. В результате дополнительно повышается долговечность и надежность уплотнительного устройства. Кроме того, получается уплотнительное устройство с параметрами и характеристиками, пригодными для сборки и изготовления более простым и экономичным способом.

В соответствии с вторым аспектом изобретения, упомянутая цель достигается посредством гидродинамической машины, содержащей вал, корпус и уплотнительное устройство в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, причем упомянутое уплотнительное устройство способно уплотнять зазор между валом и корпусом.

Поскольку гидродинамическая машина содержит уплотнительное устройство в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, получается гидродинамическая машина с повышенной эффективностью охлаждения и повышенной эффективностью смазки уплотнительного устройства, уплотняющего зазор между валом и корпусом. Таким образом, получается гидродинамическая машина с уменьшенным риском утечки в зазоре между валом и корпусом гидродинамической машины. Кроме того, получается гидродинамическая машина, способная уменьшать стоимость ремонта и замены деталей гидродинамической машины.

Кроме того, получается гидродинамическая машина с параметрами и характеристиками, пригодными для сборки и изготовления более простым и экономичным способом.

Таким образом, получается гидродинамическая машина, устраняющая или по меньшей мере уменьшающая по меньшей мере некоторые их вышеописанных проблем и недостатков. В результате вышеупомянутая цель достигнута.

Опционально, упомянутая гидродинамическая машина представляет собой гидродинамический ретардер, содержащий ротор, соединенный с валом, и при этом упомянутый ротор расположен в корпусе. Таким образом, получается гидродинамический ретардер с повышенной эффективностью охлаждения и повышенной эффективностью смазки уплотнительного устройства, уплотняющего зазор между валом и корпусом гидродинамического ретардера. Таким образом, получается более долговечный и надежный гидродинамический ретардер с уменьшенным риском утечки в зазоре между валом и корпусом гидродинамического ретардера. Кроме того, получается гидродинамический ретардер, способный уменьшать стоимость ремонта и замены деталей гидродинамического ретардера.

Кроме того, получается гидродинамический ретардер с параметрами и характеристиками, пригодными для сборки и изготовления более простым и экономичным способом.

В соответствии с третьим аспектом изобретения, упомянутая цель достигается посредством транспортного средства, содержащего гидродинамическую машину в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.

Поскольку упомянутое транспортное средство содержит гидродинамическую машину в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, получается транспортное средство, содержащее более долговечную и надежную гидродинамическую машину. Как дополнительный результат, получается транспортное средство с параметрами для уменьшенной стоимости ремонта и замены деталей транспортного средства.

Таким образом, получается транспортное средство, устраняющее или по меньшей мере уменьшающее по меньшей мере некоторые их вышеописанных проблем и недостатков. В результате вышеупомянутая цель достигнута.

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными после изучения прилагаемой формулы изобретения и приведенного ниже подробного описания.

Краткое описание чертежей

Различные аспекты изобретения, включая в частности признаки и преимущества, станут более понятными из примерных вариантов осуществления, рассмотренных в приведенном ниже подробном описании и сопроводительных чертежах, из которых:

Фиг.1 представляет собой разрез части гидродинамической машины в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.

Фиг.2 представляет собой увеличенный вид разреза уплотнительного устройства гидродинамической машины, показанной на фиг.1.

Фиг.3 представляет собой другой разрез уплотнительного устройства гидродинамической машины, показанной на фиг.1.

Фиг.4 представляет собой вид в изометрии корпуса уплотнения уплотнительного устройства, показанного на фиг.1 - фиг.3.

Фиг.5 представляет собой вид в изометрии двух блокировочных элементов уплотнительного устройства, показанного на фиг.1 - фиг.3.

Фиг.6 показывает блокировочные элементы, показанные на фиг.5, расположенные в пазах стенки корпуса уплотнения, показанного на фиг.4.

Фиг.7 представляет собой вид в изометрии второго и третьего уплотнительных колец уплотнительного устройства, показанного на фиг.1 - фиг.3.

Фиг.8 представляет собой вид в изометрии первого и второго пружинных элементов, блокировочных элементов и второго и третьего уплотнительных колец уплотнительного устройства в соответствии с вариантами осуществления, показанными на фиг.1 - фиг.7, и

Фиг.9 показывает транспортное средство в соответствии с некоторыми вариантами осуществления.

Подробное описание

Аспекты настоящего изобретения будут описаны ниже более подробно. В описании одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым элементам. Общеизвестные функции или устройства необязательно будут описаны подробно для краткости и/или ясности.

Фиг.1 представляет собой разрез части гидродинамической машины 3 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. В соответствии с показанными вариантами осуществления, гидродинамическая машина 3 представляет собой гидродинамический ретардер, способный создавать тормозной момент, который может передаваться на колеса транспортного средства, как дополнительно поясняется в данном документе. Гидродинамическая машина 3 содержит ротор 60, соединенный с валом 7. Ротор 60 расположен в корпусе 9. Вал 7 проходит через отверстие корпуса 9. Статор расположен рядом с ротором 60. На фиг.1 статор не показан для краткости и ясности. Ротор 60 и статор каждый содержит множество лопаток 4, которые совместно образуют рабочее пространство 6. Гидродинамическая машина 3 содержит систему рабочей среды, соединенную с упомянутым рабочим пространством. Когда требуется замедление, рабочая среда, такая как масло, вода или водяная смесь, подается насосом в рабочее пространство, и вязкостное сопротивление, создаваемое в рабочем пространстве 6, будет генерировать тормозной момент. Во время торможения рабочая среда будет нагреваться. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, система рабочей среды соединена с системой охлаждения двигателя транспортного средства. В соответствии с такими вариантами осуществления, рабочая среда может содержать смесь воды с гликолем. В соответствии с такими вариантами осуществления, гидродинамическая машина 3 может называться водяным ретардером. В таких вариантах осуществления рабочая среда может подвергаться охлаждению в теплообменнике системы охлаждения двигателя транспортного средства или в отдельном теплообменнике, выполненном с возможностью отдачи тепла, генерируемого гидравлической машиной 3.

Гидродинамическая машина 3 содержит уплотнительное устройство 1, способное уплотнять зазор 5 между валом 7 и корпусом 9 гидродинамической машины 3. Уплотнительное устройство 1 содержит корпус 11 уплотнения, соединенный с корпусом 9 гидродинамической машины 3. В соответствии с показанными вариантами осуществления, корпус 11 уплотнения представляет собой отдельный узел, расположенный в гнезде корпуса 9 гидродинамической машины 3. В соответствии с другими вариантами осуществления, корпус 11 уплотнения может быть выполнен за одно целое с корпусом 9 гидродинамической машины 3. Уплотнительное устройство 1 содержит первое уплотнительное кольцо 13, соединенное с валом 7. Первое уплотнительное кольцо 13 содержит первую кольцевую уплотняющую поверхность 13'. Уплотнительное устройство 1 содержит также второе уплотнительное кольцо 15, расположенное в корпусе 11 уплотнения.

Фиг.2 представляет собой увеличенный вид разреза уплотнительного устройства 1 гидродинамической машины, показанной на фиг.1. Как показано на фиг.2, второе уплотнительное кольцо 15 содержит вторую кольцевую уплотняющую поверхность 15', выполненную с возможностью плотного примыкания к первой кольцевой уплотняющей поверхности 13' первого уплотнительного кольца 13 в первой зоне 17 примыкания. Уплотнительное устройство 1 содержит охлаждающее пространство 19, расположенное рядом с первой зоной 17 примыкания. Охлаждающее пространство 19 проходит к участку первой зоны 17 примыкания и выполнено с возможностью обеспечения охлаждения и смазки первой зоны 17 примыкания. В соответствии с показанными вариантами осуществления охлаждающее пространство 19 представляет собой кольцеобразное охлаждающее пространство, проходящее вокруг всей внутренней периферии первой зоны 17 примыкания и вокруг всей внутренней периферии второго уплотнительного кольца 15. То есть, в соответствии с показанными вариантами осуществления, охлаждающее пространство 19 расположено так, что охладитель в охлаждающем пространстве 19 находится в контакте со всей внутренней периферией первой зоны 17 примыкания. Корпус 11 уплотнения содержит стенку 21, выступающую в охлаждающее пространство 19. Стенка 21 способна направлять поток охладителя в охлаждающем пространстве 19. Таким образом обеспечивается более эффективное охлаждение и более эффективная смазка первой зоны 17 примыкания, как дополнительно объяснено в данном документе. Кроме того, как можно видеть на фиг.2, стенка 21 выполнена за одно целое с корпусом 11 уплотнения. Таким образом, упрощена сборка уплотнительного устройства 1, как дополнительно объяснено в данном документе. Стенка 21 проходит концентрично относительно второго уплотнительного кольца 15.

В соответствии с показанными вариантами осуществления, уплотнительное устройство 1 содержит третье уплотнительное кольцо 23, расположенное в корпусе 11 уплотнения. Третье уплотнительное кольцо 23 имеет меньший диаметр по сравнению с вторым уплотнительным кольцом 15 и расположено концентрично относительно второго уплотнительного кольца 15. Первое уплотнительное кольцо 13 содержит четвертую кольцевую уплотняющую поверхность 13''. Третье уплотнительное кольцо 23 содержит третью кольцевую уплотняющую поверхность 23', выполненную с возможностью плотного примыкания к четвертой кольцевой уплотняющей поверхности 13'' первого уплотнительного кольца 13. Во время работы гидродинамической машины 3 первое уплотнительное кольцо 13 будет вращаться вместе с валом. Второе и третье уплотнительные кольца 13, 23 неподвижны относительно корпуса 11 уплотнения. Таким образом, во время работы гидродинамической машины кольцевые уплотняющие поверхности 13', 13'' первого уплотнительного кольца 13 будут скользить относительно уплотняющих поверхностей 15', 23' второго и третьего уплотняющих колец 15, 23. Каждая из уплотняющих поверхностей 13', 13'', 15', 23' первого, второго и третьего уплотняющих колец 13, 15, 23 содержит твердый материал. Первое, второе и третье уплотняющие кольца 13, 15, 23 могут быть изготовлены из керамики, углерода, карбида кремния или карбида вольфрама или любого такого же твердого материала.

Охлаждающее пространство 19 проходит между первой зоной 17 примыкания и второй зоной 25 примыкания между третьей и четвертой кольцевыми уплотняющими поверхностями 23', 13'. То есть охлаждающее пространство 19 расположено рядом со второй зоной 25 примыкания и проходит к участку второй зоны 25 примыкания. Охлаждающее пространство 19 выполнено с возможностью обеспечения охлаждения и смазки второй зоны 25 примыкания. В соответствии с показанными вариантами осуществления, охлаждающее пространство 19 проходит вокруг всей внешней периферии второй зоны 25 примыкания и вокруг всей внешней периферии третьего уплотнительного кольца 23. То есть, в соответствии с показанными вариантами осуществления, охлаждающее пространство 19 расположено так, что охладитель в охлаждающем пространстве 19 находится в контакте со всей внешней периферией второй зоны 25 примыкания. Таким образом, в соответствии с показанными вариантами осуществления, охлаждающее пространство 19 обеспечивает эффективное охлаждение и смазку первой и второй зон 17, 25 примыкания.

В соответствии с показанными вариантами осуществления, стенка 21 проходит в пространстве, ограниченном вторым и третьим уплотнительными кольцами 15, 23. Кроме того, как будет дополнительно описано ниже, корпус 11 уплотнения расположен так, что поток охладителя направляется вокруг стенки 21. Кроме того, как можно видеть на фиг.2, уплотнительное устройство 1 содержит первый пружинный элемент 52, способный смещать второе уплотнительное кольцо 15 к первому уплотнительному кольцу 13, и второй пружинный элемент 52, способный смещать третье уплотнительное кольцо 23 к первому уплотнительному кольцу 13.

Фиг.3 представляет собой другой разрез уплотнительного устройства 1 гидродинамической машины, показанной на фиг.1. Разрез, показанный на фиг.3, расположен в другом окружном положении уплотнительного устройства 1, чем разрез, показанный на фиг.2. Как показано на фиг.3, первая поверхность 21.1 стенки 21 и поверхность 15.1 второго уплотнительного кольца 15 совместно ограничивают первый охлаждающий канал 27 охлаждающего пространства 19. Кроме того, вторая поверхность 21.2 стенки 21 и поверхность 23.1 третьего уплотнительного кольца 23 совместно ограничивают второй охлаждающий канал 29 охлаждающего пространства 19.

Уплотнительное устройство 1 содержит выпуск 33 охладителя, соединенный по текучей среде с первым охлаждающим каналом 27. Кроме того, как можно видеть на фиг.2, уплотнительное устройство 1 содержит впуск 31 охладителя. Впуск 31 охладителя расположен в другом окружном положении уплотнительного устройства 1, чем выпуск 33 охладителя. Впуск 31 охладителя, показанный на фиг.2, соединен по текучей среде со вторым охлаждающим каналом 29, показанным на фиг.3. Ниже сделана одновременная ссылка на фиг.1 - фиг.3. Корпус 9 гидродинамической машины 3 содержит впускной канал, соединенный по текучей среде с впуском 31 охладителя уплотнительного устройства 1, и выпускной канал 32, соединенный по текучей среде с выпуском 33 охладителя уплотнительного устройства 1.

Таким образом, во время работы гидродинамической машины 3 охладитель подается насосом к впуску 31 уплотнительного устройства 1 через второй охлаждающий канал 29 вокруг стенки 21 и в первый охлаждающий канал 27. Поскольку впуск 31 охладителя и выпуск 33 охладителя расположены в разных окружных положениях и поскольку охлаждающее пространство 19 является кольцеобразным, охладитель будет также протекать вокруг периферии охлаждающего пространства 19. Таким образом, обеспечивается более эффективное охлаждение и более эффективная смазка первой и второй зон 17, 25 примыкания. Кроме того, небольшое избыточное давление в охлаждающем пространстве 19 может обеспечивать контролируемую утечку охладителя через соответствующую первую и вторую зоны 17, 25 примыкания. Таким образом, обеспечивается более эффективное охлаждение и более эффективная смазка кольцевых уплотняющих поверхностей 13', 15', 23', 13''. Охладитель в охлаждающем пространстве 19 может представлять собой охладитель типа, используемого в качестве рабочей среды в рабочем пространстве 6 гидродинамической машины 3, например, смесь воды с гликолем. Охладитель, вытекающий из охлаждающего пространства 19 через первую зону 17 примыкания, будет затекать в рабочее пространство 6 гидродинамической машины 3 и соответственно может подаваться насосом из рабочего пространства 6 посредством нагнетающего действия ротора 60. Как показано на фиг.1, гидродинамическая машина содержит дренажный канал 34. Охладитель, вытекающий из охлаждающего пространства 19 через вторую зону 25 примыкания, удаляется через дренажный канал 34.

Фиг.4 представляет собой вид в изометрии корпуса 11 уплотнения уплотнительного устройства 1, показанного на фиг.1 - фиг.3. Как показано на фиг.4, корпус 11 уплотнения содержит первое и второе кольцеобразное углубление 41, 42, каждое ограниченное стенкой 21. Второе уплотнительное кольцо выполнено с возможностью размещения в первом кольцеобразном углублении 31, а третье уплотнительное кольцо выполнено с возможностью размещения во втором кольцеобразном углублении 42. Выпуск 33 охладителя соединен по текучей среде с первым кольцеобразным углублением 41. Впуск 31 охладителя, показанный на фиг.2, соединен по текучей среде со вторым кольцеобразным углублением 42, показанным на фиг.4. Кроме того, как можно видеть на фиг.4, стенка 21 содержит два паза 37, 37', расположенных в разных окружных положениях стенки 21.

Фиг.5 представляет собой вид в изометрии двух блокировочных элементов 35, 35' уплотнительного устройства, показанного на фиг.1 - фиг.3. Два блокировочных элемента 35, 35' соединены первым кольцевым соединительным элементом 45 и вторым кольцевым соединительным элементом 47. Первый и второй кольцевые соединительные элементы 45, 47 расположены концентрично и первый кольцевой соединительный элемент 45 расположен радиально снаружи второго кольцевого соединительного элемента 47. В соответствии с показанными вариантами осуществления, первый соединительный элемент 45, второй соединительный элемент 47 и упомянутый один или более блокировочных элементов 35, 35' образованы из одного целого куска материала. Первый соединительный элемент 45, второй соединительный элемент 47 и упомянутый один или более блокировочных элементов 35, 35' могут быть выполнены из полимерного материала или металлического материала, такого как алюминий.

Фиг.6 показывает блокировочные элементы 35, 35', показанные на фиг.5, расположенные в пазах 37, 37' стенки 21 корпуса 11 уплотнения, показанного на фиг.4. Как можно видеть на фиг.6, когда два блокировочных элемента 35, 35' расположены в пазах 37, 37' стенки 21, первый соединительный элемент 45 расположен в первом кольцеобразном углублении 41, а второй соединительный элемент 47 расположен во втором кольцеобразном углублении 42. Кроме того, на фиг.6 можно видеть впуск 31 охладителя, который, как было упомянуто, соединен по текучей среде со вторым кольцеобразным углублением 42.

Фиг.7 представляет собой вид в изометрии второго и третьего уплотнительных колец 15, 23 уплотнительного устройства 1, показанного на фиг.1 - фиг.3. Как можно видеть на фиг.7, второе и третье уплотнительные кольца 15, 23 каждое содержит два паза 39, 39', расположенных в разных окружных положениях соответствующего уплотнительного кольца 15, 23. Пазы 39, 39' образованы в поверхности 40, 40' соответствующего второго и третьего уплотнительного кольца 15, 23, противоположной кольцевой уплотняющей поверхности 15', 23' соответствующего второго и третьего уплотняющего кольца 15, 23, т.е. в поверхности 40, 40' соответствующего второго и третьего уплотнительного кольца 15, 23, обращенной в сторону от первого уплотнительного кольца 13, когда уплотнительное устройство 1 собрано, как показано на фиг.1 - фиг.3.

Ниже сделана одновременная ссылка на фиг.4 - фиг.7. Второе и третье уплотнительные кольца 15, 23 выполнены с возможностью размещения в первом и втором кольцеобразном углублении 41, 42 так, что каждый паз 39, 39' принимает блокировочный элемент 35, 35'. Когда уплотнение собрано, каждый блокировочный элемент 35, 35' проходит в один паз 37, 37' стенки 21 и один паз 39, 39' соответствующего второго и третьего уплотнительных колец 15, 23. Таким образом, блокировочные элементы 35, 35' будут предотвращать вращение второго и третьего уплотнительных колец 15, 23 относительно корпуса 11 уплотнения. Блокировочные элементы 35, 35' могут быть выполнены так, чтобы допускать заданную степень вращения второго и третьего уплотнительных колец 15, 23 относительно корпуса 11 уплотнения и могут быть выполнены из материала, обеспечивающего демпфирование вращения второго и третьего уплотнительных колец 15, 23 относительно корпуса 11 уплотнения. Такой материал может, например, содержать полимерный материал. Кроме того, благодаря вышеописанным функциям и особенностям, уплотнительное устройство может быть собрано простым и экономичным способом, как дополнительно объяснено ниже.

Уплотнительное устройство 1 может содержать не два, а другое количество блокировочных элементов 35, 35', например, один, три, четыре, пять или шесть. В соответствии с такими вариантами осуществления, стенка 21 может содержать соответствующее количество пазов 37, 37', и второе и третье уплотнительные кольца 15, 23 каждое может содержать соответствующее количество пазов 39, 39', так что, когда уплотнительный элемент собран, каждый блокировочный элемент 35, 35' проходит в один паз 37, 37' стенки 21 и в один паз 39, 39' соответствующего второго и третьего уплотнительных колец 15, 23.

Фиг.8 представляет собой вид в изометрии первого и второго пружинных элементов, блокировочных элементов 35, 35' и второго и третьего уплотнительных колец 15, 23 уплотнительного устройства 1 в соответствии с вариантами осуществления, показанными на фиг.1 - фиг.7. Как можно видеть на фиг.8, в соответствии с данными вариантами осуществления, первый и второй пружинные элементы 51, 52 каждый содержит спиральную пружину. Ниже сделана одновременная ссылка на фиг.1 - фиг.8. Первый пружинный элемент 51 имеет диаметр, соответствующий диаметру первого кольцеобразного углубления 41. Второй пружинный элемент 52 имеет диаметр, соответствующий диаметру второго кольцеобразного углубления 42.

Во время сборки уплотнительного устройства 1, сборщик может разместить первый пружинный элемент 51 в первом кольцеобразном углублении 41 корпуса 11 уплотнения и может разместить второй пружинный элемент 52 во втором кольцеобразном углублении 42 корпуса 11 уплотнения. Затем сборщик может разместить блокировочные элементы 35, 35' в пазах 37, 37' стенки 21 корпуса 11 уплотнения. Затем сборщик может разместить второе уплотнительное кольцо 15 в первом кольцеобразном углублении 41 так, что пазы 39 второго уплотнительного кольца 15 каждый принимает блокировочный элемент 35, 35'. Затем сборщик может разместить третье уплотнительное кольцо 23 во втором кольцеобразном углублении 42 так, что пазы 39' третьего уплотнительного кольца 23 каждый принимает блокировочный элемент 35, 35'. Таким образом, уплотнительное устройство 1 может быть собрано быстрым, простым и экономичным способом.

Кроме того, как можно видеть на фиг.8, в соответствии с показанными вариантами осуществления, пружинные элементы 51, 52 способны смещать упомянутый один или более блокировочных элементов 35, 35' к второму и третьему уплотнительным кольцам 15, 23. Таким образом, блокировочные элементы 35, 35' прочно удерживаются на месте в пазах 39, 39' второго и третьего уплотнительных колец 15, 23.

Как лучше всего видно на фиг.6, блокировочные элементы 35, 35' каждый проходит в радиальном направлении уплотнительного устройства 1. Кроме того, как лучше всего видно на фиг.6, первый и второй соединительные элементы 45, 47 могут каждый способствовать удерживанию блокировочных элементов 35, 35' в по существу прямом радиальном направлении во время работы гидродинамической машины, что уменьшает риск смещения соответствующего блокировочного элемента 35, 35'. При этом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, первый и второй соединительные элементы 45, 47 могут каждый содержать гибкий материал, допускающий заданную степень смещения соответствующего блокировочного элемента 35, 35', т.е. заданную степень вращения соответствующего блокировочного элемента 35, 35', для того чтобы допускать заданную степень относительного вращения между вторым и третьим уплотнительными кольцами 15, 23. Таким образом, получается более долговечное уплотнительное устройство 1, поскольку допускается заданная степень относительного вращения между вторым и третьим уплотнительными кольцами 15, 23 при быстрых изменениях скорости вращения вала, возникающих, например, на стадиях запуска гидродинамической машины.

Кроме того, в соответствии с показанными вариантами осуществления, когда уплотнительное устройство 1 собрано, блокировочные элементы 35, 35' удерживаются и содержатся в корпусе 11 уплотнения и не проходят через отверстия в наружных стенках корпуса 11 уплотнения. В результате этого, облегчается процесс сборки уплотнительного устройства 1 и получается более герметичное уплотнительное устройство 1.

Кроме того, как лучше всего видно на фиг.2, в соответствии с показанными вариантами осуществления, первый соединительный элемент 45 блокировочных элементов 35, 35' расположен рядом с первым пружинным элементом 51 в первом кольцеобразном углублении 41. Кроме того, второй соединительный элемент 47 расположен рядом с вторым пружинным элементом 52 во втором кольцеобразном углублении 42. Таким образом, соединительные элементы 45, 47 действуют как направляющие для пружинных элементов 51, 52, что уменьшает риск перекоса пружинных элементов 51, 52.

Фиг.9 показывает транспортное средство 2 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Транспортное средство 2 содержит гидродинамическую машину 3 в соответствии с вариантами осуществления, показанными на фиг.1. Транспортное средство 2 содержит колеса 54 и источник 56 энергии, выполненный с возможностью передачи движущей силы в транспортное средство 2 через одно или более колес 54 транспортного средства 2. Гидродинамическая машина 3 способна селективно создавать тормозной момент в одном или более колес 54 транспортного средства 2.

В соответствии с показанными вариантами осуществления, транспортное средство 2 представляет собой грузовик. При этом, в соответствии с другими вариантами осуществления, упоминаемое в данном документе транспортное средство 2 может представлять собой другой тип пилотируемого или беспилотного транспортного средства для перемещения по земле или воде, такое как большая грузовая машина, автобус, строительное транспортное средство, трактор, автомобиль, водное судно, катер или т.п.

Необходимо понимать, что вышеизложенное представляет собой описание разных примерных вариантов осуществления и что изобретение определяется только прилагаемой формулой изобретения. Специалисту в данной области техники будет понятно, что упомянутые примерные варианты осуществления могут быть модифицированы и что разные признаки примерных вариантов осуществления могут быть использованы в разных сочетаниях для получения других вариантов осуществления, помимо описанных в данном документе, без отхода от объема настоящего изобретения, который определяется прилагаемой формулой изобретения.

Используемый в данном документе термин «содержащий» или «содержит» является неограниченным и включает один или более упомянутых признаков, элементов, фаз, деталей или функций, но не исключает наличия или добавления одного или более других признаков, элементов, фаз, деталей, функций или их групп.

Изобретение относится к уплотнительному устройству (1) для гидродинамической машины (3). Уплотнительное устройство (1) способно уплотнять зазор (5) между валом (7) и корпусом (9) гидродинамической машины (3). Уплотнительное устройство (1) содержит корпус (11) уплотнения и первое уплотнительное кольцо (13) и второе уплотнительное кольцо (15). Первое уплотнительное кольцо (13) соединено с валом (7), и второе уплотнительное кольцо (15) расположено в корпусе (11) уплотнения. Второе уплотнительное кольцо (15) выполнено с возможностью плотного примыкания к первому уплотнительному кольцу (13) в первой зоне (17) примыкания. Корпус (11) уплотнения содержит стенку (21), выступающую в охлаждающее пространство (19), расположенное рядом с первой зоной (17) примыкания, для направления потока охладителя в охлаждающем пространстве (19). Изобретение относится также к гидродинамической машине (3) и транспортному средству (2), содержащему гидродинамическую машину (3). 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Уплотнительное устройство (1) для гидродинамической машины (3), выполненное с возможностью уплотнения зазора (5) между валом (7) и корпусом (9) гидродинамической машины (3), содержащее корпус (11) уплотнения, выполненный с возможностью соединения с корпусом (9) гидродинамической машины, первое уплотнительное кольцо (13), выполненное с возможностью соединения с валом (7), причем первое уплотнительное кольцо (13) содержит первую кольцевую уплотняющую поверхность (13'), и второе уплотнительное кольцо (15), расположенное в корпусе (11) уплотнения, причем второе уплотнительное кольцо (15) содержит вторую кольцевую уплотняющую поверхность (15'), выполненную с возможностью герметичного примыкания к первой кольцевой уплотняющей поверхности (13') в первой зоне (17) примыкания, причем уплотнительное устройство (1) содержит охлаждающее пространство (19), расположенное рядом с первой зоной (17) примыкания, причем корпус (11) уплотнения содержит стенку (21), выступающую в охлаждающее пространство (19), и при этом стенка (21) выполнена с возможностью направления потока охладителя в охлаждающее пространство (19).

2. Устройство (1) по п. 1, в котором стенка (21) выполнена за одно целое с корпусом (11) уплотнения.

3. Устройство (1) по любому из пп. 1, 2, в котором корпус (11) уплотнения расположен так, что поток охладителя направляется вокруг стенки (21).

4. Устройство (1) по любому из пп. 1-3, в котором стенка (21) проходит концентрично относительно второго уплотнительного кольца (15).

5. Устройство (1) по любому из пп. 1-4, в котором уплотнительное устройство (1) содержит третье уплотнительное кольцо (23), расположенное в корпусе (11) уплотнения, причем первое уплотнительное кольцо (13) содержит четвертую кольцевую уплотняющую поверхность (13''), и третье уплотнительное кольцо (23) содержит третью кольцевую уплотняющую поверхность (23'), выполненную с возможностью герметичного примыкания к четвертой кольцевой уплотняющей поверхности (13').

6. Устройство (1) по п. 5, в котором охлаждающее пространство (19) проходит между первой зоной (17) примыкания и второй зоной (25) примыкания между третьей и четвертой кольцевыми уплотняющими поверхностями (23', 13'').

7. Устройство (1) по любому из пп. 5, 6, в котором стенка (21) проходит в пространстве, ограниченном вторым и третьим уплотнительными кольцами (15, 23).

8. Устройство (1) по любому из пп. 5-7, в котором уплотнительное устройство (1) содержит один или более блокировочных элементов (35, 35'), выполненных с возможностью предотвращения вращения второго и третьего уплотнительных колец (15, 23) относительно корпуса (11) уплотнения.

9. Устройство (1) по п. 8, в котором стенка (21) содержит по меньшей мере один паз (37, 37'), и при этом второе и третье уплотнительные кольца (15, 23) каждое содержит по меньшей мере один паз (39, 39'), причем каждый из одного или более блокировочных элементов (35, 35') проходит в один паз (37, 37') стенки (21) и в один паз (39, 39') соответствующего второго и третьего уплотнительных колец (15, 23).

10. Устройство (1) по п. 9, в котором пазы (37, 37', 39, 39') и один или более блокировочных элементов (35, 35') выполнены так, чтобы допускать заданную степень вращения второго и третьего уплотнительных колец (15, 23) относительно корпуса (11) уплотнения.

11. Устройство (1) по любому из пп. 5-10, в котором корпус (11) уплотнения содержит первое и второе кольцеобразное углубление (41, 42), каждое ограниченное стенкой (21), и при этом второе уплотнительное кольцо (15) расположено в первом кольцеобразном углублении (41), а третье уплотнительное кольцо (23) расположено во втором кольцеобразном углублении (42).

12. Устройство (1) по любому из пп. 5-11, в котором уплотнительное устройство (1) содержит пружинные элементы (51, 52), способные смещать второе и третье уплотнительные кольца (15, 23) к первому уплотнительному кольцу (13).

13. Гидродинамическая машина (3), содержащая вал (7), корпус (9) и уплотнительное устройство (1) по любому из пп. 1-12, причем уплотнительное устройство (1) выполнено с возможностью уплотнения зазора (5) между валом (7) и корпусом (9).

14. Машина (3) по п. 13, представляющая собой гидродинамический ретардер, содержащий ротор (60), соединенный с валом (7), и при этом ротор (60) расположен в корпусе (9).

15. Транспортное средство (2), содержащее гидродинамическую машину (3) по любому из пп. 13, 14.